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新聞網(wǎng)訊 近日，我校化學(xué)化工學(xué)院碩士研究生郎咸臻在電催化還原CO₂領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，研究成果以“Built-in electric field triggered interfacial water activation for industrial-level electrosynthesis of ethylene from CO₂”為題發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊 Angew. Chem. Int. Ed.。該論文我校為唯一完成與通訊單位，翟艷玲教授和郭偉偉副教授為共同通訊作者，第一作者為我校2022級(jí)碩士畢業(yè)生郎咸臻（目前博士就讀于西安交通大學(xué)），共同一作為我校材料科學(xué)與工程學(xué)院朱志軍副教授（負(fù)責(zé)理論計(jì)算部分），該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

利用可再生電力驅(qū)動(dòng)CO₂催化還原為C₂H₄，為生產(chǎn)高附加值化學(xué)品提供了一條環(huán)境友好的路徑。本研究構(gòu)建了一種具有內(nèi)置電場(chǎng)的La(OH)₃-Cu電催化劑（BEF@La(OH)₃-Cu），實(shí)現(xiàn)了CO₂向C₂H₄的高選擇性轉(zhuǎn)化，其法拉第效率高達(dá)84.2%，分電流密度達(dá)到842.0 mA cm^-2，并保持110小時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，相應(yīng)的C₂H₄生成速率和能量效率分別達(dá)到2618.0μmol cm^-2h^-1和31.2%?；诙喾N原位表征與密度泛函理論計(jì)算的綜合分析表明，該催化劑通過(guò)堆疊La(OH)₃與Cu層形成La→O←Cu電子轉(zhuǎn)移誘導(dǎo)的內(nèi)置電場(chǎng)，有效觸發(fā)La(OH)₃-Cu界面水分子解離以持續(xù)供給活性氫（*H），進(jìn)而推動(dòng)CO₂至C₂H₄轉(zhuǎn)化過(guò)程中的多步質(zhì)子化反應(yīng)。*H遷移至Cu活性位點(diǎn)，顯著降低*CO轉(zhuǎn)化為*COH的能壘，促進(jìn)高效*CO?*COH耦合，最終在安培級(jí)電流密度下實(shí)現(xiàn)了C₂H₄產(chǎn)率的顯著提升。這項(xiàng)工作闡明了內(nèi)置電場(chǎng)策略在推進(jìn)CO₂還原反應(yīng)中的廣闊前景，并為其它電催化體系中催化劑設(shè)計(jì)提供了借鑒。

分子測(cè)量學(xué)研究院成立以來(lái)致力于電化學(xué)材料合成與綠色催化、單原子仿生催化界面分子測(cè)量等研究，在學(xué)生培養(yǎng)、學(xué)術(shù)論文、科研項(xiàng)目等方面均取得了一定的成績(jī)。研究院2022級(jí)碩士研究生8位，其中7人進(jìn)入985高校讀博，4人獲得國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金，多人獲得研究生學(xué)業(yè)獎(jiǎng)學(xué)金，1人獲得山東省研究生創(chuàng)新成果獎(jiǎng)。在高水平論文產(chǎn)出方面，2024年以來(lái)已在A(yíng)ngewandte Chemie International Edition（3篇）、Science Bulletin、ACS Nano、Applied Catalysis B: Environment and Energy、Nano Letter、Advanced Functional Materials、Analytical Chemistry、Chemical Science等國(guó)際知名刊物發(fā)表論文30余篇。