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人物簡介

鄧意達教授先后就讀于海南大學、中南大學、上海交通大學，2006年于上海交通大學博士畢業后留校任職，2010年赴德國斯圖加特大學從事訪問研究。2014年10月調入天津大學，2021年入選教育部“長江學者”特聘教授，2021年調入海南大學。

鄧意達教授長期從事材料電化學與功能應用方面的研究，發展了特定形態結構金屬微/納材料的可控制備技術，為金屬微/納材料可控合成和宏量制備提供了切實可行的途徑;提出了金屬活性中心本征活性的表界面調控策略，實現了材料催化活性與循環穩定性的同步提升;構建了新型電極/電解質耦合界面，研發出高比能、高功率、長壽命的電化學儲能系統。

目前累計發表SCI論文160余篇，他引6000余次，ESI高被引論文13篇。近5年以通訊作者在Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed. 、Adv. Energy Mater.等材料領域高水平期刊發表SCI論文50余篇，以第一發明人申請國家發明專利19項，已獲授權6項，轉讓專利1項，合作出版中英文學術著作2部。研究成果獲國家科技進步二等獎1項(2007年,排名第七)和省部級科技進步一等獎2項(2008年教育部科技進步一等獎,2007年上海市科技進步一等獎)。

課題組網站：http://dengsgroup.hainanu.edu.cn

鄧意達教授自2021年8月調入海南大學，在實驗室建設、科研隊伍建設等方面也取得了階段性進展，實驗室各項工作初步步入正軌。下面，小編為大家解讀一下鄧意達教授2022年最近的一些課題組及合作（天津大學為第一單位、海南大學為第二單位）的成果。

Small：Co-NiOOH/Ni₃S₂@NF納米片在堿性介質中用于析氫反應

由于堿性介質中析氫反應（HER）的緩慢動力學，開發用于水分解的高效非貴金屬催化劑具有重要意義。天津大學吳忠副教授與鄧意達教授等人報道了在堿性介質中，由Ni₃S₂納米片與三維多孔獨立陰極的二級Co-NiOOH層組成的雙金屬多層催化電極。該集成協同催化電極具有良好的HER電催化性能。所制備的Ni_0.67Co_0.33/Ni₃S₂@NF（鎳泡沫）電極具有最高的HER活性，過電位僅為87和203 mV，電流密度分別為10和100 mA·cm^?2，Tafel斜率為80 mV·dec^?1。在50 mA·cm^?2的高電流密度下，計時電位測量法顯示出輕微的劣化，表明Ni_0.67Co_0.33/Ni₃S₂@NF電極的穩定性優于Pt/C (20 wt%)。

圖文導讀

圖1-1 材料的合成過程

圖1-2 材料的基礎表征

圖1-3 催化性能測試

這種良好的催化性能歸因于其物理結構和電子結構的修飾。暴露的豐富的活性位點有效地提高了電極對HER的本征催化活性。電化學活性比表面積和X射線光電子能譜分析也證實了這一點。該工作為工業水分解用高性能雙金屬電極的合理設計提供了有力的支持。

Bimetallic Multi-Level Layered Co-NiOOH/Ni₃S₂@NF Nanosheet for Hydrogen Evolution Reaction in Alkaline Medium, Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202106904

https://doi.org/10.1002/smll.202106904

AM：用于水分解的單原子鎢摻雜NiS_0.5Se_0.5納米片@ NiS_0.5Se_0.5納米棒異質結構

開發用于析氫/析氧反應 (HER/OER) 的穩健且高活性的非貴金屬電催化劑對于氫能的工業化至關重要。天津大學鄧意達教授、韓曉鵬研究員和鄭學榮等人制備了高活性、耐用的單原子W摻雜NiS_0.5Se_0.5納米片@ NiS_0.5Se_0.5納米棒異質結構（W-NiS_0.5Se_0.5）電催化劑。W-NiS_0.5Se_0.5對HER和OER表現出優異的催化活性，具有超低的過電位（HER為39和106 ?mV，OER在10和100 mA cm^-2下分別為171和239 mV）和優異的長期耐久性（500小時），優于商業貴金屬催化劑和許多其他先前報道的過渡金屬基化合物（TMC）。

圖文導讀

圖2-1 材料的合成與表征

圖2-2 HER性能測試

圖2-3 OER性能測試

單原子W的引入使Ni的自旋態離域，從而導致Ni d電子密度增加。這導致H的吸附/解吸過程的優化和速率決定步驟 (O*→OOH*) 的吸附自由能顯著降低，從而加速了HER和OER的熱力學和動力學。這項工作提供了一種合理可行的策略來設計用于水分解的單原子催化劑。

Highly Active and Durable Single-Atom Tungsten-Doped NiS_0.5Se_0.5 Nanosheet?@?NiS_0.5Se_0.5 Nanorod Heterostructures for Water Splitting, AM 2022, DOI: 10.1002/adma.202107053

https://doi.org/10.1002/adma.202107053

AEM：用于乙醇氧化反應的多重孿晶邊界調節亞穩態Pd

構建用于乙醇氧化反應(EOR)的高效陽極電催化劑是推動直接乙醇燃料電池(DEFCs)廣泛應用的關鍵。貴金屬(如Pt和Pd)的碳負載納米顆粒(NPs)是用于醇類氧化反應(AOR)的最廣泛使用的商業催化劑。然而，貴金屬催化劑不僅成本高，而且其催化性能和對有毒碳中間體(如CO)的耐受性在長期高效運行中并不理想。因此，合理構建和調控單一貴金屬材料的表面微結構，對優化中間體的結合能力，進一步改善其催化特性，加速DEFCs的商業化應用具有重要意義。

天津大學鄧意達教授和陳亞楠教授等人通過固態熱沖擊(TS)策略直接合成了錨定在碳基底上的具有豐富孿晶界(TB)和原子臺階(AS)的亞穩態Pd納米粒子(NP)(TS-Pd/C)，該催化劑能夠實現高效EOR。

圖文導讀

圖3-1 在TBs和ASs存在下富缺陷TS-Pd/C和用于電催化EOR過程的無缺陷 AT-Pd/C催化劑的制備和作用機理示意圖

圖3-2 材料的表征

圖3-3 催化性能測試

結果表明，快速降溫的非平衡制備條件會在Pd NPs中引入大量以TBs為主的晶體缺陷，這對提高催化劑在堿性環境中的EOR性能有顯著影響。具體而言，在1.0 M KOH溶液中，TS-Pd/C在-0.5至-0.2 V vs. SCE的電壓范圍內的EOR電流密度約為3.22 mA cm^-2，質量活性高達1846 mA mg^-1。

此外，TS-Pd/C的CO氧化峰明顯變寬并出現在比AT-Pd/C (-0.19 V)和商業Pd/C(-0.19 V)更負的電位(-0.20 V)，表明TS-Pd/C具有高的CO電氧化反應性以及良好的CO耐受性。

Multiple Twin Boundary-Regulated Metastable Pd for Ethanol Oxidation Reaction, AEM 2022, DOI: 10.1002/aenm.202103505

https://doi.org/10.1002/aenm.202103505

AEM：用于能量轉換與儲存的金屬玻璃的進展與展望

由于其獨特的原子排列和電子結構，金屬玻璃（MG）在能量存儲和轉換領域得到廣泛研究。在過去的幾十年中，已經開發了多種策略來合成大塊和納米尺寸的 MG基材料。這里，天津大學鄧意達教授和陳亞楠教授等人結合MG的構效關系和電化學反應動力學，突出了玻璃結構在電催化過程中的實質性進展。同時，作者還詳細介紹了MG材料在超級電容器、鋰離子電池等儲能器件中的應用。最后，作者提出了合理設計高效 MG 基電極材料的挑戰和可能性。本綜述旨在加深對電子結構與電化學性能之間關系的理解，為合理設計具有優異活性、選擇性和耐久性的功能性MG材料提供指導。

圖文導讀

圖4-1 MG基催化劑在能量轉換和存儲中的應用

圖4-2 MG基催化劑的制備方法

圖4-3 用于多相催化的機器學習描述

Progress and Perspective of Metallic Glasses for Energy Conversion and Storage, AEM 2022, DOI: 10.1002/aenm.202101092

https://doi.org/10.1002/aenm.202101092

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長江學者鄧意達教授，從天津大學到海南大學，讓更多科研成果在海南大地上開花結果！

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