近日，学院张燕副教授以第二单位通讯作者身份，在国际顶级学术期刊、Nature子刊《Nature Communications》上发表题为“Built-in electric field engineering in Co2N0.67/CoP heterostructures for glycerol electrooxidation-assisted hydrogen production”的高水平科研论文。这一成果标志着我校学者在新能源催化领域的研究取得重要突破。
该研究聚焦于能源领域的核心挑战——电解水制氢能耗过高的问题。传统电解水过程中，阳极的析氧反应动力学缓慢，是制约整体能效的主要瓶颈。张燕副教授及其合作团队创新性地提出，利用甘油电氧化反应替代析氧反应，既能大幅降低电解电压，又能在阴极产氢的同时，在阳极将生物质衍生物甘油高值转化为甲酸，实现“一石二鸟”的节能与增值效果。为实现这一构想，研究团队创新设计了一种Co2N0.67/CoP异质结构催化剂。该催化剂的核心突破在于，在磷化钴（CoP）与氮化钴（Co2N0.67）的界面处构筑了强大的内建电场，驱动电子从CoP定向迁移至Co2N0.67，从而在界面两侧分别形成有利于甘油氧化和氢吸附的活性区域，显著加速了反应物的协同吸附与转化。基于这一设计，该催化剂在流动电解池系统中仅需1.67 V的超低电压即可达到1 A cm-2的工业级电流密度，并稳定运行260小时，同时生成甲酸的法拉第效率保持在85%以上，展现了优异的工业应用潜力。此外，研究团队结合理论计算与多种原位光谱表征技术，系统揭示了内建电场调控反应物吸附及协同催化的微观机制，并证实了甘油电氧化过程中存在直接与间接相结合的氧化路径。该研究为利用可再生“过剩电力”进行低电压、高效率的混合电解水制氢提供了全新的材料设计和反应路径思路，对推动绿色氢能生产和生物质资源化利用具有重要科学价值与应用前景。
《Nature Communications》作为Nature系列旗下享誉全球的综合性科学期刊，对论文的创新性、科学严谨性和广泛影响力均有极高要求。此次张燕副教授以第二单位通讯作者身份在该刊发表成果，不仅彰显了我校教师在新能源催化领域的学术竞争力，也体现了我校在跨单位科研合作中的积极参与和重要贡献。（撰稿：江鹏 审核：刘志强）
