报告摘要：

“过渡金属-氮-碳”材料是一种非常有前景的电催化分解水和二氧化碳还原的催化剂，但也拥有两个突出的缺点：一是单个活性位点的催化活性相比Pt/C材料略显不足；二是在电催化过程中稳定性不够。为改善“过渡金属-氮-碳”材料催化剂在电催化过程中的活性和稳定性，我们采用调控活性区域环境的方式改善了其电催化分解水和二氧化碳还原的催化性能。活性区域环境调控不仅能优化了催化活性区域内的催化活性，增强了反应中间体的吸附/解吸附和体系的导电能力，进而提高了其催化性能。密度泛函理论也进一步说明了金属颗粒的掺杂和配位环境的调节都能优化活性位点的电子结构，优化d带中心位置，有利于分解水和二氧化碳还原中间产物的生成；在电催化反应的过程中，能有效的降低中间决速步骤的过渡态能垒，提高费米能级附近的电子态密度。为此，我们设计了一系列TM-Nx体系的电催化材料，制备出新型在电催化体系中能稳定存在的“过渡金属-氮-碳”材料电极，并在最佳的偏压电势下对水和二氧化碳分子表现出独特的催化选择性。通过实验和理论研究相结合，深刻阐明了体系在电催化过程中的“构效关系”，对体系反应机理给出了深刻的理解。

简介

邱明，华中师范大学物理科学与技术学院教授，博导。以通讯作者和第一（包括共一）作者在Nat. Water、Nat. Commun.、EnergyEnviron. Sci.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.和Angew. Chem. Int. Ed.等国际刊物上发表SCI论文100余篇（ESI高被引论文9篇），获得湖北省“青年百人”，和湖北省“楚天学子计划”的资助，2023年获得湖北省自然科学一等奖（排名第二）。