北京大学郭少军，一天两篇Nature子刊！

2025-01-07

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2025年1月1日，北京大学郭少军讯在《Nature Communications》期刊上发表题为“Spin polarization induced by atomic strain of MBene promotes the ·O₂^– production for groundwater disinfection”和“Ir-O-Mn embedded in porous nanosheets enhances charge transfer in low-iridium PEM electrolyzers”为题的论文，论文第一单位分别为西北农林科技大学和北京大学。

本研究开发了一种基于二维/二维异质结In₂S₃/Mo₄/₃B_2-xT_z（IS/MB）的新型光催化材料，通过引入MBene的原子应变诱导自旋极化，显著提升了光催化·O₂^–的生成效率。研究合成了具有可调应变的MBene（Mo_4/3B_2-xT_z），通过化学刻蚀引入拉伸应变（+5.37%至+8.19%），形成Mo空位并增强自旋-轨道耦合。这一机制克服了分子氧（O₂）的自旋禁阻效应，使得电子高效传递至O₂的π*轨道，生成活性氧（·O₂^–）。

本研究旨在解决质子交换膜电解槽（PEMWE）中由于高铱（Ir）用量限制大规模应用的问题。研究开发了一种嵌入多孔二维纳米片的Ir/MnO_x催化剂，其特点是在异质界面处形成丰富的Ir-O-Mn键。通过结合先进的合成方法和多种表征技术，研究揭示了Ir-O-Mn键在电荷转移中充当高效通道，有助于生成和稳定高活性Ir³⁺物种，从而显著提高了析氧反应（OER）活性和稳定性。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-024-55626-8

https://doi.org/10.1038/s41467-024-54646-8

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