中南大学程义

程义

学位：博士学位
职称：教授
学科：冶金工程. 环境科学与工程
所在单位：冶金与环境学院

教授

入职时间：2018-09-07
所在单位：冶金与环境学院
学历：博士研究生毕业
办公地点：理学楼417
性别：男
联系方式：15874899443；微信：chycurtin1983
学位：博士学位
在职信息：在职
毕业院校：中南大学

学科：冶金工程
环境科学与工程

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One-Pot Pyrolysis Method to Fabricate Carbon Nanotube Supported Ni Single-Atom Catalysts with Ultrahigh Loading.

点击次数：

DOI码：

10.1021/acsaem.8b00903

发表刊物：

ACS Applied Energy Materials

摘要：

The practical application of single atom catalysts (SACs) is constrained by the low achievable loading of single metal atoms. Here, nickel SACs stabilized on a nitrogen-doped carbon nanotube structure (NiSA-N-CNT) with uldrahigh Ni atomic loading up to 20.3 wt% have been successfully synthesized using a new one-pot pyrolysis method employing Ni acetylacetonate (Ni(acac)2) and dicyandiamide (DCD) as precursors. The yield and formation of NiSA-N-CNT depends strongly on the Ni(acac)2/DCD ratio and annealing temperature. Pyrolysis at 350 and 650 oC led to the formation of Ni single atom dispersed melem and graphitic carbon nitride (Ni-melem and Ni-g-C3N4). Transition from a stacked and layered Ni-g-C3N4 structure to a bamboo-shaped tubular NiSA-N-CNT structure most likely occurs via a solid-to-solid curling or rolling-up mechanism, thermally activated at temperatures of 700-900 oC. Extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) experiments and simulations show that Ni single atoms are stabilized in the N-CNT structure through nitrogen coordination, forming a structure with four nearest N coordination shell surrounded by two carbon shells, Ni-N4. The NiSA-N-CNT catalysts show an excellent activity and selectivity for the electrochemical reduction of CO2, achieving a turnover frequency (TOF) of 11.7 s-1 at -0.55 V (vs. RHE), but a low activity for the O2 reduction and O2 evolution reactions, as compared to Ni nanoparticles supported on N-CNTs.

论文类型：

期刊论文

卷号：

页面范围：

5286-5297

是否译文：

否

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个人简介

程义，中南大学教授，湖南省杰青，致力于氢燃料电池和电解水相关的关键催化材料、膜材料和膜电极设计和器件研究。在Adv. Mater.、Energy & Environ. Sci.、Electrochem. Energy Rev.、Adv. Sci.等国际权威期刊上发表SCI论文80余篇；主持国家重点研发课题、国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金-区域联合创新基金课题、澳大利亚同步辐射项目、湖南省重点研究计划课题、湖南省自然科学基金面上项目、企业横向等项目10余项。申请发明专利18项，已授权8项。担任Adv. Powder Mater.青年编委，任湖南省新材料产业协会氢能分会秘书长，应邀在世界燃料电池大会、全国电化学会议等国际国内会议上进行相关学术报告十余次，作为主要成员组织中国化学会2019能源材料与缺陷化学学术研讨会；获西澳华人科学家协会2017年科研奖、2019年国际材料协会师昌绪最佳论文奖。

1）国家重点研发计划氢能专项，2023YFB4006200，高性能高温质子交换膜燃料电池关键材料创制与电堆集成，课题负责人，在研；

2）国家自然科学基金面上项目，22272206，基于高温直接甲醇燃料电池高性能阳极催化剂构筑及催化机制研究，主持，在研；

3）企业横向课题，先进水电解槽、燃料电池技术开发，主持，在研；

4）国家自然科学基金区域创新发展联合基金，U19A2017，高温聚合物电解质膜燃料电池关键催化材料及高性能膜电极构筑，课题负责人，已结题；

5）湖南省杰出青年基金项目，2023JJ10061, 高温聚合物电解质膜燃料电池关键材料研究，主持，在研；

5）湖南省自科基金面上项目，S2022JJJCQN0265，高温聚合物电解质膜燃料电池阴极双金属铁基非贵金属催化剂精准制备及磷酸助催化机制，主持，已结题；

8）湖南省重点研发计划，2022SK2067，生物医药、化工工业园区废水深度处理技术研究与应用示范，课题负责人，在研。

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