什么是“CQU盾”？重大化学化工学院的这位副教

能源是国民经济发展的命脉，关系到国计民生和社会的稳定与发展。寻求新型清洁能源并依靠科技全方位提高传统能源的转化利用效率，是我国能源工作的重中之重，更是人类社会解决能源问题面临的共同挑战。目前，新能源的应用范围越来越广，从航空航天空间探测器使用的氢能到微缩于生命体中的 “生物超级电容器”新型储能系统，新能源正以崭新的面貌融入到我们的日常生活。

国家“十四五”规划建议中提出要“加快推动绿色低碳发展”，为我国绿色新能源的发展提出了明确的方向和目标。对此，重庆大学化学化工学院丁炜副教授认为：“这是新能源科研工作者和从业者的机遇与挑战。我们要在此契机下，为我国新能源领域新型产业的形成贡献力量，推动新能源汽车、能源新材料领域等产业化的发展”。

其实早在二十年前，我校魏子栋教授就已经开始在新能源领域进行探索，他领导下的重庆大学化学化工学院新能源化工团队是国内最早开展先进新型电能源研究的团队之一，在燃料电池、气体多孔电极以及电催化剂等方面形成了优势与特色，取得了一批具有国际影响力的研究成果，为下一阶段的新能源的运用与推广奠定了良好的基础。

如今，丁炜作为该新能源化工团队的核心成员，主要以降低燃料电池成本、提升燃料电池性能与可靠性为主线，潜心钻研电化学催化与新型非贵金属催化材料。他提出“原子尺度‘限维度‘特性的赋予，催化剂特异性的‘非限表达'”的学术思想，开展贵金属替代电催化剂关键科学技术研究；分别在燃料电池非贵金属催化剂的绿色宏量制备技术，非铂燃料电池复杂环境下的稳定运行以及催化剂原子利用率的大幅提升方面取得了突破性的研究成果。

近年来，丁炜的重要研究成果发表于Nature catalysis、Chem、JACS、Angew等化学、化工、能源学科权威期刊，共计40余篇，其中3篇次论文入选ESI 1%高被引论文，论文总引次数2230，H-index 24，并形成了3种燃料电池用非铂催化剂技术产品；荣获2017年度重庆市人民政府科学技术奖自然科学一等奖（4/5）、2016年度中国发明协会发明技术铜奖（2/6）、2019年重庆市党委组织部英才青年拔尖人才、2020年重庆市自然基金杰出青年基金项目和国家自然科学基金优秀青年基金项目支持。

在燃料电池领域，有一个普遍的认知，“燃料电池清洁无污染，但制约燃料电池大规模商业化的最大弊端就是所使用的催化剂铂储量稀少且价格昂贵。”丁炜说，燃料电池等新能源技术，依赖铂作为催化剂，铂的大规模使用势必导致全球铂资源的极度短缺，而我国的铂储量更少，仅占全球储量的0.58%，铂资源势必成为我国氢能等新能源技术发展的卡脖子环节。“近年来，我们努力的方向之一，就是希望能研究出能替代铂的非贵金属催化剂及其相应的燃料电池技术，实现燃料电池的非铂化和低成本化，这样才能让燃料电池走进各行各业，使其应用更加广泛。”

研究过程中，丁炜及其团队发现：通过对含氮聚合物无机盐水溶液混合物的蒸发重结晶，能够将含氮聚合物固化在无机盐晶体中，又因为盐封的三维局域空间可将低温下随心所欲设计的聚合物形貌，最大限度地保留到高温碳化后的终极产品中，使其获得优异的三维传输通道，增加了活性位点在催化三相界面的暴露，有效解决了直接碳化过程中存在的严重烧失、高季胺氮掺杂和结构坍塌问题；克服了软硬模板法合成催化剂时，模板与纳米催化剂分离的世界性难题；实现了廉价高性能碳基催化剂的绿色宏量制备。该项研究成果被国内外科学网站誉为“新型燃料电池催化剂的得力助手”。

此外，由于城市环境中存在着大量氮氧化物和硫氧化物，在接触空气的阴极氧还原的过程中，即使空气中存在微量的硫氧化物（SOx）或氮氧化物（NOx），也会毒化催化剂，显著降低燃料电池的活性和稳定性。铂类催化剂易“中毒”，而降低燃料电池可靠性。非铂催化剂在复杂污染环境下则具有更高的应用价值，通过对催化剂分子结构的适当设计与构筑，可使催化剂对氮氧化物和硫氧化物有较好的抗中毒能力，从而提高非铂燃料电池在可靠性方面的优势。

有趣的是，在重庆大学新能源化工实验室中，丁炜与他的团队发现了一种氮、磷、碳掺杂的催化剂，这种催化剂在酸性或碱性条件下都对毒性分子有较强的耐受性。丁炜给这种催化剂取名为“CQU盾”，“它就像拿着一个盾牌，将氮氧化物和硫氧化物隔离在外面，使反应得以快速进行。”机缘巧合之下，丁炜发现催化剂中的化学元素“cpn”与重庆大学的简称有些相似，便将其名称定为“CQU盾”。作为重庆大学的老师，丁炜为他们所发现的催化剂赋予了具有“重庆大学”符号的名称。

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