湖南大学Huilong Fei课题组--微波热冲击法制备石墨烯封装的非晶晶态NiFe合金用于促进析氧反应
合理设计高效、稳定的析氧催化剂对能量转换技术的发展至关重要。这里，通过快速微波热冲击策略开发了一种核壳电催化剂，该催化剂由超薄石墨烯层封装的非晶态/晶态NiFe合金(a/c-NiFe-G)组成。非晶态/晶态异质结构构筑了丰富的活性位，其本征活性高,而石墨烯涂层作为电子传递途径和防护层,两者协同增强了OER性能，在1 M KOH中采用玻碳电极时，10 mA cm−2电流密度时仅需要250 mV过电位，显示出较小的塔费尔斜率36.5 mV dec−1，以及高周转频率(TOF)为0.87 s−1，其性能是晶体对应物的24倍。此外，将催化剂负载于多孔泡沫镍上时，过电位降低至217 mV，且具有优异的耐久性(136 h)。结果表明，a/c-NiFe-G有如此优越的OER性能，这将归功于其中的不饱和配位构型和丰富的非晶态/晶态界面。这一工作为构建亚稳态非晶/晶态多相催化剂用于高效电催化提供了重要思路。
Figure 1. 结构和组成表征。(a) a/c-NiFe-G和(b) c-NiFe-G的结构示意图模型。(c) XRD图谱。(d, e) HRTEM图和(f，g)相应的快速傅里叶变换(FFT)模式的选区衍射图。(h) c-NiFe-G的 HRTEM图，以及(i-j)相应的FFT模式的选区衍射图。(k)元素分布。
Figure 2. 化学状态和原子配位环境。a/c-NiFe-G和cNiFe-G的(a) Ni 2p和(b) Fe 2p的高分辨率XPS谱图。研究样品和标准样品的(c) Ni K-edge和(d) Fe K-edge的XANES光谱。研究样品和标准样品的(e) Ni K-edge和(f) Fe K-edge的EXAFS光谱。
Figure 3．在1M KOH中的电化学OER性能。(a)在玻碳电极上测试不同电极的LSV曲线（IR校正后）。(b)对应的Tafel图。(c)不同电极的过电势比较。(d) EIS图比较。(e)TOF值比较。 (f) a/cNiFe-G在10 000 CV循环前后的LSV曲线对比。(g) a/c-NiFe-G负载在泡沫镍上的计时电流曲线，施加10 mA cm−2电流密度电解136 h。
Figure 4．DFT计算结果。(a)不同模型下Ni 3d轨道的PDOS。(b)碱性介质中NiFeOOH-Ov/NiFeOOH上Ni位点的OER反应途径。(c)平衡电位1.23 V时的OER的吉布斯自由能图。
该研究工作由湖南大学Huilong Fei课题组于2021年发表在ACS Catalysis期刊上。原文：Constructing a Graphene-Encapsulated Amorphous/Crystalline Heterophase NiFe Alloy by Microwave Thermal Shock for Boosting the Oxygen Evolution Reaction。
费慧龙 (Huilong Fei)：教授、博士生导师、高层次人才计划入选者、湖湘高层次人才聚集工程创新人才、湖南大学岳麓学者
联系方式：hlfei@hnu.edu.cn
基本信息
费慧龙博士，浙江绍兴人，2011年于中国地质大学（武汉）材料与化学学院获得学士学位；2015年于美国莱斯大学化学学院获得博士学位，师从世界著名化学家James Tour教授；随后于加州大学洛杉矶分校开展为期三年的博士后研究工作，合作导师是知名的化学家、材料学家段镶锋教授和黄昱教授。2018年入职湖南大学化学化工学院，主要开展纳米能源催化、单原子催化、能源存储与转换等领域的研究。
教育背景
2007.08-2011.07 中国地质大学（武汉） 材料与化学学院 学士
2011.08-2015.08 美国莱斯大学 化学学院 博士 导师James M. Tour教授
工作履历
2015.10-2018.06 美国加州大学洛杉矶分校 博士后 合作导师段镶锋教授、黄昱教授
2018.06-至今 湖南大学化学化工学院 教授，博士生导师
研究领域
能源与环境催化 (燃料电池、电解水、二氧化碳还原等)
电催化与能源化学
金属空气电池
单原子催化
低维纳米材料
学术成果
近五年来，在国际权威期刊发表论文 40余篇，其中9篇入选ESI高被引论文，引用次数为6500余次，H-index为35。以第一作者（含共一）或通讯作者身份在国际知名期刊发表论文13篇，包括Nat. Catal., Nat. Commun., Chem. Soc. Rev., Adv. Mater. (3篇), ACS Nano (2篇), Chem. Commun.等，申请美国专利3项，受邀担任 Nat. Commun., Nano Lett.,Adv. Mater.等近20个国际主流期刊的审稿人。研究成果被Nat. Energy, Fuel Cells Bulletin, Science Daily《科技日报》《新华网》《人民网》等国内外知名期刊和媒体报道与关注。
Selected Publications
[1] Huilong Fei, Yu Huang, Xiangfeng Duan, et al. Single atom electrocatalysts supported on graphene or graphene-like carbons. Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 5207. (Cover Article)
[2] Huilong Fei, Juncai Dong, Yexin Feng, Christopher S. Allen, Chengzhang Wan, Boris Volosskiy, Mufan Li, Zipeng Zhao, Yiliu Wang, Hongtao Sun, Pengfei An, Wenxing Chen, Zhiying Guo, Chain Lee, Dongliang Chen, Imran Shakir*, Mingjie Liu, Tiandou Hu, Yadong Li, Angus I. Kirkland, Xiangfeng Duan* and Yu Huang*. General synthesis and definitive structural identification of MN4C4 single-atom catalysts with tunable electrocatalytic activities. Nat. Catal. 2018, 1, 63. (Cover Article)
[3] Huilong Fei, Juncai Dong, M. Josefina Arellano-Jiménez, Gonglan Ye, Nam Dong Kim, Errol L. G. Samuel, Zhiwei Peng, Zhuan Zhu, Fan Qin, Jiming Bao, Miguel Jose Yacaman, Pulickel M.Ajayan, Dongliang Chen*, James M. Tour*. Atomic cobalt on nitrogen-doped graphene for hydrogen generation. Nat. Commun. 2015, 6, 8668. (Highly Cited Paper)
[4] Huilong Fei, Juncai Dong, Chengzhang Wan, Zipeng Zhao, Xiang Xu, Zhaoyang Lin, Yiliu Wang, Haotian Liu, Ketao Zang, Jun Luo, Shenglong Zhao, Wei Hu, Wensheng Yan, Imran Shakir,