张永毅、李清文等在3D打印集成自漂浮海水污染物光燃料电池方面取得进展

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光燃料电池（PFC）是一种将光能和化学能转换为电能的装置，通过可见光激发产生的空穴可以同时实现海水有机污染物的降解和发电。实现污染物高效能量转换的关键在于构建具有相互连通取向微纳米通道的光电极结构。然而，目前仍然存在难以一致性规模化构筑、污染物捕集和光吸收效率低等问题。
　　近日，中科院苏州纳米所张永毅研究员、李清文研究员，河南理工大学杨政鹏教授通过直接书写3D打印技术可控构建了一种新型多孔微格结构光电极。3D打印的电极结构中，扭曲的光活性石墨烯纳米片相互搭接形成了高度互连的取向通道以及丰富的多级开放孔，促进了高效的光吸收，同时为海水污染物的快速扩散与捕获提供了畅通无阻的通道。得益于3D打印光电极结构的独特特点，组装的集成自漂浮PFC在太阳光照下对海水污染物展现出优异的光电转换能力和循环稳定性，最大功率密度可达到0.09 mW cm-2。这项工作为构建高性能PFC光电极结构提供了新策略。

　　图1. 集成自漂浮海水污染物PFC的结构设计

　　相关成果以3D-printed graphene-anatase TiO2 photoanode with well-interconnected hierarchical channels for integrated self-floating photofuel cell powered by seawater pollutants为题发表在国际期刊Applied Catalysis B: Environmental上。该研究获得国家自然科学基金等项目的资助。河南理工大学杨政鹏、杨新银和朱蒙为论文共同第一作者，中科院苏州纳米所张永毅研究员和李清文研究员为论文通讯作者。
　　论文链接 ：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122646
        文章来源：苏州纳米所
        张永毅，2008年获北京大学化学与分子工程学院物理化学专业博士。现任中科院苏州纳米所南昌研究院纳米材料研究部主任、博士生导师、南昌大学兼职教授、江西省烯碳材料重点实验室主任、南昌市纳米碳材料应用技术重点实验室主任，中科院青促会会员，享南昌市政府特殊津贴，江苏省“企业创新岗位”特聘专家。长期从事石墨烯、碳纳米管等纳米碳材料的可控制备、控制组装、性能调控与产业应用技术研究。曾获江苏省科技奖三等奖（2014，排名第二）。近年来编著《碳纳米管纤维》专著1本，发表SCI论文40余篇，申请专利40余项。主持国家自然科学基金3项、省部级项目多项；骨干参与国家重点研发计划、总装、科技委、中科院重点等重大项目10余项。Carbon等国际期刊特邀审稿人。
        李清文，中科院“百人计划”研究员，博士生导师，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所副所长。获国务院政府特殊津贴（2015）、江苏省333工程第二层次培养对象（2016）、江苏省科技进步三等奖（2014）、苏州工业园区领军人才（2011）、江苏省创新创业人才（2009）等。国际著名“Carbon”和“Advanced electronic materials”杂志编委。2000年获得清华大学化学系博士学位；2001/3-2007/12间分别在北京大学化学系、英国剑桥大学材料系和美国Los Alamos 国家实验室以博士后和助理研究员身份从事碳纳米管制备与应用研究。2008/1回国致力于纳米碳低成本可控制备、多级结构加工以及纳米碳宏观体在功能复合材料和能源方面应用研究，曾主持和参与多项科技部纳米专项、基金委重点及面上、江苏省成果转化重点项目、总装预研重点项目等，高纯度半导体碳纳米管分离、碳纳米管纤维与薄膜连续制备技术等已成功获得技术转化，相关成果在Nature、Nature materials、Nature nanotechnology, Adv. Mat., JACS, ACS Nano, Small等著名国际期刊上发表学术论文100余篇，引用次数逾4000次，获得授权发明专利30余项。