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近日，湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、化學(xué)生物傳感與計量學(xué)國家重點實驗室、先進(jìn)催化教育部工程研究中心費慧龍教授團隊在石墨烯負(fù)載單原子電催化劑研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。制備的含有金屬單原子位點的定向多孔石墨烯薄膜因具有高活性物質(zhì)負(fù)載量、高本征活性、高荷質(zhì)輸運的特點，在高電流密度產(chǎn)氫過程中展現(xiàn)出優(yōu)異的性能。相關(guān)研究成果“Design of Aligned Porous Carbon Films with Single-Atom Co–N–C Sites for High-Current-Density Hydrogen Generation”在Advanced Materials上發(fā)表。

湖南大學(xué)費慧龍課題組報道了一種嵌有單原子位點的定向多孔碳膜電極用于高電流密度產(chǎn)氫。在該膜電極中，單原子位點表現(xiàn)出較高的本征活性；整體式膜電極負(fù)載量高，提供豐富的活性位點；垂直排列微通道的碳骨架具有多尺度的孔結(jié)構(gòu)，在高產(chǎn)率和超厚電極條件下仍保持高效的傳質(zhì)效率；此外，膜的超潤濕性能促進(jìn)電解液的潤濕，同時保證產(chǎn)生的氫氣氣泡及時脫除。

形貌和多孔結(jié)構(gòu)表征圖。

電催化產(chǎn)氫性能圖。

設(shè)計的含有單原子活性位點的定向多孔碳膜電極，具有高本征活性、豐富的活性位點以及高效的荷質(zhì)輸運能力，作為電催化產(chǎn)氫電極在高電流密度下具有優(yōu)異的活性和穩(wěn)定性。工作提出的該合成方法和設(shè)計理念可以促進(jìn)多孔膜基單原子催化劑在多種重要的涉氣電催化過程中的探索，并向單原子催化劑的實際應(yīng)用邁出了重要一步。

化學(xué)化工學(xué)院費慧龍教授、葉龔蘭副教授，中科院高能物理所董俊才副研究員為該研究論文的共同通訊作者，項目合作單位還包括北京航空航天大學(xué)化學(xué)學(xué)院。論文的第一作者是湖南大學(xué)碩士研究生劉瑞和龔智超。本研究得到了國家自然科學(xué)基金、湖南省自然科學(xué)基金和湖湘高層次人才聚集工程項目的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202103533

參考資料：http://cc.hnu.edu.cn/info/1058/9968.htm