近日,我校省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室杨应奎教授应英国皇家化学会邀请,在国际顶级TOP期刊Chemical Society Reviews(IF 46.2)上发表了题为“Engineering organic polymers as emerging sustainable materials for powerful electrocatalysts”的高水平论文(链接:https://doi.org/10.1039/D3CS00727H),并收录于英国皇家化学会会士科学成果专辑。武汉纺织大学为论文唯一署名单位,国家重点实验室崔逊教授为论文第一作者,武明杰教授、刘学琴教授为共同第一作者,杨应奎教授为唯一通讯作者。据悉,这是我校首次以通讯署名机构在该期刊上发表论文。
低成本、高效率的电催化剂对燃料电池、金属-空气电池、水电解槽及二氧化碳转换等新型可持续电化学能源转换技术的发展至关重要。目前,已开发的各类电催化剂主要以贵金属和非贵过渡金属化合物、无机碳基材料及其杂化物为主,其未来发展面临成本高、资源枯竭、环境友好性差、高碳排放、回收难等挑战。相较而言,有机聚合物兼具资源丰富、结构易设计、催化活性可调控、成本低、易回收和可再生等优点,成为最具潜力的可持续能源电催化材料(图1)。
图1. 活性中心设计和大分子工程调控聚合物电催化特性
目前,聚合物能源电催化材料存在活性低、导电性差、选择性低、稳定性差等问题。为此,国家重点实验室杨应奎教授团队从催化活性、电导率、传质和稳定性等方面出发,提出聚合物电催化剂的一般设计原则(图2);系统阐述分子(杂原子、金属原子)和大分子(链结构、拓扑结构、聚集态结构、异质杂化结构)水平上定制聚合物催化剂的工程化策略;概述氧还原反应、析氢反应、二氧化碳还原反应、析氧反应、氢氧化反应等关键电化学反应的基本原理,并综述聚合物催化剂取得的重大突破;继而总结该领域当前面临的挑战,并提出合理设计先进聚合物电催化剂的新机遇。通过总结聚合物催化剂的研究进展、设计策略、结构-性能关系的深刻见解、挑战和展望,从而为聚合物催化剂的未来发展提供有价值的指导。
图2. 聚合物电催化剂的结构设计与性能调控策略
Chemical Society Reviews由英国皇家化学会(Royal Society of Chemistry)创刊于1972年,是世界化学、化工以及材料学科领域公认的最具影响力和权威性的三大综述性学术期刊之一,其发表的论文对相关领域的发展具有重要的引领作用和指导意义。据悉,2023年影响因子为46.2。
第一作者简介:崔逊,教授,湖北省楚天学者,英国皇家化学会JMCA新锐科学家。2022年11月加入国家重点实验室,主要从事聚合物基能源转换材料及柔性器件集成研究。迄今,主持国家自然科学基金2项,以第一/通讯作者在Chemical Society Reviews(IF 46.2)、Energy & Environment Science(IF 32.5)、Angewandte Chemie International Edition(IF 16.6)、Advanced Functional Materials(IF 19.0)、Nano Energy(IF 17.1)和Carbon Energy(IF 20.5)等国际知名期刊上发表SCI论文19篇;应邀担任Nano Material Science、Battery Energy、Green Carbon等期刊青年编委。