多彩贵州网讯 近期，贵州师范学院贵州省纳米材料模拟与计算重点实验室借助高性能计算在新型能源材料相关研究领域取得一系列重要进展，研究成果在国际顶级科学期刊发表。
传统化石能源的广泛使用所带来的能源和环境问题已成为制约社会经济发展的瓶颈之一。寻找太阳能制氢、太阳能电池以及燃料电池等相关的能源储存与转换材料是解决当前能源问题的有效途径。借助纳米技术的进步，从分子水平认识催化反应过程的机理，并通过控制表面原子的排列改变催化剂的表面电子结构，从而增加催化剂的稳定性与催化反应活性在过去的一段时间里受到了广泛的关注。
丰富的水资源为制氢提供了取之不尽的原料，催化剂的制备是实现水解制氢的关键。提高催化剂的稳定性与活性、降低催化剂的成本是长期以来备受关注的重要科学与技术问题。贵州师范学院梁锦霞博士与清华大学、中国科技大学等相关课题组合作研究发展了一种基于二硒化钴和二硫化钼(MoS2/CoSe2)具有优异稳定性的复合催化剂材料，极大的提高了催化效率，并降低了催化剂成本，使该催化剂有望成为新一代廉价的水解析氢材料。理论计算揭示了这一催化反应的微观机理，并为进一步优化材料的性能提供了新思路。文章发表在国际著名学术刊物Nature子刊Nat.Commun. 2015, 6, 5982.上。
利用太阳能进行水分解是理想的能源转换方式，只是需要克服较高的能量势垒。复合结构材料能够充分利用不同组分的优异性能，在光催化分解水方面展现了巨大的应用前景。张计划博士、邓明森副教授与河南大学合作，设计了新型的类石墨烯和钒酸铋(g-C3N4/BiVO4)复合材料，一方面拓展了光学吸收的频谱范围，另一方面有效阻止了光生载流子的复合，提高光解水的量子产率，为进一步提高光催化复合材料的量子效率提供了新思路。文章发表在国际著名物理化学顶级期刊Phys. Chem. Chem. Phys.2015，17, 10218上。
燃料电池是一种最有应用前景的新型能源系统，它有可能提供高能量、高效率以及高安全系数的动力电源而成为人们关注的热点。钟文辉博士和邓明森副教授合作，对甲酸燃料电池阳极催化剂的设计提供了新思路。研究发现甲酸氧化的氢产生比一氧化碳的形成需要更少量铂原子掺杂的铂金催化剂催化完成，为实验上设计防止一氧化碳中毒的新型高效阳极催化剂提供了强有力的理论指导，并降低了铂金的使用量从而降低催化剂的制造成本。文章发表在工程技术类一区杂志J. Power Sources, 2015, 278, 203-212.上。
太阳能电池以其清洁、可再生等独特优点成为新型能源材料的一个重要研究领域。梁锦霞博士和贵州大学朱纯博士合作从理论上设计并研究了一种新型高效的二聚金属镓咔咯染料分子，发现了提高该新型染料光吸收功能的新的作用机制，为基于咔咯的染料分子的实际应用奠定了坚实的理论基础。文章在工程技术类一区杂志J. Power Sources, 2015, 283, 343-350.上发表。
这些研究成果得到了贵州省纳米材料模拟与计算重点实验室建设、贵州省能源与信息材料人才基地建设、贵州省科学云大数据开发及其产业应用协同创新中心等建设项目的支持，并获得了国家自然科学基金、贵州省科学技术基金、贵州省教育厅自然科学基金、贵州师范学院启动经费等基金的资助。高性能计算得到了贵州省凝聚态材料与大分子模拟高性能计算中心的支持。
作者： 邓明森 全奕 编辑： 张奕
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