我校化學與環(huán)境工程學院劉劍洪、張黔玲團隊在石墨烯負載鉑單原子作電催化劑方面取得重大進展。研究成果以“Highly stable single Pt atomic sites anchored on aniline-stacked graphene for hydrogen evolution reaction”為題發(fā)表在化學頂級期刊《Energy & Environmental Science》（Energy Environ. Sci., 2019, 1000）(影響因子為30.87，中科院JCR一區(qū)，Top期刊)上。課題組葉盛華博士，羅飛燕碩士和張黔玲教授是論文的第一作者，深圳大學為第一完成單位和通訊單位，加拿大西安大略大學孫學良教授為共同通訊作者。這是我校首次在該期刊上發(fā)表的高水平論文。
氫能作為一種重要的清潔能源，具有高能量密度、可再生和清潔無污染的優(yōu)點，在未來綠色新能源開發(fā)中占據(jù)著極其重要的地位。隨著電能的普及和成本的下降，電解水制氫成為未來最有效的制氫方法。因此，開發(fā)高效的HER電催化劑是電解水制氫大規(guī)模工業(yè)化應用的關(guān)鍵。該研究團隊開發(fā)了一種新穎簡便的苯胺錨定和微波還原法在石墨烯上負載鉑單原子（Pt SASs/AG）用作析氫催化劑。該方法簡單易行、制備條件溫和，制備過程中無需進行高溫處理，并且不論貴金屬前驅(qū)體用量多少，均能專一地形成單原子位點分散在石墨烯表面。同時該方法還利用了石墨烯優(yōu)異的導電性能，很好地解決了單原子催化劑應用于電催化體系的技術(shù)瓶頸。研究發(fā)現(xiàn)，Pt SASs/AG具有優(yōu)異的HER活性，在電流密度為10mA cm-2時過電勢η= 12mV，在η= 50mV時質(zhì)量電流密度為22400 A g-1Pt，比市售20wt％ Pt/C高46倍。 此外，Pt SASs/AG催化劑比Pt/C具有更為優(yōu)異的穩(wěn)定性。密度泛函理論（DFT）計算表明原子級分散的Pt位點與苯胺上的N結(jié)合優(yōu)化了Pt的電子結(jié)構(gòu)和氫吸附能，使得Pt單原子表現(xiàn)出優(yōu)異的HER催化活性。該研究為單原子催化劑的制備和應用研究提供了全新的思路。
該項目得到了國家自然科學基金，廣東省科技廳，深圳市科創(chuàng)委等項目的資助。
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