学校自2018年与国（境）外高校开展国际联合培养博士项目以来，紧紧围绕学校发展战略，适应经济社会发展的多元化需求，把立德树人作为研究生教育的根本任务，坚持走内涵式发展道路，以提高研究生培养质量为主线，以深化改革和国际化为动力，以贯彻落实《关于加快新时代研究生教育改革发展的意见》为抓手，努力创造利于高层次拔尖创新人才脱颖而出的良好育人条件和育人环境，力求全面提高研究生培养质量。

近日，我校化学工程与能源技术学院2019级联合培养博士研究生郭中原在中科院SCI top期刊二区《Physical Chemistry Chemical Physics》发表论文“Electrocatalytic Dinitrogen Reduction Reaction on Silicon Carbide: a Density Functional Theory Study”。我校为第一署名单位，我校博后邱思瑶博士和合作导师澳大利亚斯威本科技大学孙成华教授为共同通讯作者。（DOI: 10.1039/D0CP03246H）

硅基电催化剂被报道可以活化小分子，如二氧化碳，一氧化碳，氧气等。但是在电化学合成氨体系中却很少被研究。碳化硅有两种不同的极性表面，分别是Si-terminated 和C-terminated。根据相关报道，这种极性表面对活化分子很有帮助。碳化硅是工业重要原料，并且已经商业化几十年，因此是一种方便易得的硅基材料。

本文从理论上研究了一种非金属硅基电催化剂碳化硅用于ENRR。经过DFT理论计算，C-terminated表面表现出了对ENRR最高活性，过电势仅为0.39 V。同时该表面还对产氢副反应（HER）表现出抑制性。该研究不仅展示了碳化硅在ENRR中具有很好的前景，而且还将促进硅基ENRR催化剂的发展。

图1.  碳化硅的极性表面模型

图2. 氮气的吸附构型

注：（a-d）*NN的侧视图；（e-f）*NN的俯视图

图3. 差分电荷分析

注：（a-h）差分电荷的等值面：0.03 a.u.

图4. 电子结构分析（DOS）

注：*NN态密度分析

图5. ENRR路径

注：Distal和Alternating反应路径：（a）Si-terminated 表面的NRR；（b）C-terminated 表面的NRR

图6. 自由能变化

注：不同反应路径自由能变化：（a，c）Distal路径（b，d）Alternating路径

图7. HER自由能

注：Si-terminated（Si-SiC）和C-terminated （C-SiC）表面上的HER

目前工业合成氨（Haber-Bosch 路线）在化学工业和农业上发挥着不可替代的作用。但是该过程需要高温高压（300~500℃，20.265-30.3975 MPa）才能实现氮气的还原制氨，同时在获取氢气的过程中不仅消耗能源，而且还产生较多的温室气体（CO2）。随着全球气候变化和能源短缺的到来，人们迫切需要寻找到更加绿色更加节能的路线来代替传统工业合成氨。电化学合成氨（Electrochemical Nitrogen Reduction Reaction， ENRR）被视为最有希望代替Haber-Bosch路线的绿色方法，因此它可以在常温常压下实现氮气的还原，同时还可以把可再生能源转化储存在氨分子内，从而可以缓解全球能源短缺的困境。

截至目前，我校共招收国际联合培养博士研究生9名。在双导师的指导下，我校与诺丁汉大学和斯威本科技大学联合培养已达毕业条件的三名博士生分别在SCI一区和二区共发表了8篇以海洋之神8590cn为第一署名单位的学术论文，其他博士也将有论文在投稿审阅阶段。

（撰稿、一审：杨慧茹、潘曈；二审：罗鸿斌；终审：程发良）