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河南省新能源电池材料工程技术研究中心在《中国科学•材料》杂志连中三稿

发布时间:2022-05-04    浏览次数:

在科技创新大会引导下,我校河南省新能源电池材料工程技术研究中心科研积极性得到大幅提高,自觉开展科研工作的意识大大增强,科研氛围不断浓郁,立足岗位实际和学科发展实践开展研究蔚然成风。随着科研工作的不断深入,逐步形成了成果产出质量较高的研究团队。通过加大科研工作力度,博士们的科研能力不断增强,许多教师实现了专业成长,形成了学校事业发展和教师个人成长相互促进的良性机制,为后续的科研工作高质量发展奠定了良好基础。科研活动日益活跃的良好局面基本形成。近日,我国著名期刊《SCIENCE CHINA Materials》上连续接受并准备发表我校河南省新能源电池材料工程技术研究中心团队发表的三篇高水平科技论文。

论文1:

王立晶博士在黑磷纳米光催化剂的设计合成和光解水领域中的应用方面取得重要进展,发表了题为《黑磷敏化的金/氮化碳异质结全光谱废水产氢性能研究》【Au/g-C3N4 heterostructure sensitized by black phosphorus for full solar spectrum waste-to-hydrogen conversion】(Science China Materials, 65 (2022) 974-984)的研究论文。

黑磷纳米片因具有优异的光电特性、独特的可控直接带隙、丰富的原料贮备、较高的载流子迁移率、低毒性和与其他材料复合的灵活性的特点等优势,是目前最有前景的新能源材料之一。但黑磷在空气和水中的稳定性较差,载流子复合率高,这些缺陷制约了黑磷纳米片在光解水领域中的成功应用。

王立晶博士巧妙的通过BP/Au/CN三元异质结的设计,提高了黑磷的载流子传输性能和稳定性。在UV-vis光照射下,BP/Au/CN的H2生成速率为1400.8 μmol h-1g-1。此外,在不添加助催化剂和牺牲剂的情况下,在双酚A废水中的光催化产氢活性可以达到195.8 μmol g-1 h-1。基于实验表征和密度泛函理论计算,对其机理进行了研究。该成果的研究思路对黑磷基光催化剂的设计合成具有重要指导意义。

王立晶博士为论文第一作者,商丘师范学院为论文第一单位。工作得到了国家自然科学基金以及河南省新能源电池材料工程技术研究中心的大力支持。

论文2:

陈稳霞博士研究论文《多维镍钴硫化物异质结电催化剂用于高效全水解》【Multidimensional Ni-Co-sulfide Heterojunction Electrocatalyst for Highly-Efficient Overall Water Splitting】已被《SCIENCE CHINA Materials》接受,目前已完成校稿,准备发表。

异质结构工程在发展高效全解水催化剂方面具有突出的前景。然而,生产廉价高效的双功能电催化剂仍然是一个巨大的挑战。因此,我们受构树启发,通过一种简单的方法在泡沫镍基体上来合成高催化活性和稳定性的Co9S8@CoNi2S4/NF异质结。该过程包括NiCo层状双氢氧化物在泡沫镍基体上的原位生长和原位衍生ZIF-67,并伴随S原子掺杂。所获得的Co9S8@CoNi2S4/NF多维度异质结包括一维纳米线、二维纳米片和纳米颗粒。在1.0 M KOH溶液中,当电流密度为10 mA cm-2时,经优化的Co9S8@CoNi2S4/NF在硫含量为10%时,其析氢和析氧过电位分别为68和170 mV,具有较优的电催化活性,优于最近报道的过渡金属基电催化剂。该催化剂优异的催化性能主要归因于CoNi2S4与Co9S8之间较强的界面耦合、多维结构以及定制电子结构优势。密度泛函理论表明,Co9S8和CoNi2S4之间的界面优化了多个中间体的吸附,进一步促进了水裂解动力学。这些结果为高效异质结构工程催化体系设计提供了一种通用的方法。

陈稳霞博士为第一作者,商丘师范学院为第一单位。研究工作得到了国家自然科学基金,国家杰出青年科学基金和河南省新能源电池材料工程技术研究中心的支持。

论文3:

张永亚博士综述文章《柔性锂金属电池进展》【Advances in Flexible Lithium Metal Batteries】近日被《SCIENCE CHINA Materials》接受。

随着现代科技水平的高速发展,轻小化、高能量密度的柔性可穿戴储能设备正成为改善人们生活需求必不可少的电子元件。然而,锂离子电池作为主要的储能电源,其能量密度正逐渐接近其理论极限。因此,近年来以金属锂为负极的锂金属电池(LMBs)因具有极高的能量密度而得到复兴,有望成为新一代柔性电源的理想替代品之一。柔性锂金属电池的开发仍处于起步阶段,在柔性材料设计、柔性结构设计以及电池性能和安全性上仍有诸多问题亟待解决。

基于此,魏伟博士团队对柔性锂金属的研究进展以及目前存在的关键科学问题进行了梳理与总结。文中首先讨论了柔性锂金属电池需要解决的关键技术和科学问题,然后综述了柔性金属锂电池的最新进展,包括柔性锂金属负极,电解质,正极材料及其中间层的设计。随后总结了柔性电池结构的研究进展,并强调了柔性性能评估和功能性集成对于确保复杂环境中佩戴安全性的重要性。论文最后对柔性锂金属电池面临的挑战和未来发展方向进行了总结和展望,对高能量密度可穿戴电子的未来发展指明方向。

张永亚博士为论文第一作者,我校魏伟副教授和北京航空航天大学王华教授为论文的共同通讯作者,商丘师范学院为论文第一单位。上述工作得到了国家自然科学基金项目、河南省高校科技创新团队与创新人才项目、河南省新能源电池材料工程技术研究中心等相关资金的支持。

作者简介:

张永亚,商丘师范学院化学化工学院讲师,2018年7月毕业于华东师范大学,主要研究方向为离子液体聚合物与电极材料。近5年以第一作者在Small MethodsGreen Chemistry、ACS Applied Materials & Interfaces等中科院JCR一区期刊上发表论文6篇,获河南省教育厅科技成果奖一等奖(第二)1项。

【供稿:河南省新能源电池材料工程技术研究中心,审核:张永亚,编审:魏伟,签审:周艳丽】