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西北工业大学张连兵教授课题组在《Applied Catalysis B: Environmental》发表生物质节能制氢研究成果
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日前,西北工业大学生命学院张连兵教授与国家纳米科学中心孙向南教授、西北工业大学材料学院王洪强教授合作,在国际催化领域知名期刊《Applied Catalysis B: Environmental》(IF 14.229)在线发表题为“Carbohydrate-Universal Electrolyzer for Energy-Saving Hydrogen Production with Co3FePx@NF as Bifunctional Electrocatalysts”的学术论文,在生物质电解制氢研究领域取得了进展。

生物质是地球上最为丰富的绿色可再生资源之一,其中90%为碳水化合物。但在近几十年来,合成工业急速发展引起了大量生物质资源的废弃,包括农作物秸秆、林业剩余物、农产品加工废弃物、畜禽粪类、城市生活垃圾等,与此同时也带来了巨大的环境污染。另一方面,随着全球不可再生资源的急剧消耗,环境污染处理以及能源需求等问题变得日益严峻。通过电解水提供的氢能被认为是未来最有前途的一种清洁、可再生的绿色能源。然而,水分解的产氧反应常需要较高的过电位才能产生较大的电流密度,导致整体产氢能效低。而采用热力学更有利的废弃生物质氧化反应来取代产氧半反应,不仅可以降低电解制氢的能耗,还可以得到高附加值的生物质制品。然而废弃生物质多为碳水混合物,单一化合物的提取必然伴随着大量能源的消耗,违背了节能制氢的初衷。

针对这一挑战,研究团队首次提出了“碳水化合物通用性”催化剂这一概念,合成了具有这一属性的三元过渡金属磷化物催化剂,实现了不同种类碳水化合物葡萄糖等(单体)、蔗糖等(二聚体)甚至淀粉(多聚体)的电催化节能制氢,也为生物质废弃物的处理和再利用提供了新的途径。得益于该节能策略,废弃生物质电解池可仅由一节钙钛矿太阳能电池驱动并获得较高的光制氢效率,完成了“整体可持续”制氢体系的构建。

论文在线链接:https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2019.118109。该论文第一作者为张连兵教授课题组博士后苗娇娇,西北工业大学生命学院为第一单位。该研究工作得到了国家自然科学基金、中国博士后面上项目和陕西省博士后基金等科研项目资助。

近年,生命学院鼓励青年教师静下心来做科研,多方位为青年教师创造良好的科研环境,努力提升学院科研氛围,并加大对高水平研究成果产出的奖励,此次在国际知名期刊上学术研究成果的发表,正是学院近年来重视鼓励高水平研究的最好体现。(审稿:赵媛媛)

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