近期，深圳技术大学青年教师在催化剂材料、燃料电池工程化、绿色制造等方面的科研工作取得重要突破，研究成果在国际重要期刊上发表。
在单位点催化剂配位工程领域取得重要进展
未来技术学院青年教师杨涛博士团队在新型材料及其高效催化功能开发方面取得重要突破，为下一代先进材料的产业化提供了新的技术路线。该团队通过配位工程策略，成功调控单金属中心的配位环境，优化了活性位点的几何和电子结构，从而提升了单位点催化剂（SSCs）的整体催化性能。
单位点催化剂作为一种多相催化的前沿材料，因其金属位点的最大暴露量和明确的活性位点结构而备受关注。然而，如何优化其催化性能一直是科研领域的难题。杨涛博士及其团队通过深入研究，提出了配位工程的新策略，为解决这一难题提供了新的途径。
该团队的工作不仅强调了先进显微镜和光谱学技术在结构-性能关系研究中的重要性，还特别介绍了实时催化过程中原位表征与理论计算的结合。这种结合为深入了解SSCs的催化机制提供了有力的分析工具，有助于科研人员更深入地理解、开发和优化单位点催化剂。
此外，团队还总结了近十年来的多种协调调节策略，将其归纳为四个基本类别：第一壳协调、二/高壳协调、不饱和协调和双站点协作工程。这一分类不仅在学术层面上为解构配位工程策略提供了系统性理论指导，而且在技术应用层面上为开发和优化单位点催化剂的科研攻关提供了前瞻性理论指导。
通过四种先进材料工艺手段调节SSCs的配位环境
2024年1月，杨涛作为共同第一作者将相关工作成果发表在国际著名材料科学一区期刊《Chem》上，题为“Coordination engineering in single-site catalysts: General principles, characterizations, and recent advances”（单位点催化剂的配位工程：一般原理、表征和最新进展）。该论文深入探讨了SSCs的设计原则、表征方法以及最新的研究进展，为科研人员提供了宝贵的资源。
未来技术学院青年教师杨涛博士团队在燃料电池领域取得重大突破，其研究成果有望推动下一代燃料电池技术的产业化。这项创新性的研究聚焦于非离子交联聚合物在阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）阴极的应用，为解决当前燃料电池技术面临的难题提供了新的思路。
研究成果链接：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.08.014
探讨非离子交联聚合物在燃料电池领域的产业化
杨涛常年致力于燃料电池产业化方向的研究与应用，深知现有AEMFC技术在催化剂和电极材料方面存在的挑战。受同行启发后，他花费两年时间持续攻关非离子交联聚合物工程化技术难题，并成功将其应用于AEMFC的阴极。这一创新性的研究成果近期在国际顶级能源期刊《Joule》（影响因子39.8）上发表，题为“Anion-exchange membrane fuel cells with ionomerless cathodes”（非离子交联聚合物阴极阴离子交换膜燃料电池）。
此项科研成果深度解析了《Nature Energy》近期发表的“High-performance ionomerless cathode anion-exchange membrane fuel cells with ultra-low-loading Ag–Pd alloy electrocatalysts”（超低Ag-Pd合金催化剂载量的高性能非离子交联聚合物阴极阴离子交换膜燃料电池）研究论文，特别强调了开发无PGM（类铂金属）催化剂和电极的重要性，以完全避免使用昂贵的贵金属。研究成果为解决燃料电池领域贵金属催化剂依赖问题提供了新的方向，有望降低燃料电池的生产成本，推动其产业化进程。
此外，该研究还深入探讨了非离子交联聚合物作为下一代室温燃料电池阴极的前景。通过对比分析高熵合金（HEAs）、金属有机框架（MOFs）和单原子催化剂（SACs）等新型催化材料，指出这些材料在进一步提高AEMFC性能、揭示内在构效相关性等方面具有巨大潜力。这一发现为燃料电池领域的关键核心技术攻关和应用拓展了研究方向。
在电池的工程化进程中，杨涛还指出了AEMFC电催化剂/电极稳定性研究的相对缺陷，并提出采用非离子阴极技术来揭示多种潜在的失活/降解机制。这一研究成果对于提高燃料电池的耐久性和可靠性具有重要意义，为未来新能源燃料电池领域的产业化技术应用提供了技术颠覆性的思路。
非离子交联聚合物阴极的新型燃料电池发电单元示意图
研究成果链接：https://authors.elsevier.com/a/1ie1g925JENmUU
绿色制造新突破！使用水系涂料制备高性能太阳能电池
新材料与新能源学院谢谌助理教授团队开发了一种使用水溶液制备OSC的新型工艺，并助力其产业化，实现了绿色制造的新突破！
据了解，在20世纪末出现的有机太阳能电池(OSC)，因其可使用溶液印刷加工、半透明以及柔性等特点，被认为有望替代传统的硅光伏电池而成为新一代柔性太阳能电池的代表。目前，单节有机光伏的能力转换效率已接近20%。然而，绝大部分高性能器件的加工依然是使用传统的卤代、芳香类溶剂完成的，此类溶剂具有高毒性和腐蚀性，生产成本高，加工过程中会对环境和人体造成损害，还有可能致癌。为加速OSC向产业化迈进，急需使用环境友好性溶剂代替传统毒性溶剂。
谢谌助理教授团队长期致力于新型光伏器件的绿色加工工艺的优化，目前已取得的成果中依然保持着水系溶剂加工有机光伏的最高效率纪录。近期，该团队开发了一种使用水溶液制备OSC的新型工艺，将疏水的有机电子给体材料在水中分散成的纳米颗粒(NP)墨水溶液，构建成介孔结构的给体薄膜，与电子受体材料结合后，形成了有利于电荷高效传输的垂直纳米形貌。基于水系介孔材料加工的二元PM6:BTP-eC9太阳能电池的效率超过了19%（此为非卤代溶剂加工的OSCs最高效率之一），并具有很高的热稳定性以及大面积加工特性，其各方面性能都优于毒性卤代溶剂加工的同类器件。此外，高厚度器件的效率(250 nm为18.2%，400 nm为17.2%)超过了之前报道的二元OSC的最高记录。此类基于水系涂料的加工工艺有助于实现OSC从实验研究向产业加工的有效转化。
该成果在国际著名期刊《Energy & Environmental Science》（影响因子32.5，中科院一区TOP）上发表，题为“Water-based layer-by-layer processing enables 19 % efficient binary organic solar cells with minimized thickness sensitivity”。新材料与新能源学院李顺朴教授团队的谢谌助理教授为该论文的第一作者及共同通讯作者，李顺朴特聘教授、华南理工大学李宁教授、南昌大学陈义旺教授为共同通讯作者，我校硕士研究生曾祥辉为同等贡献第一作者。深圳技术大学为论文第一作者单位、第一完成单位和第一通讯单位。
研究成果链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ee/d4ee00068d
