近日，我校材料学院云斯宁教授“新能源材料”研究团队在国际工程技术领域权威英文期刊《Small》（2020影响因子：13.281）上在线发表题为“Designing and Understanding the Outstanding Tri-Iodide Reduction of N-Coordinated Magnetic Metal Modified Defect-Rich Carbon Dodecahedrons in Photovoltaics（设计并理解光伏器件中氮配位磁性金属修饰多孔碳十二面体优异的碘还原性能）”的研究论文，报道了一种便捷的后金属掺杂缺陷工程设计策略，可在碳材料引入外部缺陷（金属和非金属掺杂等）的同时构筑丰富的固有缺陷（多空结构），以改善碳材料的催化性能。云斯宁教授为论文通讯作者，第一作者为我校硕士研究生孙梦龙。研究生孙梦龙于2018年从我校华清学院土木工程专业考入材料学院材料学专业，指导教师为云斯宁教授。

论文以ZnCo-BZIF为前驱体模板，设计了N-配位磁性金属Co修饰的碳十二面体催化剂（Co-NPCD），进一步以乙酰丙酮铁为铁离子前驱体，采用后金属掺杂缺陷工程设计策略，构筑了N-配位双磁性金属（Fe、Co）修饰的多孔碳十二面体（Fe/Co-NPCD）。通过对铁前驱体和双金属有机骨架的合理设计，在引入外部缺陷的同时构筑了丰富的固有缺陷，可使石墨层边缘部分的缺陷增加，有效改善碳十二面体的孔隙率和比表面积。这种采用后金属掺杂策略设计和构筑的“N-配位磁性金属（Fe、Co）修饰的多孔碳十二面体（Fe/Co-NPCD）”拥有良好的电催化性能以及电化学稳定性。Fe/Co-NPCD催化剂组装的光伏器件获取8.35%光电能量转换效率，优于对照组Co-NPCD（7.28%），Fe-NPCD（7.63%）以及Pt（7.17%）的光伏性能。此外，作者采用密度泛函第一性原理理论计算，对氮配位磁性金属修饰多孔碳十二面体Fe/Co-NPCD中双金属活性位点的催化活性进行了理论研究，揭示了协同催化作用的物理化学起源。

这项工作不仅为构筑缺陷丰富的碳基催化剂提供了有效的缺陷工程设计策略；而且为杂原子掺杂构建双金属活性位点协同效应的设计、改性、优化提供了研究思路。这种利用缺陷工程的设计策略为合理设计高性能碳基电催化剂提供了可靠的理论指导和技术支撑。

期刊链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/journal/16136829

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202102300

媒体报道：

能源学人：西安建大云斯宁教授Small：设计并理解光伏器件中氮配位磁性金属修饰多孔碳十二面体优异的碘还原性能

https://nyxr-home.com/59805.html

https://mp.weixin.qq.com/s/tokpa02o_fkiuv9Ca-e2Eg

Wiley MaterialsView：西安建筑科技大学云斯宁教授Small：缺陷工程构筑固有缺陷改善多孔碳催化性能的策略

https://mp.weixin.qq.com/s/4VwfXydPPC201F90MK9Skg