课题组组长：张光晋

课题组简介：

本课题组针对人工固氮过程包括合成氨及尿素工业是碳排放最大的化工生产过程，其碳排放约占全球碳排放的3%左右，而我国又是合成氨生产大国，因此如何降低人工固氮过程的碳排放，发展全新的固氮流程成为亟待解决的问题;另一方面，氢能源作为我国绿色清洁能源的一条重要发展方向，其关键在于氢能的高效制取和利用，如何通过催化材料的设计实现这一目的将为我国低碳经济的发展奠定基础。。

本课题组致力于围绕人工固氮及能源转化过程，以电化学催化为核心，围绕着电化学反应中电子转移与传递的增强这一关键科学技术问题，从催化材料的设计、制备及性能研究到工程化展开系统研究：基于特定介质的优异的多电子可逆转移性能，设计、构筑纳米复合催化材料，发现了多位点催化的协同效应;进一步将所合成的光电催化材料应用于燃料电池、分解水制氢、电化学传感等重要电催化过程，进而指导对催化材料结构与组成的优化，设计合成新型高性能电催化材料。

课题组现有在职固定研究人员3人（其中研究员1人，副研究员2人，博士生和硕士生10人。

成员组成：

研究员：张光晋（正高级工程师）；

副研究员：刘荣基，李纾维

重点进展：

针对电化学固氮（氮还原）和固碳（CO2还原）反应过程，发展了高性能单原子催化材料的设计思路和催化材料可控合成方法，发现了催化材料结构与性能的调控机制，实现了高活性、高选择性氮还原合成氨和二氧化碳还原。首次实现常温常压下非贵金属催化活化CO2与N2合成尿素，提出内建电场、活性位点集成、主客体相互作用等催化剂设计理念，使尿素产率和选择性均得到明显提升; 在新能源转换及电化学传感领域，开发一系列新型非铂高性能电催化材料，实现了对小分子气体的高选择性氧化，成功应用于商业电化学传感器件中。

科研成果：

代表性论文：

1. Menglei Yuan, Junwu Chen, Yong Xu, Rongji Liu, Tongkun Zhao, Jingxian Zhang, Zhongyu Ren, Zhanjun Liu, Carsten Streb, Hongyan He, Chao Yang, Suojiang Zhang, Guangjin Zhang*, Highly Selective Electroreduction N2 and CO2 to Urea over Artificial Frustrated Lewis Pairs, Energy & Environ. Sci., 2021, 14, 6605-6615

2. Menglei Yuan, Junwu Chen, Yiling Ba, Zhanjun Liu, Jingxian Zhang, Tongkun Zhao, Qin Wang, Hongyan H, Shuwei Li, Guangjin Zhang*，Unveiling Electrochemical Urea Synthesis by Co-activation of CO2 and N2 with Mott-Schottky Heterostructures Catalysts，Angew. Chime. Int. Ed., 2021, 60, 10910-10918

3. Menglei Yuan, Qiongguang Li, Jingxian Zhang, Jiawen Wu, Tongkun Zhao, Zhanjun Liu, Le Zhou, Hongyan He, Bin Li,* and Guangjin Zhang*， Engineering Surface Atomic Architecture of NiTe Nanocrystals Toward Efficient Electrochemical N2 Fixation， Adv. Funct. Mater. 2020, 30，2004208

4. Peilong Lu, Yijun Yang, Jiannian Yao, Meng Wang, Sobia Dipazir, Menglei Yuan, Jingxian Zhang, Xi Wang, Zhujun Xie, Guangjin Zhang*, Facile synthesis of single-nickel-atomic dispersed N-doped carbon framework for efficient electrochemical CO2 reduction, Applied Catalysis B: Environmental, 2019, 241, 113–119

5. Zehui Li, Hongyan He, Hongbin Cao, Shaoming Sun, Wenlin Diao, Denglei Gao, Peilong Lu, Shuangshuang Zhang, Zhuang Guo, Mingjie Li, Rongji Liu, Dunhao Ren,Chenming Liu, Yi Zhang, Zheng Yang, Jingkun Jiang, Guangjin Zhang*, Atomic Co/Ni dual sites and Co/Ni alloy nanoparticles in N-doped porous Janus-like carbon frameworks for bifunctional oxygen electrocatalysis, Applied Catalysis B: Environmental, 2019, 240, 112–121