中南大学刘敏团队纳米针尖场效应研究成果论文接连在国际期刊发表

近期，我校物理与电子学院刘敏教授团队研究的纳米针尖结构诱导场效应系列成果接连在国际权威学术期刊 Journal of the American Chemical Society (《美国化学协会期刊》)和 Nano Letters(《纳米快报》)发表。其研究成果在提高电催化二氧化碳还原生成C2产物选择性上做出了重要贡献，为纳米针尖结构诱导的场效应用于电催化二氧化碳还原提供了新视角和策略。

今年1月，刘敏教授团队与慕尼黑大学Stefan A. Maier合作，在 Journal of the American Chemical Society 期刊上发表研究成果“Accelerating CO2Electroreduction to Multicarbon Products via Synergistic Electric-Thermal Field on Copper Nanoneedles”。该研究通过在铜纳米针上包覆聚四氟乙烯(PTFE)局部增强电场和热场，提高中间体吸附，并促进碳-碳耦合，从而高效转换CO2。利用这一策略，该研究在电流密度超过250 mA cm−2的情况下，获得了高达86%的多碳产物选择性，实现了创记录的催化活性和选择性。这种方法价格低廉、方便大规模制备，能够显著改善电催化反应性能，为其它重要电催化反应(如电解水制氢、氮还原、合成双氧水等)实现更高的选择性和催化活性提供了机会。

2月，刘敏教授团队联合冶金与环境学院蒋良兴教授、德国慕尼黑大学Emiliano Cortés教授，在 Nano letters 期刊上发表研究成果“Vertical Cu Nanoneedle Arrays Enhance the Local Electric-field Promoting C2 Hydrocarbons in the CO2Electroreduction”。为了提高CO2电还原为乙烯和乙醇的效率，该团队设计了一种有序型铜纳米针尖阵列材料，通过仿真模拟表明，这种有序纳米针尖阵列相比无序纳米针尖能产生更强的局域电场，从而增强反应中间体吸附，并促进碳-碳偶联，实现高选择性多碳产物的生成。与此同时，团队在实验上通过模板辅助电沉积法制备了有序纳米针尖阵列(CuNNAs)和无序纳米针尖(CuNNs)，其性能测试时在-1.2 V(标准氢电极)，CuNNAs的多碳产物的效率达到59%，而CuNNs仅为20%。这项工作展现了有序纳米针尖阵列增强场效，应用于电催化CO2还原的巨大潜力，为纳米催化剂的结构设计提供了一个新的视角和策略。

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