功能材料研究所(FML)三年级研究生张太宏撰写的论文“fabrication of niobium-based oxides/oxynitrides/nitrides and their applications in dye-sensitized solar cells and anaerobic digestion”从2016年9月投稿,历经三个月投稿和修改后,于2016年11月22日在国际权威英文SCI期刊《Journal of Power Sources》上在线出版(该期刊的命中率仅为25%)。张太宏同学2014年从中北大学考入我校FML,指导教师为云斯宁教授。

铌基化合物的合成及双功能应用示意图
文章通过对溶液法合成的NbO2渗氮处理,得到Nb3.49N4.56O0.44和NbN,将所得三种铌基化合物成功应用于染料敏化太阳能电池和厌氧发酵系统。在染料敏化太阳能电池中,铌基化合物(NbO2,Nb3.49N4.56O0.44和NbN)作为对电极催化剂材料表现出优异的催化性能,其中,Nb3.49N4.56O0.44表现出较好的催化活性和稳定性,取得的光电转换效率与Pt相当(6.36% vs. 7.19%)。在厌氧发酵系统中,铌基化合物作为厌氧发酵促进剂,对整个发酵过程中的产气量和化学需氧量等各项实验性能产生了显著的影响。与对照组(409.2 mL/g VS和29.55%)相比,添加不同剂量的铌基化合物,厌氧发酵系统的累计产气量达437.1-522.7 mL/g VS,化学需氧量去除率达56.08%-65.19%。
论文创新性地将铌基化合物作为对电极催化剂和促进剂应用于染料敏化太阳能电池和厌氧发酵中,不仅显著地提高了对电极的电催化性能,而且大大地改善厌氧发酵的发酵环境,提高底物利用率,降低沼渣沼液的危害。这项研究为现有铌基化合物的多功能起到了很好的充实作用,同时也为其它过渡金属化合物在生物领域中的应用提供了新的研究思路。
在云斯宁导师的悉心指导下,张太宏同学认真细致地完成了整个论文的实验内容、数据采集、后期的手稿制备以及论文的修改与语言润色工作。撰写的论文在短时间内被具有国际影响力的著名期刊发表,为研究所内其他研究生开展创新性研究和发表高水平论文树立了榜样。
这篇论文是云斯宁教授课题组首次将铌基化合物同时应用于太阳能和和生物质能领域的最新研究成果。基于过渡金属化合物在生物厌氧发酵领域应用的创造性工作,受国际期刊NANO ENERGY SYSTEMS主编的邀请,云斯宁教授为该期刊撰写了题为“Use of Transition Metal Compounds in Solar and Biomass Energy”的Perspective(前瞻性)论文(S. Yun, Nano Energy Syst. (2016). http://www.onecentralpress.com/use-oftransition-metal-compounds-in-solar-and-biomass-energy/.)。前瞻性文章是对领域内基本概念或普遍想法的学术评述,通常是议论文(essay)的形式,由期刊主编邀请某一研究领域的知名专家来撰写。
国际期刊《Journal of Power Sources》收录于Elsevier数据库中,《Journal of Power Sources》在中科院SCI分区中属于1区期刊(大区)。2016年6月14日美国科学情报研究机构汤森路透《SCI期刊分析报告》(Thomson Reuters 2015 Journal Citation Reports)最新公布的《Journal of Power Sources》刊物影响因子为6.333,期刊5年影响因子为6.098。
期刊链接:http://www.journals.elsevier.com/journal-of-power-sources
论文链接:http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.11.082