2020年12月23日，《Energy & Environment Science》刊發(fā)華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院夏寶玉教授團(tuán)隊(duì)最新研究成果《Local Spin-State Tuning of Cobalt-Iron Selenide Nanoframes for the Boosted Oxygen Evolution》。該團(tuán)隊(duì)聚焦能源材料的服役與失效研究，此項(xiàng)工作則闡述了該團(tuán)隊(duì)在高效鐵鈷硒析氧催化劑中自旋電子學(xué)的最新研究進(jìn)展。采用鐵摻雜調(diào)控鈷位點(diǎn)的局域自旋態(tài)，從而獲得高價(jià)態(tài)鈷活性位點(diǎn)并提升其析氧催化活性。該方法將電子自旋學(xué)及調(diào)控與能源材料有效地結(jié)合起來。華中科技大學(xué)為第一作者單位，化學(xué)與化工學(xué)院夏寶玉教授為論文通訊作者。
電解水制氫技術(shù)的發(fā)展受限于其緩慢的陽極析氧反應(yīng),因此開發(fā)高活性的陽極電催化劑對(duì)于改善電解水至關(guān)重要。在眾多研究中，表面（羥基）氫氧化物中的高價(jià)鈷活性位點(diǎn)是高效催化活性的來源，但其高價(jià)鈷活性位點(diǎn)的形成和調(diào)控機(jī)制尚不清晰。這項(xiàng)工作中，該團(tuán)隊(duì)嘗試?yán)幂^高的鈷自旋態(tài)來改善硒化鈷納米框架的催化活性。實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果表明，適度的鐵摻雜可以優(yōu)化相鄰鈷原子的自旋態(tài)，從而促進(jìn)高價(jià)鈷的形成。這項(xiàng)工作提出了一種基于摻雜誘導(dǎo)自旋態(tài)調(diào)控的新觀點(diǎn)，并從電子自旋調(diào)控角度解釋了鐵摻雜獲得高活性硒化鈷的機(jī)制，將電子自旋態(tài)調(diào)控與關(guān)鍵能源材料有效地結(jié)合起來，有望激發(fā)研究人員對(duì)化學(xué)、電子學(xué)、材料設(shè)計(jì)和能源技術(shù)之間多學(xué)科交叉的研究興趣，對(duì)發(fā)展關(guān)鍵催化材料具有重要科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、華中科技大學(xué)以及化學(xué)與化工學(xué)院和武漢光電國家研究中心等各方面的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1039/D0EE03500A
