近日，校长魏世忠教授团队联合中国科学院大连化物所/内蒙古大学刘健研究员在材料领域国际知名学术期刊《Advanced Energy Materials》（中科院一区TOP期刊，影响因子24.4）上发表题名为“Cross-Scale Process Intensification of Spindle CuO Supported Tungsten Single-Atom Catalysts toward Enhanced Electrochemical Hydrogen Production”（《氧化铜支撑钨催化剂的跨尺度过程强化用于增强电化学析氢反应》）的高水平研究论文。材料与化学工程学院硕士研究生常超群为该论文第一作者，魏世忠教授和巩飞龙副教授为通讯作者，郑州轻工业大学为该论文第一署名单位。
发展高效的非贵金属电解水催化剂对于实现绿色能源再生和社会可持续发展至关重要。单原子催化剂因其丰富的活性位点、超高的原子利用效率等优点有望替代传统的贵金属催化剂，然而目前仍然存在活性低和稳定性差的难题。过程强化工程涉及空间限域、流体传质、中间体富集等物理过程以及反应物吸附、反应、脱附等化学过程的协同优化，对提升多步催化反应的热/动力学至关重要。基于此，团队可控合成了具有曲率可调的纺锤形CuO载体，优化了纳米尖端的介尺度局域电场，调控了W单原子周围的局域原子结构，实现了催化剂的跨尺度过程强化，大幅提升了电解水制氢的催化活性和稳定性。高曲率载体赋予催化剂显著增强的局域电场和更高的局域配位数，合成的材料在阴离子交换膜电解槽中表现出可与商业催化剂相媲美的活性和更优的稳定性（衰减率仅为：0.085 mA cm−2 h−1）。
此项研究成果得到了国家自然科学基金（52002359, 22279139和U2341258）、河南省青年骨干教师基金（2023GGJS091）等项目的资助和支持。
文章链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202402825
