近期，先进靶材料研究中心宋建勋教授、吕泽鹏讲师、李少龙讲师课题组在绿电驱动能源转化及清洁冶金方面取得了系列进展，在国际顶级期刊Advanced Science、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Separation and Purification Technology等发表多篇学术论文，基于冶金-材料一体化思路，为绿色能源及高纯金属制备方面提供了理论依据，部分研究成果如下：
【研究成果一】电化学驱动水分解制氢
可持续能源技术的发展对缓解日趋严重的环境污染、实现经济持续增长具有重要意义。电解水制氢是当前新型能源技术发展的重要方向。宋建勋教授团队采用一系列光谱、衍射等分析技术结合理论模拟，系统研究了MOF衍生电极材料的电化学工作机理，建立了材料微观成分设计与电化学性能之间的构效关系。该系列工作采用了MOF介导的常温离子交换与表面微区重构技术，获得具有多级开放结构的叶片状仿生催化剂纳米阵列。同时，耦合V、Cr等高价态过渡金属离子的掺杂影响，构建以氧桥互联的V-O-Co或Cr-O-Co高活性催化位点。不仅在介尺度实现形貌、结晶性的选择性调控，还实现催化剂局部电场及电子迁移趋势的可控设计，优化了吸附物种的吸附/解吸过程并显着降低了反应速率决定步骤的吸附自由能，从而加速了HER和OER的动力学。这项工作为设计用于水分解的先进过渡金属基电催化剂提供了合理的普适性策略。
文章链接：
1. Zepeng Lv,* Huakui Zhang, Chenhui Liu, Shaolong Li, Jianxun Song,* and Jilin He. Oxygen-Bridged Cobalt–Chromium Atomic Pair in MOF-Derived Cobalt Phosphide Networks as Efficient Active Sites Enabling Synergistic Electrocatalytic Water Splitting in Alkaline Media. Advanced Science, 2023, 2306678. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202306678;
2. Zepeng Lv,* Dong Liu, Shaolong Li, Jilin He, and Jianxun Song*. Oxygen-Bridged V−Co Atomic Pair in MOF-Derived Hierarchical Amorphous Leaf Networks Co-boost Alkaline Hydrogen Electrochemistry. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2023. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.3c06105.
【研究成果二】创制电化学钼冶金新体系
钼在自然界中以二硫化钼的形式存在，二硫化钼也与硫化锌一起存在于铁矿石磁选尾矿中。传统的尾矿分离制备金属钼和锌通常用于通过浮选获得硫化钼和硫化锌，然后通过火法冶金或湿法冶金获得金属钼和锌。这些工艺的缺点是效率低、能耗高、产生大量SO2，造成了严重的环境污染。因此，迫切需要一种更环保、更高效的方法来从尾矿中分离和纯化钼和锌。宋建勋教授团队将FFC工艺引入到钼提取工艺，创新性实现金属钼与硫粉在阴阳极的分离提取，避免污染尾气的产生，极大缩减了工艺流程。同时提出了金属热-电化学耦联还原新工艺，借助Zn元素的伪交互反应和去极化效应，极大促进了钼金属的提取效率与能源利用率。随后基于亚稳态熔盐电解工艺，破解钼金属精炼难题。结合多种电化学测试技术，探明钼离子在传统NaCl-KCl共晶盐体系中的电化学行为与形核机制，为金属钼的清洁提取与高纯制备提供了技术储备与理论支撑。
文章链接：
1. Huakui Zhang, Shaolong Li, Zepeng Lv, Jilin He, Yong Fan, Jianxun Song. The role of zinc sulfide in the electrochemical extraction of molybdenum. Separation and Purification Technology, 311 (2023) 123290. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.123290;
2. Huakui Zhang, Zepeng Lv, Shaolong Li, Jilin He, Yong Fan, Jianxun Song. Electrochemical behavior and cathodic nucleation mechanism of molybdenum ions in NaCl-KCl. Separation and Purification Technology, 329 (2024) 125121. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.125121.
