合工大近期科研进展

近日合工大科研团队

在解析数论

柔性配电网差异化适变运行

乙醇电催化氧化反应领域

取得重要进展

一起来看

一

解析数论领域

数学学院吴小胜教授团队在解析数论领域取得重要进展，相关研究论文被国际知名数学期刊《Algebra & Number Theory》正式录用，合肥工业大学为唯一署名单位。

Dirichlet L-函数中心点非零问题是一个备受关注的数学公开问题，邵逸夫奖得主Iwaniec、沃尔夫奖得主Sarnak等著名学者均曾投身该问题的研究。吴小胜团队通过深入探究Kloosterman和成功突破Mollifier长度的传统限制，为该问题的后续探索提供了新的研究思路。

吴小胜团队长期专注于L-函数均值与零点分布、素数分布等解析数论核心领域，系列研究成果发表于Math. Ann.、Algebra&Number Theory、J. Lond. Math. Soc.、Math. Z.等国际知名期刊，并被菲尔兹奖得主Maynard等著名学者引用。特别地，吴小胜在黎曼猜想方面的研究，作为当前“最好的结果”，被近期出版的《数学科学辞典》收录于“黎曼猜想”词条中。

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二

柔性配电网差异化适变运行领域

电气与自动化工程学院丁立健教授团队依托电能高效高质转化全国重点实验室，在柔性配电网差异化适变运行领域取得系列新进展。相关成果分别在电气领域知名期刊《IEEE Transactions on Sustainable Energy》和《IEEE Transactions on Smart Grid》发表。

团队从“运行模式自适应判别”和“预测-决策闭环协同”两个层面开展研究，实现柔性配电网差异化运行与精准决策。首先基于柔性配电网内在运行需求，匹配相应优化目标与调控策略，实现柔性配电网的差异化运行；再将预测与决策融合到统一学习框架中，通过端到端的预测-决策闭环学习方法，实现各模式在强随机环境下的精准决策。

图1 差异化适变运行方法框架

随着分布式光伏和柔性负荷大规模接入电网，降损、电压调控、需求响应等差异化运行需求在不同时段交替出现，传统方式难以根据运行状态判断当前柔性配电网差异化运行需求。针对这一难题，团队提出基于非对称柔性互联的配电网差异化适变运行方法，提升“差异化”环境下柔性配电网的运行决策水平与策略适应性。相关研究论文发表于《IEEE Transactions on Sustainable Energy》，合肥工业大学为第一完成单位和通讯单位，杨晓东教授为论文第一作者，方慧、丁立健教授为论文通讯作者，华中科技大学等为合著单位。

图2 端到端的预测-决策闭环学习方法框架

针对各运行模式中预测误差影响决策精准度的问题，团队提出端到端的预测-决策闭环学习方法，系统基于柔性配电网运行状态甄别系统当前所需运行模式，并将各模式内决策损失反馈至预测模块，最终实现柔性配电网在强随机环境下对多工况的适变运行与精准决策。相关研究论文发表于《IEEE Transactions on Smart Grid》，合肥工业大学为第一完成单位和通讯单位，博士生蔡枫林为论文第一作者，杨晓东、利节教授为论文通讯作者。

图3 差异化适变运行调控与精准决策效果

其中（A）为差异化适变运行调控策略

（B）为电压与网损对比，P2DTD3为所提端到端方法

近年来，该科研团队持续聚焦智能配用电系统运行控制技术研究，围绕柔性配电网优化调控、差异化适变运行、电力电子化电力系统、全直流配电技术等方向开展了系统性探索，已在国内外权威期刊等发表学术论文120余篇。相关研究成果在国家电网公司多项智能电网示范工程项目中得到应用，有效提升了以新能源为主体的新型配用电系统的安全、经济与灵活运行能力。

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三

乙醇电催化氧化反应领域

化学与化工学院张根磊副教授、崔鹏教授团队联合厦门大学周尧教授团队，在乙醇电催化氧化反应的催化机制研究方面取得突破性进展。相关研究成果在线发表于国际化学领域顶级期刊《德国应用化学》。合肥工业大学为论文第一完成单位，2023级硕士生朱春林和2024级硕士生张威陈为论文的共同第一作者，张根磊副教授、杨真真副教授和厦门大学周尧教授为共同通讯作者。

图1 模型PdO-Pt3P异相纳米片的合成及结构表征

直接乙醇燃料电池因乙醇能量密度高、来源广泛而备受关注，但其商业化应用最大的瓶颈在于阳极乙醇氧化反应（EOR）中顽固的碳-碳（C-C）键难以高效断裂，导致反应产物大部分停留在低能量密度的C2化合物，无法充分释放燃料的化学能。金属-氧化物异质界面被视为解决这一难题的突破口，然而，长期以来，人们对界面真实活性位点的化学身份、氧原子的直接来源以及C-C键断裂的启动机制认识模糊，严重制约了高效催化剂的理性设计。

针对这一挑战，研究团队巧妙设计了一种二维PdO-Pt3Pd异相纳米片模型催化剂。通过原子级分辨的原位光谱表征与O18同位素示踪技术，团队首次从原子尺度解码了异质界面的真实活性单元—一种独特的“Pd2+-Oint-Pdalloy”桥氧构型。同位素实验提供了无可争议的直接证据：界面晶格氧（Oint）正是启动C-C键断裂的直接氧供体，在反应中扮演“亲核手术刀”的关键角色，而非传统理论中被动清除毒性中间体的“清道夫”。

图2 PdO-Pt3Pd异相纳米片中EOR异质界面的机理研究

进一步的理论计算揭示了这一独特活性的电子学根源。PdO与Pt3Pd两相间显著的功函数差异在界面处形成了一个强内建电场，驱动电荷重新分布，使得Oint的p带中心大幅上移至费米能级附近，赋予其极强的亲核攻击能力。计算结果显示，由该界面氧介导的C-C键断裂能垒仅为0.47eV，远低于常规路径的1.63 eV，从能量上保障了反应的高效进行。

图3 界面协同效应的电子起源

更为重要的是，该研究突破了“单活性位点”的传统认知，揭示了异质界面充当的“反应网络架构师”角色，同时构建并协同两条反应路径。一方面，创制了一条由界面晶格氧主导的“无CO”高效C1路径，直接实现乙醇的完全氧化；另一方面，对相邻Pt3Pd合金域上的传统“CO”路径进行了三重优化：从源头减少CO生成、抑制乙酸副反应发生、保障残余CO快速氧化去除。这种双路径协同机制使催化剂展现出高达9.09A·mgmetal-1的质量活性和75.6%的C1路径法拉第效率，性能指标远超目前文献报道的同类催化剂。

图4 协同双路径反应网络

该工作将传统的被动“双功能”模型升级为精准的“初始攻击-系统协同”机制，确立了一条普适的催化剂设计原则：通过对界面配位环境和电子结构进行原子级精准编程，在单一结构单元中预装特定的键活化能力并协同多条反应路径，从而驾驭复杂的催化网络。这一新范式对直接乙醇燃料电池、电化学精准合成以及能源催化转化等领域的发展具有重要指导意义。

研究工作得到了国家重点研发计划、安徽省自然科学基金等项目的资助以及合肥工业大学分析测试中心等平台的支持。

论文链接：

来源 | 数学学院

电气与自动化工程学院

化学与化工学院

编辑 | 陈雨阳

责编 | 宋燕 朱与欣

投稿邮箱 | hfutxcb404@163.com

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