近日，化學化工學院、化學生物傳感與計量學國家重點實驗室、先進催化教育部工程研究中心費慧龍教授團隊在石墨烯負載單原子電催化劑研究領域取得重要進展。製備的含有金屬單原子位點的定向多孔石墨烯薄膜因具有高活性物質負載量、高本征活性、高荷質輸運的特點，在高電流密度產氫過程中展現出優異的性能。相關研究成果“Design of Aligned Porous Carbon Films with Single-Atom Co–N–C Sites for High-Current-Density Hydrogen Generation”在Advanced Materials上發表。

　　湖南大學費慧龍課題組報道了一種嵌有單原子位點的定向多孔碳膜電極用於高電流密度產氫。在該膜電極中，單原子位點表現出較高的本征活性；整體式膜電極負載量高，提供豐富的活性位點；垂直排列微通道的碳骨架具有多尺度的孔結構，在高產率和超厚電極條件下仍保持高效的傳質效率；此外，膜的超潤濕性能促進電解液的潤濕，同時保證產生的氫氣氣泡及時脫除。

形貌和多孔結構表征圖

電催化產氫性能圖

　　設計的含有單原子活性位點的定向多孔碳膜電極，具有高本征活性、豐富的活性位點以及高效的荷質輸運能力，作為電催化產氫電極在高電流密度下具有優異的活性和穩定性。工作提出的該合成方法和設計理念可以促進多孔膜基單原子催化劑在多種重要的涉氣電催化過程中的探索，並向單原子催化劑的實際應用邁出了重要一步。

　　化學化工學院費慧龍教授、葉龔蘭副教授，中科院高能物理所董俊才副研究員為該研究論文的共同通訊作者，項目合作單位還包括北京航空航天大學化學學院。論文的第一作者是湖南大學碩士研究生劉瑞和龔智超。本研究得到了國家自然科學基金、湖南省自然科學基金和湖湘高層次人才聚集工程項目的支持。