近日，我校材料科学与工程学院周建清博士团队在非贵金属双功能催化剂研究方面取得突破性进展。该研究成果以“Precisely tailoring the d-band center of nickel sulfide for boosting overall water splitting”为题发表在国际顶级期刊Applied Catalysis B: Environment and Energy (IF高达22，中科院一区Top期刊，全球工程环境类期刊排名1/81，工程化学领域排名2/171) 上。湖北师范大学为第一单位，周建清博士为第一作者，华中师范大学余颖教授为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金项目等资助。
氢气具有能量密度高和零碳排放等优点，被认为是一种理想的清洁能源。由太阳能等可再生能源驱动的电催化分解水制氢是一种大规模生产绿氢的方法。电催化分解水可分为析氧反应（OER）和析氢反应（HER）两个半反应，但都表现出缓慢的反应动力学。d带中心工程是一种优化催化剂的电子结构和改善电解水制氢性能的重要方法。然而，HER和OER具有完全不同的反应过程和吸附物种。因此，如何在一个催化剂上精准调控d带中心，使其能同时高效催化HER和OER仍然是一个巨大挑战。该研究从地球储量丰富的硫化镍（Ni3S2）着手，利用V和Fe双异质原子修饰技术来精准调控Ni3S2的d带中心，同时优化HER和OER反应物种的吸附行为，从而获得优异的析氢与析氧性能。V和Fe共修饰的Ni3S2在1 M KOH中只需要68和190 mV的超低过电位就能输出10 mA cm-2的HER和OER电流密度。密度泛函计算表明，Ni 3d和V 3d/Fe 3d轨道之间的强电子相互作用有效地调控Ni3S2的d带中心，并优化了HER和OER中间体的吸附行为，从而大幅提高HER与OER本征催化活性。这项工作发展了一种高效精准的d带中心调控策略，为后续开发高效的能量转化与存储的多功能催化剂提供了新思路。
作者简介：
周建清，低职高聘副教授，硕士生导师。2015年入选华中师范大学拔尖创新人才培养计划，2021年获得华中师范大学理学博士学位。主要从事非贵金属催化剂的可控构筑及其电解水制氢研究。近年来，已在PNAS、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Nano Energy、Appl. Catal. B: Environ.、J. Mater. Chem. A、Chem. Eng. J. 、Chin. J. Catal.等国际著名期刊上发表SCI论文20余篇，其中一区论文18篇，ESI高被引论文4篇，ESI热点论文1篇，文章被引2000余次，H指数20。先后主持国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、国家重点实验室开放课题、湖北省重点实验室项目等8项。
论文链接为：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337324007756