天津科技大学化工与材料学院在电化学技术领域取得多项重要进展

纳米材料具有独特的电学、磁学、光学和催化等性能，各类金属或非金属纳米材料在能量存储转换、催化反应等相关技术应用中发挥着重要作用。天津科技大学化工与材料学院纳米材料与电化学技术团队在高发明教授带领下，长期致力于纳米材料用于电化学储能及电催化领域技术的研究。近期在相关领域取得重要研究成果，相关成果分别发表于《Advanced Energy Materials》、《Advanced Functional Materials》、《Advanced Science》等国际知名期刊，为该领域的理论研究与应用开发提供了新的思路与方法。

为提升纳米材料OER催化活性，开发了“分子纳米结”技术，以提高催化剂的共面性和促进高效的电子转移。利用稠环分子和第二金属的引入提高了分子纳米结催化剂的共平面性，增强了分子催化剂与导电基底的相互作用，减少了催化剂表面过量的*OH吸附，加速了催化过程中去质子化的效率。该成果以“ Molecular Nanojunction Catalyst for Oxygen Evolution Reaction”为题，发表在化学化工领域国际顶级期刊《Advanced Energy Materials》。天津科技大学为第一作者和通讯作者单位，天津科技大学高发明教授、青年教师王远哲和天津大学雷圣宾教授为共同通讯作者。

图1 “分子纳米结”催化剂的示意图及其优势。

为提高二次电池层状过渡金属氧化物正极的比容量，抑制电极材料的Jahn-Teller畸变，采用了激活晶格氧氧化还原行为的新策略，为阴离子的氧化还原反应提供电荷补偿，从而为电池正极提供额外的比容量和稳定性。通过理论计算和实验共同验证了非键氧的生成，充放电过程中，电极材料表现出典型的单相行为，无任何结构畸变，进而获得了优异的能量密度、倍率和循环性能。该研究成果以“Activating Oxygen Redox in Layered KxTMO2 to Construct HighCapacity and Enable Phase-Transition-Free Potassium Ion Cathode”为题发表在国际顶级材料期刊《Advanced Functional Materials》上。天津科技大学为第一作者和通讯作者单位，天津科技大学高发明教授、青年教师王栋和上海大学赵玉峰教授为共同通讯作者。

图2晶格氧氧化还原行为提升正极电化学性能

为提升催化剂电化学合成氨反应速率，通过对催化剂表面的活性位点进行金属-非金属双元素修饰策略，有效改善了二维过渡金属硫化物（SnS2）范德华间隙内的微环境。双元素的协同引入丰富了范德华间隙内的活性位点种类，在提升催化剂表面生成原子活性氢（*H）效率的同时，促进含氮中间体在活性位点上向氨产物的快速转化。得益于此，该纳米催化剂获得了优异产氨量以及超高法拉第效率。该成果以“ Modifying Microenvironment in Van der Waals Gap by Cu/N Co-Doping Strategy for Highly Efficient Nitrite Reduction to Ammonia”为题，发表在材料领域国际知名期刊《Advanced Science》。天津科技大学为第一作者和通讯作者单位，化工与材料学院青年教师李贺恩为该论文第一作者，天津科技大学高发明教授为通讯作者。

图3Cu/N-SnS2-x催化剂的电化学合成氨性能及第一性原理计算

这些研究成果的取得，既是学院贯彻落实“先锋计划”，为实现高水平研究型大学目标的具体实践，更彰显了学校积极响应国家科技创新发展战略，在政策引领下聚焦关键核心技术攻关的责任担当。我校始终以国家战略需求为导向，将科研工作与产业发展、社会需求紧密结合，通过搭建高水平科研平台、鼓励跨学科协同创新等举措，为科研团队开展前沿性研究提供了有力支撑。

附文章链接：

1.https://doi.org/10.1002/aenm.202405366

2.https://doi.org/10.1002/adfm.202502974

3.https://doi.org/10.1002/advs.202417773

编辑：田珺