尹诗斌博士，教授，博士生导师，研究领域：燃料电池、电解水/氨制氢、电合成精细化工品、化学储能电源、石墨烯宏量制备及应用开发等。迄今已在Energy Environ. Sci.、Adv. Mater.、Electrochem. Energy Rev.等期刊发表学术论文120余篇，申请国家发明专利20余件，出版专著2部。现任广西电化学能源材料重点实验室主任、广西石墨烯标准技术委员会委员，《电化学》和《结构化学》编委，中国化学会会员，中国化工学会专业会员，国际电化学协会会员，NSFC评审专家，南非NRF评审专家，教育部学位中心论文评审专家等等。2016年入选广西高校百人计划，2017年获得广西石墨烯系列标准奖励，2019年被认定为广西首批高层次人才，同年入选广西高校卓越学者和创新团队，并获得广西自然科学一等奖。最近，尹诗斌教授团队连续发表了三篇高水平催化方面的论文，这里小编带大家来速览一下！1. Journal of Energy Chemistry：Ni颗粒调控NiMoO选择性吸附位点用于HMF氧化耦合制氢电氧化5-羟甲基糠醛（HMFOR）作为制备高价值生物质衍生化学品的绿色途径而受到广泛关注。为了满足工业应用的需求，研究人员致力于开发各种高效的非贵金属催化材料，其中镍钼基氧化物由于其优异的物理和化学特性具有作为先进催化剂的潜力。然而，金属氧化物在强碱性溶液中往往具有较强的OH‒吸附能，导致对HMF的吸附较弱。值得注意的是，HMFOR涉及OH‒和HMF在催化剂上的竞争吸附，其中HMF的吸附被认为是电催化过程中的关键步骤。因此，调节金属氧化物对HMF和中间体的选择性吸附对于HMFOR至关重要。研究表明，金属氧化物和金属位点之间的电子相互作用可以促进电子在不同金属氧化物/金属位点之间的重新分布，有利于有机分子的吸附。此外，金属的空间分隔效应和电氧化过程中原位生成的金属氢氧化物/羟基氧化物可以调节底物的吸附能，从而降低反应能垒。然而，如何有效地调控金属和金属氧化物的吸附位点以提高HMFOR催化活性仍然是一个挑战。尹诗斌教授团队利用金属镍和钼的反应热焓存在差异加热时发生偏析的原理，通过在不同温度煅烧还原NiMoO4前驱体，合成了一系列不同金属镍含量的NiMoO-Ni催化剂用于HMFOR。采用一系列表征方法研究了其物理化学性质，深入分析了偏析的Ni颗粒对催化活性的影响，发现Ni颗粒与NiMoO之间的相互作用优化了NiMoO-Ni的电子结构，从而促进了HMF、中间体和产物FDCA的吸附/解吸，并且Ni和NiMoO的协同作用促进了C-H/O-H键的断裂。此外，HMFOR过程中Ni颗粒原位生成的NiOOH也可以调控HMF和OH‒的吸附行为，提高催化剂的活性和稳定性。因此，NiMoO-Ni表现出较好的HMFOR活性（E100=1.36 VRHE）、FDCA选择性（99.3％）、生成速率（0.0276 μmol s‒1）和稳定性。将其组装为双电极系统用于HMFOR辅助制氢时，可以在1.45 V驱动HMF高效转化（FDCA产率：98.5%）和产生H2（法拉第效率：99.1%）。这项工作提供了一种调控催化剂吸附位点以实现高效HMFOR辅助制氢的策略。
图文导读
图1. NiMoO-Ni催化剂的合成和表征图2. HMFOR的性能测试和DFT计算图3. HER 和OHMFS性能测试Tailoring the selective adsorption sites of NiMoO by Ni particles for biomass upgrading assisted hydrogen production, Journal of Energy Chemistry, 2023, 86, 480-489. DOI: 10.1016/j.jechem.2023.08.006.2. ACS Catalysis：通过MoO2修饰提高NiCo2的电化学动力学以促进生物质氧化耦合析氢由于NiCo复合材料对FDCA具有良好的选择性，因此在HMFOR中具有较好的应用前景。然而，此类复合材料仍然面临着HMFOR过程中质子耦合界面电子转移缓慢的问题，从而导致反应动力学较慢。此外，由于Ni2+/Co2+位点对H*的强烈吸附作用，限制了NiCo基催化剂的HER活性。钼的氧化物具有不同的氧化态，能够提供可逆的表面氧离子交换容量，有利于HMFOR过程中的电子和质子转移；与此同时，Mo位点对H*具有适中的吸附能。因此，将MoO2引入NiCo基催化剂中可以调节HER过程H*/H2的吸附/脱附并加速HMFOR过程的电子/质子转移，提高HER和HMFOR催化活性。然而，如何合理地整合这两种活性材料以促进高效的HMFOR/HER并揭示其内在机制仍然存在困难。尹诗斌教授团队采用简单的水热和煅烧处理，在NiCo2纳米线骨架表面实现了MoO2层的可控生长。XPS和Bader电荷结果表明，在MoO2和NiCo2两相间存在强烈的电荷转移，电子的重新分布调节了NiCo2@MoO2的电子结构，促进电催化过程中的快速电子转移。氘动力学同位素效应和质子转移实验证实MoO2的引入促进了HMFOR过程中的质子转移和C‒H/O‒H键断裂。DFT理论计算表明MoO2和NiCo2之间的协同作用优化了HMFOR和中间体的吸附自由能，并促进关键中间体5-羟甲基-2-呋喃甲酸（HMFCA）脱氢过程C‒H/O‒H键的断裂。电化学测试结果显示，NiCo2@MoO2/NF表现出优异的HMFOR/HER活性（E±10=1.20 VRHE/‒31 mVRHE）、HMFOR动力学（kNiCo2@MoO2/NF/kNiCo2/NF = 2.57）和2,5-呋喃二甲酸选择性（99.2%）。当组装为双电极系统时，只需要1.25 V就能实现10 mA cm‒2的HMFOR辅助制氢。此外，HMFOR所得的产物可以通过酸化电解液形成沉淀来分离，从而实现FDCA的高效分离。该项工作证明了通过表面改性开发高效的双功能催化剂的可行性。
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图1. NiCo2@MoO2/NF的合成和表征图2. HMFOR性能测试图3. HER 和OHMFS性能测试图4. DFT理论计算Boosting electrochemical kinetics of NiCo2 via MoO2 modification for biomass upgrading assisting hydrogen evolution, ACS Catalysis, 2023, 13, 13257-13266. DOI: 10.1021/acscatal.3c03094.3. Advanced Functional Materials：界面自组装分级微纳米阵列用于生物质氧化耦合析氢开发高效的催化剂用于生物质氧化耦合制氢有助于提高能量利用效率，但仍然存在挑战。通常，电催化反应发生在催化剂的表面/界面，并伴随着反应中间体的多电子转移。催化剂与不同反应中间体之间结合能和电子转移的强弱将直接影响反应产物的选择性，这一过程很大程度上取决于表面/界面的原子排列和电子结构。为了获得高效的催化剂，可以通过合理的界面结构设计来调控活性组分的形貌、晶体结构和电子状态等，以调节其物理和化学性质，从而提高催化剂的活性、选择性和稳定性。基于此，广西大学尹诗斌教授与湖南大学王双印教授合作，设计并制备了一种3D分级微纳米阵列催化剂，通过组分间的协同作用实现了催化剂的双功能特性，并显示出了优异的HMFOR耦合制氢性能。制备的Co@NiMoO-Ni具有3D分级微纳米阵列结构，其比表面积较大，有利于提供更多活性位点用于电催化反应。重要的是，Co和NiMoO-Ni之间的相互作用导致了界面电子的重新分布，从而优化了反应分子的吸附行为，促进了催化反应过程中关键中间体化学键的断裂，提高了Co@NiMoO-Ni在生物质氧化和析氢方面的性能。此外，纳米片锚定纳米颗粒结构也可以成功地生长在其他过渡金属材料模板上（如铜纳米棒和铁纳米片等），证明了该方法制备3D分级微纳结构的普适性。本工作有望为可控制备分级微纳结构材料用于电催化提供有益的见解。
