史雪荣教授主持国家自然科学基金面上项目： 计算驱动层状氢氧化物电极设计实现高效制氢与5-羟甲基糠醛氧化
Source: http://www.sues.edu.cn/68/09/c26776a288777/page.htm
Archived: 2026-04-23 17:13
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史雪荣教授主持国家自然科学基金面上项目： 计算驱动层状氢氧化物电极设计实现高效制氢与5-羟甲基糠醛氧化
发展低能耗电解水制氢与生物质高值化集成技术对实现“双碳”目标具有重要意义。本研究通过耦合碱性析氢反应（阴极）与5-羟甲基糠醛（HMF）电氧化制2,5-呋喃二甲酸（FDCA）（阳极），构建低能耗制氢-生物质增值协同体系。针对现有电极材料成本高、双功能活性不足等瓶颈，本项目提出“计算-实验”协同策略：通过DFT初筛结合机器学习预测和高通量验证的三级策略，构建氧空位修饰的非贵金属层状氢氧化物（M-OH-Ov），系统解析金属组分与氧空位浓度对活性位点几何/电子结构的调控规律；结合原位表征与微动力学模拟，阐明阳极羧基形成与阴极O-H键活化的原子级演变机制，建立结构参数（价电子数等）与催化性能（活性、选择性等）的定量构效关系。在此基础上开发双功能电极，集成电解水-生物质转化。项目通过计算驱动高效筛选突破传统试错法局限，降低研发成本，为绿氢经济与生物质资源利用提供自主核心技术，兼具学术创新性与应用价值。
来源：
材料科学与工程学院
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日期：
2025-09-01
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发展低能耗电解水制氢与生物质高值化集成技术对实现“双碳”目标具有重要意义。本研究通过耦合碱性析氢反应（阴极）与5-羟甲基糠醛（HMF）电氧化制2,5-呋喃二甲酸（FDCA）（阳极），构建低能耗制氢-生物质增值协同体系。针对现有电极材料成本高、双功能活性不足等瓶颈，本项目提出“计算-实验”协同策略：通过DFT初筛结合机器学习预测和高通量验证的三级策略，构建氧空位修饰的非贵金属层状氢氧化物（M-OH-Ov），系统解析金属组分与氧空位浓度对活性位点几何/电子结构的调控规律；结合原位表征与微动力学模拟，阐明阳极羧基形成与阴极O-H键活化的原子级演变机制，建立结构参数（价电子数等）与催化性能（活性、选择性等）的定量构效关系。在此基础上开发双功能电极，集成电解水-生物质转化。项目通过计算驱动高效筛选突破传统试错法局限，降低研发成本，为绿氢经济与生物质资源利用提供自主核心技术，兼具学术创新性与应用价值。
来源：
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