近日，我院青年教师杜岳博士团队在氧电催化剂领域取得突破性进展，研究成果以“A high-performance electrocatalyst for oxygen reduction derived from copolymer-anchored polyoxometalates”为题发表于国际顶级期刊Nano Research (影响因子9.9)。Nano Research是由教育部主管、清华大学和中国化学会主办的高水平国际学术期刊，主要发表纳米研究领域世界一流原创科研论文和综述论文，是入选首批中国科技期刊卓越行动计划的领军期刊。
金属-空气电池因其具有理论能量密度高、放电电压稳定、环境相容性好、成本效益高、安全性强等特点，近年来受到了国内外研究人员的广泛关注。然而，金属-空气电池并没有在产业化中得到大规模推广，主要是由于氧还原反应过程的缓慢的动力学和较大的过电位，这导致了最终器件能量转换效率低。因此开发电催化氧还原效率高，成本低廉的催化材料近年来受到了研究者的广泛关注。
针对上述问题，杜岳博士所在能源与材料催化研究团队在前期工作基础上（Nano Res. 2023, 16, 8893–8901；Nano Res. 2023, 16, 8773-8781; J. Alloy. Compd. 2023, 960: 170789）。通过苯胺-植酸聚合物锚定了多金属氧酸盐分子，经煅烧后直接实现了对多金属氧酸盐分子的原位氮化、磷化，首次构筑了三维多孔W3N4-WP@NPC复合材料。研究结果表明：1）通过分子间配位键形成的Fe3+-植酸配合物，可以提高一定区域内植酸分子的浓度；2）在聚合过程中部分磷钨酸分子靠近Fe3+-植酸配合物，则可被植酸转化为磷化钨组分，而不会被聚苯胺氮化。所制备的W3N4-WP@NPC异质结复合材料具有优异的氧还原活性，具有较大的半波电位和极限电流密度。碳纳米棒上嵌入的W3N4-WP异质结纳米颗粒不仅有利于加速氧还原过程的电荷转移速率，而且可增强组装后的金属空气电池的充放电循环稳定性。上述原位磷化、氮化方法为构筑低成本、高性能的金属空气电池提供了一种简单、高效的新策略。
杜岳博士为论文的第一作者兼通讯作者，湖北师范大学为第一通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金联合基金项目等资助，与南京航空航天大学合作完成。
杜岳，湖北师范大学材料科学与工程学院副教授，硕士生导师。2019年10月毕业于武汉理工大学，获工学博士学位。长期从事合成化学与能源材料领域的研究，包括：介孔、分级多孔材料、电催化、锌空电池与燃油深度脱硫。以通讯（一作）作者在Angewandte Chemie International Edition、Matter、Nano Research、Chemical Engineering Journal、Fuel、Rare metals等国际高水平期刊发表论文40余篇。主持省部级科研项目3项，企业委托横向开发项目多项。
文章链接：https://doi.org/10.1007/s12274-024-6459-y.