博士生王泽铭和硕士生李高合作文章“Insights into the Use of Te–O Pairs as Active Centers of Carbon Nanosheets for Efficient Electrochemical Oxygen Reduction”被《ACS Nano》(中科院1区,IF=18.027)接收发表!

1.在积极稳妥推进“碳达峰、碳中和”目标的过程中,设计高效、耐用的氧还原反应(ORR)电催化剂对实现绿色环境和清洁能源可持续性发展具有重要意义。
2.先前的理论计算结果表明,将碲(Te)直接掺入碳材料中可以显著提高其ORR活性。然而,高效Te掺杂碳材料在实验中很难合成而鲜有报道。为攻克这一科学难题,团队借助理论计算捕获一种全新的“Te-O对”掺杂碳的热力学稳定结构,来推测Te掺杂碳材料的真实结构。
3.本团队创新设计了 “水热脱水-热解”的串联合成策略,以资源丰富和绿色无污染的生物质——胖大海为碳基前驱体调控合成具有不同氧环境浓度的“Te-O对”催化剂,从而成功驱使Te有效掺杂到碳材料中。
4.研究结果表明,在具有相对较低氧配位环境的碳材料中形成的“Te-O对”不仅具有强大的给电子能力,且扩大了类石墨烯纳米片结构的层间距离,暴露了更多活性位点从而增强ORR电催化活性。

团队的发现为设计具有二元杂原子掺杂碳基电催化剂提供了分子水平的见解。金山银山不如绿水青山,研究者相信以生物质废弃物制备的高附加值碳电极材料起到了“一石二鸟”的作用,不仅解决了环境污染问题,而且具有较好的经济效益和环境保护意义,为实现“双碳目标”添砖加瓦。我们在这项工作中的发现为开发低成本和高活性Te−O对掺杂碳材料具有强大ORR性能的一般调谐路线提供了有价值的概念证明。
文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c01662