【学术聚焦】2025年第20期：全国重点实验室徐卫林院士团队姚娜博士/材料学院王星博士、包海峰教授在Nature Communications上发表重要成果

近日，纺织新材料与先进加工全国重点实验室徐卫林院士团队姚娜博士/材料学院王星博士、包海峰教授在Nature Communications期刊发表题为“Orbital-level band gap engineering of RuO2 for enhanced acidic water oxidation”的研究论文，相关成果以“Orbital-level band gap engineering of RuO₂ for enhanced acidic water oxidation”为题，发表在期刊Nature Communications上，姚娜和包海峰教授作为通讯作者，王星和硕士研究生皮炜作为第一作者。论文连接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-60083-y

该研究通过在RuO₂中掺杂p轨道原子（N, P, S, Se）来精确调节晶格氧介导机理-氧空位机理（LOM-OVSM）途径，并提出了一种具有代表性的策略。原位和非原位测量以及理论计算证明，在析氧反应过程中，Se掺杂可以动态调节Ru-e_g和O-p轨道之间的带隙。这种调节加速了电子向外部电路的扩散，促进了晶格氧介导的过程，并提高了催化活性。此外，它还有利于电子反馈并稳定氧空位，从而促进氧空位位点机理过程，并提高催化稳定性。所制备的Se-RuOx催化剂在工业条件下实现了质子交换膜水电解槽的高效性能，其最小电荷过电位为1.67 V，电流密度为1 A cm^-2，并可保持超过1000小时的长期可循环性。该研究为指导高性能金属氧化物催化剂的未来开发提供了一种独特方法。

姚娜于2022年7月加入省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室徐卫林院士团队。主要从事柔性电极材料负载高效的可控制备及其相关机理研究等方面的工作。在Nat. Commun., Chem, Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Chem. Sci., Adv. Sci., ACS Catal.等国际知名权威期刊以一作/通讯作者发表SCI论文30余篇。

王星，材料学院讲师，硕士生导师，兰州大学材料物理与化学博士（2019）。已参与国家自然科学基金等项目共计3项，累计已在Nat. Commun., Advanced Functional Materials, Nano-Micro Letters, Nanoscale，Applied surface science等国际期刊以第一作者/通讯作者累计发表SCI论文9篇，申请国家发明专利2项。