深圳大学刘剑洪和张黔玲课题组通过石墨烯负载单原子与纳米团簇复合结构实现高效碱性析氢

氢能具有高能量密度以及清洁无污染的优点，是极具应用前景的新能源。随着电能的普及和成本的下降，电解水制氢成为未来最有效的制氢方法之一。为了提升电解水制氢的效率，克服过电势造成的能量损耗，需要开发高效的电解水析氢催化剂。铂基催化剂被认为是目前催化性能最佳的析氢催化剂，但受制于其高昂的价格无法实现大规模应用。近年来，过渡金属磷化物、氮化物、硒化物和碳化物等相继被开发用作析氢催化剂，但它们的催化活性与铂基催化剂始终存在明显差距。贵金属钌相对于铂而言价格较为低廉，且析氢催化性能与铂相近，因而成为析氢催化剂的理想选择。另一方面，析氧反应作为电解水的对电极反应，大部分析氧催化剂只能在碱性条件下稳定工作，因而高效碱性析氢催化剂的开发更受重视。碱性条件下的析氢反应机理与酸性条件下的机理大相庭径，碱性条件下的析氢过程涉及水分子的解离（Volmer反应），水分子必须先在催化剂表面发生吸附解离，形成吸附态的H*和OH*。由于水的解离常数很低，因而Volmer反应成了影响析氢反应的关键步骤。

张黔玲 深圳大学化学与环境工程学院教授，博士生导师。2001年毕业于中山大学化学专业，获博士学位。2001年7月起在深圳大学工作。近年来一直从事石墨烯复合材料的制备及其在新型能源电池中的应用研究。                           

刘剑洪 深圳大学化学与环境工程学院教授，博士生导师。现任深圳市功能高分子重点实验室主任、深圳市类石墨烯复合锂离子动力电池工程实验室主任，兼任深圳市化学化工学会理事长、广东省化学会副理事长、深圳市石墨烯协会副会长、深圳市电池协会副会长、中国材料研究学会高分子材料与工程分会常务理事、中关村石墨烯产业联盟执行副理事长。主要研究领域为功能高分子材料、石墨烯的制备与应用、锂离子电池及关键材料等。