袁勋教授团队实现超小金属纳米团簇在电化学脱盐领域首次成功尝试

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青岛科技大学材料学院袁勋授团队近日在材料学顶级期刊Advanced Functional Materials（IF：18.8）上发表了题为“In-situ synthesis of bismuth nanoclusters within carbon nano-bundles from metal-organic framework for chloride-driven electrochemical deionization”的研究论文。该论文提出了一种新的金属纳米团簇合成策略，即以金属有机骨架（Bi-MOF）为前驱体，通过控温气化的方式，实现了铋纳米团簇的原位合成。在此基础上，利用铋纳米团簇的尺寸可控和超高表面原子比等优势调控电极材料“表面”及“扩散”控制的电容贡献，同时利用Bi-MOF碳化形成的碳壳层对铋纳米团簇的限制和保护作用，有针对性地解决了电化学脱盐领域中脱盐速率低和循环稳定性差的两大技术难题。综上，该工作不仅为非贵金属基超小纳米团簇的可控合成提供了一个新的思路，更是超小金属纳米团簇在电化学脱盐领域的首次成功尝试。
        亮点I：新的金属纳米团簇合成策略（一种控温气化合成新思路）：该论文提出了一种新的控温气化金属纳米团簇合成策略，并利用该策略成功实现了铋纳米团簇的原位合成，为非贵金属纳米团簇的可控合成提供了新思路。

图1.铋纳米团簇制备示意图；

         亮点II：金属纳米团簇在电容/电化学脱盐领域的首次尝试：该论文首次成功地将金属纳米团簇应用于电容/电化学脱盐领域，并利用铋团簇超小且可控的尺寸，建立了以材料尺寸控制为手段，表面-扩散控制贡献为桥梁的脱盐动力学调控策略，从而实现了其脱盐速率的大幅提升。
        亮点III：利用亚纳米尺寸的超小纳米团簇，使对电化学脱盐机理的理解从纳米尺度提升至分子尺度：该研究工作不单首次将亚纳米尺寸的超小纳米团簇应用于电化学脱盐系统中，还将电化学脱盐机制的理解从纳米尺度提升至分子尺度，为电化学脱盐系统脱盐动力学过程的研究提供了一定的指导作用。
        刘勇副教授为该论文的第一作者，袁勋教授和新加坡国立大学的谢建平教授为该论文的共同通讯作者，我校为第一通讯单位。该课题得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、泰山学者青年专项等项目的资助。


        文章链接：
        Liu Yong, Wang Lihao, Yao Qiaofeng, Gao Xin, Du Xin, Dou Xinyue, Zhu Haiguang, Yuan Xun,*Xie Jianping.*In Situ Synthesis of Bismuth Nanoclusters within Carbon Nano-Bundles from Metal–Organic Framework for Chloride-Driven Electrochemical Deionization,Adv. Funct. Mater.2021,2110087.https://doi.org/10.1002/adfm.202110087


         文章来源：青岛科技大学
         袁勋博士，2006和2009年在山东理工大学分别获得学士和硕士学位；2014年在新加坡国立大学获得博士学位。2014年2月起加入新加坡科技局辖属的生物工程与纳米技术研究所从事博士后研究，于2017年4月晋升为研究科学家。2017年8月入选青岛科技大学“第四人才层次”，加入青岛科技大学材料科学与工程学院, 任教授PI。
         刘勇，青岛科技大学材料科学与工程学院特聘副教授，研究生导师。