合工大近期科研進展

近日合工大科研團隊

在解析數論

柔性配電網差異化適變運行

乙醇電催化氧化反應領域

取得重要進展

一起來看

一

解析數論領域

數學學院吳小勝教授團隊在解析數論領域取得重要進展，相關研究論文被國際知名數學期刊《Algebra & Number Theory》正式錄用，合肥工業大學為唯一署名單位。

Dirichlet L-函數中心點非零問題是一個備受關注的數學公開問題，邵逸夫獎得主Iwaniec、沃爾夫獎得主Sarnak等著名學者均曾投身該問題的研究。吳小勝團隊通過深入探究Kloosterman和成功突破Mollifier長度的傳統限制，為該問題的后續探索提供了新的研究思路。

吳小勝團隊長期專注于L-函數均值與零點分布、素數分布等解析數論核心領域，系列研究成果發表于Math. Ann.、Algebra&Number Theory、J. Lond. Math. Soc.、Math. Z.等國際知名期刊，并被菲爾茲獎得主Maynard等著名學者引用。特別地，吳小勝在黎曼猜想方面的研究，作為當前“最好的結果”，被近期出版的《數學科學辭典》收錄于“黎曼猜想”詞條中。

論文鏈接：

二

柔性配電網差異化適變運行領域

電氣與自動化工程學院丁立健教授團隊依托電能高效高質轉化全國重點實驗室，在柔性配電網差異化適變運行領域取得系列新進展。相關成果分別在電氣領域知名期刊《IEEE Transactions on Sustainable Energy》和《IEEE Transactions on Smart Grid》發表。

團隊從“運行模式自適應判別”和“預測-決策閉環協同”兩個層面開展研究，實現柔性配電網差異化運行與精準決策。首先基于柔性配電網內在運行需求，匹配相應優化目標與調控策略，實現柔性配電網的差異化運行；再將預測與決策融合到統一學習框架中，通過端到端的預測-決策閉環學習方法，實現各模式在強隨機環境下的精準決策。

圖1 差異化適變運行方法框架

隨著分布式光伏和柔性負荷大規模接入電網，降損、電壓調控、需求響應等差異化運行需求在不同時段交替出現，傳統方式難以根據運行狀態判斷當前柔性配電網差異化運行需求。針對這一難題，團隊提出基于非對稱柔性互聯的配電網差異化適變運行方法，提升“差異化”環境下柔性配電網的運行決策水平與策略適應性。相關研究論文發表于《IEEE Transactions on Sustainable Energy》，合肥工業大學為第一完成單位和通訊單位，楊曉東教授為論文第一作者，方慧、丁立健教授為論文通訊作者，華中科技大學等為合著單位。

圖2 端到端的預測-決策閉環學習方法框架

針對各運行模式中預測誤差影響決策精準度的問題，團隊提出端到端的預測-決策閉環學習方法，系統基于柔性配電網運行狀態甄別系統當前所需運行模式，并將各模式內決策損失反饋至預測模塊，最終實現柔性配電網在強隨機環境下對多工況的適變運行與精準決策。相關研究論文發表于《IEEE Transactions on Smart Grid》，合肥工業大學為第一完成單位和通訊單位，博士生蔡楓林為論文第一作者，楊曉東、利節教授為論文通訊作者。

圖3 差異化適變運行調控與精準決策效果

其中（A）為差異化適變運行調控策略

（B）為電壓與網損對比，P2DTD3為所提端到端方法

近年來，該科研團隊持續聚焦智能配用電系統運行控制技術研究，圍繞柔性配電網優化調控、差異化適變運行、電力電子化電力系統、全直流配電技術等方向開展了系統性探索，已在國內外權威期刊等發表學術論文120余篇。相關研究成果在國家電網公司多項智能電網示范工程項目中得到應用，有效提升了以新能源為主體的新型配用電系統的安全、經濟與靈活運行能力。

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三

乙醇電催化氧化反應領域

化學與化工學院張根磊副教授、崔鵬教授團隊聯合廈門大學周堯教授團隊，在乙醇電催化氧化反應的催化機制研究方面取得突破性進展。相關研究成果在線發表于國際化學領域頂級期刊《德國應用化學》。合肥工業大學為論文第一完成單位，2023級碩士生朱春林和2024級碩士生張威陳為論文的共同第一作者，張根磊副教授、楊真真副教授和廈門大學周堯教授為共同通訊作者。

圖1 模型PdO-Pt3P異相納米片的合成及結構表征

直接乙醇燃料電池因乙醇能量密度高、來源廣泛而備受關注，但其商業化應用最大的瓶頸在于陽極乙醇氧化反應（EOR）中頑固的碳-碳（C-C）鍵難以高效斷裂，導致反應產物大部分停留在低能量密度的C2化合物，無法充分釋放燃料的化學能。金屬-氧化物異質界面被視為解決這一難題的突破口，然而，長期以來，人們對界面真實活性位點的化學身份、氧原子的直接來源以及C-C鍵斷裂的啟動機制認識模糊，嚴重制約了高效催化劑的理性設計。

針對這一挑戰，研究團隊巧妙設計了一種二維PdO-Pt3Pd異相納米片模型催化劑。通過原子級分辨的原位光譜表征與O18同位素示蹤技術，團隊首次從原子尺度解碼了異質界面的真實活性單元—一種獨特的“Pd2+-Oint-Pdalloy”橋氧構型。同位素實驗提供了無可爭議的直接證據：界面晶格氧（Oint）正是啟動C-C鍵斷裂的直接氧供體，在反應中扮演“親核手術刀”的關鍵角色，而非傳統理論中被動清除毒性中間體的“清道夫”。

圖2 PdO-Pt3Pd異相納米片中EOR異質界面的機理研究

進一步的理論計算揭示了這一獨特活性的電子學根源。PdO與Pt3Pd兩相間顯著的功函數差異在界面處形成了一個強內建電場，驅動電荷重新分布，使得Oint的p帶中心大幅上移至費米能級附近，賦予其極強的親核攻擊能力。計算結果顯示，由該界面氧介導的C-C鍵斷裂能壘僅為0.47eV，遠低于常規路徑的1.63 eV，從能量上保障了反應的高效進行。

圖3 界面協同效應的電子起源

更為重要的是，該研究突破了“單活性位點”的傳統認知，揭示了異質界面充當的“反應網絡架構師”角色，同時構建并協同兩條反應路徑。一方面，創制了一條由界面晶格氧主導的“無CO”高效C1路徑，直接實現乙醇的完全氧化；另一方面，對相鄰Pt3Pd合金域上的傳統“CO”路徑進行了三重優化：從源頭減少CO生成、抑制乙酸副反應發生、保障殘余CO快速氧化去除。這種雙路徑協同機制使催化劑展現出高達9.09A·mgmetal-1的質量活性和75.6%的C1路徑法拉第效率，性能指標遠超目前文獻報道的同類催化劑。

圖4 協同雙路徑反應網絡

該工作將傳統的被動“雙功能”模型升級為精準的“初始攻擊-系統協同”機制，確立了一條普適的催化劑設計原則：通過對界面配位環境和電子結構進行原子級精準編程，在單一結構單元中預裝特定的鍵活化能力并協同多條反應路徑，從而駕馭復雜的催化網絡。這一新范式對直接乙醇燃料電池、電化學精準合成以及能源催化轉化等領域的發展具有重要指導意義。

研究工作得到了國家重點研發計劃、安徽省自然科學基金等項目的資助以及合肥工業大學分析測試中心等平臺的支持。

論文鏈接：

來源 | 數學學院

電氣與自動化工程學院

化學與化工學院

編輯 | 陳雨陽

責編 | 宋燕 朱與欣

投稿郵箱 | hfutxcb404@163.com

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