近日，永利青年教師杜嶽博士團隊在氧電催化劑領域取得突破性進展，研究成果以“A high-performance electrocatalyst for oxygen reduction derived from copolymer-anchored polyoxometalates”為題發表于國際頂級期刊Nano Research (影響因子9.9)。Nano Research是由教育部主管、清華大學和中國化學會主辦的高水平國際學術期刊，主要發表納米研究領域世界一流原創科研論文和綜述論文，是入選首批中國科技期刊卓越行動計劃的領軍期刊。
金屬-空氣電池因其具有理論能量密度高、放電電壓穩定、環境相容性好、成本效益高、安全性強等特點，近年來受到了國内外研究人員的廣泛關注。然而，金屬-空氣電池并沒有在産業化中得到大規模推廣，主要是由于氧還原反應過程的緩慢的動力學和較大的過電位，這導緻了最終器件能量轉換效率低。因此開發電催化氧還原效率高，成本低廉的催化材料近年來受到了研究者的廣泛關注。
針對上述問題，杜嶽博士所在能源與材料催化研究團隊在前期工作基礎上（Nano Res. 2023, 16, 8893–8901；Nano Res. 2023, 16, 8773-8781; J. Alloy. Compd. 2023, 960: 170789）。通過苯胺-植酸聚合物錨定了多金屬氧酸鹽分子，經煅燒後直接實現了對多金屬氧酸鹽分子的原位氮化、磷化，首次構築了三維多孔W3N4-WP@NPC複合材料。研究結果表明：1）通過分子間配位鍵形成的Fe3+-植酸配合物，可以提高一定區域内植酸分子的濃度；2）在聚合過程中部分磷鎢酸分子靠近Fe3+-植酸配合物，則可被植酸轉化為磷化鎢組分，而不會被聚苯胺氮化。所制備的W3N4-WP@NPC異質結複合材料具有優異的氧還原活性，具有較大的半波電位和極限電流密度。碳納米棒上嵌入的W3N4-WP異質結納米顆粒不僅有利于加速氧還原過程的電荷轉移速率，而且可增強組裝後的金屬空氣電池的充放電循環穩定性。上述原位磷化、氮化方法為構築低成本、高性能的金屬空氣電池提供了一種簡單、高效的新策略。
杜嶽博士為論文的第一作者兼通訊作者，3044am永利集团為第一通訊單位。該工作得到了國家自然科學基金、湖北省自然科學基金聯合基金項目等資助，與南京航空航天大學合作完成。
杜嶽，3044am永利集团副教授，碩士生導師。2019年10月畢業于武漢理工大學，獲工學博士學位。長期從事合成化學與能源材料領域的研究，包括：介孔、分級多孔材料、電催化、鋅空電池與燃油深度脫硫。以通訊（一作）作者在Angewandte Chemie International Edition、Matter、Nano Research、Chemical Engineering Journal、Fuel、Rare metals等國際高水平期刊發表論文40餘篇。主持省部級科研項目3項，企業委托橫向開發項目多項。
文章鍊接：https://doi.org/10.1007/s12274-024-6459-y.