（通讯员 刘启）近日，我院配位化学与功能材料团队在光电催化能源转换领域取得系列重要进展。团队聚焦国家“双碳”发展战略，围绕Ru基催化剂电催化水分解和共价有机骨架（COFs）光催化合成过氧化氢的新材料技术开发和能源转换中的重要科学问题进行前沿性探索工作。相关研究成果以南阳师范学院为第一通讯单位发在国际知名期刊《Nano Energy》和《Journal of Colloid And Interface Science》上。
【成果1】单原子钌锚定硫化钴（Ru-Co3S4）纳米线用于电催化水分解
针对原子分散的Ru基催化剂在实际电化学反应（安培级电流密度）中由于表面重构而团聚，稳定性下降的问题，研究团队设计出单原子钌锚定硫化钴（Ru-Co₃S₄）纳米线催化剂。通过构建三配位Ru-S化学键，调控钌的电子结构，使其在碱性电解液和碱性海水环境中均展现出卓越的电解水性能：析氢反应（HER），工业级电流密度（1 A cm⁻²）下过电位仅306 mV，稳定性超100小时; 析氧反应(OER), 1 A cm⁻²的电流密度下，过电位仅为460 mV，优于传统贵金属催化剂；全水解整体装置，仅需1.6 V太阳能驱动，且适配风能、机械能等多种绿色能源，动态产气效率达国内领先水平。
该工作聚焦单原子催化剂的稳定性与活性优化，具备以下创新点：1、载体协同设计，利用过渡金属硫化物锚定单原子，抑制单原子团聚； 2、多能源适配性，兼容太阳能、风能等波动性绿色能源，推动分步式制氢系统发展。该成果将加速高性能析氢催化剂的工业化应用，为实现“双碳”目标提供关键技术储备。该工作标志着我院在绿色能源催化材料研发领域迈出关键一步。
相关研究工作《Single-atom Ru Anchored on Co3S4 Nanowires Enabling Ampere‐ Level Water Splitting for Multi-Scenarios Green Energy-to-Hydrogen Systems》发表在国际著名期刊《Nano Energy》（Top期刊，影响因子16.8），我院22级硕士研究生郭博文为论文第一作者，李波教授、洛阳师范学院冯勋教授、武汉理工大学王战科教授为论文共同通讯作者，南阳师范学院为第一通讯单位。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.110881
【成果2】原位构建共价有机骨架/硫铟锌核壳异质结用于光催化合成H2O2
该团队2023级硕士研究生唐文雅等在TD-COF的表面原位生长了硫铟锌纳米片，制备了TD-COF@ZIS纳米复合材料。在纯水体系下，优化后的15%-TD-COF@ZIS过氧化氢的合成速率为3334 μmol g-1 h-1，约为ZIS和TD-COF的5.4和7.6倍。TD-COF@ZIS异质结的构建不仅扩宽了光吸收范围，而且减少了电子与空穴的复合，显著提高了光催化性能。本研究设计了一种新型、高效的有机-无机核壳异质结光催化剂，为O2 - H2O2的转化提供了一种有希望的策略。
相关研究工作发表在国际知名期刊《Journal of Colloid And Interface Science》（IF=9.4，中科院大类1区，Top期刊）上，南阳师范学院为第一通讯单位，化学与制药工程学院2023级硕士研究生唐文雅为论文的第一作者，李助威博士、范会涛博士和李波教授和大连理工大学侯军刚教授为共同通讯作者。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.137670
以上工作得到了国家自然科学基金、中原英才计划-中原青年拔尖人才、河南省优秀青年科学基金以及河南省高校科技创新人才计划等经费支持。
