［本站(zhàn)訊］近期，化(huà)學與化(huà)工學院徐立強教授課題組在功能(néng)納米材料精準制備及其儲能(néng)應用領域取得系列進展，相關成果先後發表在國際期刊Advanced Materials（2023, e2310143），Angew. Chem. Int. Ed. （2023, 62, e202216950），AdvancedEnergyMaterials（2023, 2300590）和Advanced Energy Materials（2023, 13, 2302901）上(shàng)；撰寫的綜述論文發表在國際期刊Progress in Materials Science（2023，132，101044；IF:37.4;一(yī)區）和Green Energy and Resources（2023，1， 100033；山東大學主辦的國際期刊）上(shàng)。
随着锂離子(zǐ)二次電池的迅速發展，革新(xīn)了(le)人(rén)們的交流和交通方式，促進了(le)手機、筆記本電腦、攝像機等新(xīn)型可移動設備的發展。然而其實際能(néng)量密度已經接近理(lǐ)論容量極限值且锂資源嚴重匮乏，導緻新(xīn)型能(néng)源體系的研究勢在必行。鈉/鉀離子(zǐ)電池、锂硫電池等爲代表的新(xīn)型二次電池已經爲儲能(néng)領域開啓了(le)新(xīn)篇章。然而，上(shàng)述電池體系固有的缺陷導緻其難以進一(yī)步應用，針對以上(shàng)問題，徐立強教授課題組開發了(le)過渡金(jīn)屬氮化(huà)物、硼化(huà)物等系列新(xīn)型功能(néng)納米材料的合成策略，實現了(le)電極微納結構的構建、改善了(le)電極多電子(zǐ)反應動力學，爲電極材料的設計與優化(huà)提供了(le)新(xīn)思路(lù)。
圖1. Co/MoN抑制多硫化(huà)物穿梭和調控Li離子(zǐ)傳輸示意圖，以及Co與MoN不同功能(néng)微區協同作(zuò)用的描述圖
該課題組利用水熱和氨化(huà)煅燒的方法合成了(le)Co/MoN複合材料，實現了(le)锂硫二次電池的高放(fàng)電比容量和長循環穩定性。通過對電催化(huà)劑Co/MoN微觀結構的表征，揭示了(le)其構效關系；利用原位拉曼光譜測試探究了(le)其充放(fàng)電過程中不同多硫化(huà)物的轉換行爲，證實了(le)Co/MoN的存在顯著提升了(le)硫氧化(huà)還原反應動力學；進一(yī)步通過理(lǐ)論計算(suàn)證實了(le)Co對MoN電荷密度的調節、以及MoN提升的吸附性能(néng)和Co優異的催化(huà)性能(néng)。該工作(zuò)發表在國際知名期刊Advanced Materials（IF: 29.4; 一(yī)區）上(shàng), 山東大學爲第一(yī)完成單位，碩士生(shēng)孔月(yuè)(yuè)月(yuè)(yuè)爲第一(yī)作(zuò)者，徐立強教授爲唯一(yī)通訊作(zuò)者。
圖2.球形HfB2增強硫物種反應動力學中的作(zuò)用示意圖以及合成示意圖
該課題組通過以Hf-MOF爲前驅體，制備了(le)由納米顆粒組裝的HfB2多級結構，并通過研究發現5d金(jīn)屬Hf可以誘導增強B原子(zǐ)的p軌道活性，從而增強硫的反應動力學、提高锂硫二次電池的電化(huà)學性能(néng)。此外，由多級結構HfB2保護的锂負極具有更長的Li-Li對稱電池壽命，所得的锂硫二次電池在貧電解液（E/S=4μL mg-1）和高硫載量（12.8 mg cm-2）的條件下(xià)可以獲得15.5 mAh cm-2的高面容量。相關工作(zuò)發表在Advanced Energy Materials, 2023, 2300590（IF: 27.8;一(yī)區）上(shàng)；山東大學爲第一(yī)完成單位，王斌博士（2023年入選山東省博士後創新(xīn)人(rén)才支持計劃）爲第一(yī)作(zuò)者，徐立強教授爲唯一(yī)通訊作(zuò)者。
該課題組還提出一(yī)種全新(xīn)的"預分(fēn)隔金(jīn)屬簇"策略，通過熱解第二有機層分(fēn)隔的磷源@{CoII2}配位簇前驅體，構建了(le)一(yī)種高分(fēn)散鑲嵌CoN4位點和Co2P納米簇作(zuò)爲雙活性中心的N,S雙摻雜蜂窩狀碳基體(Co2P/CoN4@NSC-500)用于高效的ORR催化(huà)劑和超長可充電鋅-空氣電池。相關工作(zuò)發表在Angewandte Chemie International Edition2023, 62(11): e202216950（IF: 16.6;一(yī)區）上(shàng)，徐立強教授爲共同通訊作(zuò)者。
上(shàng)述研究得到國家自然科學基金(jīn)、山東省重大基礎研究計劃、山東大學傑出中青年學者基金(jīn)等項目的資助和支持；山東大學結構成分(fēn)與物性測量平台爲材料結構解析提供了(le)重要支持。
原文鏈接：
1.Co/Mon Invigorated Bilateral Kinetics Modulation for Advanced Lithium–Sulfur Batteries
2.Hafnium Diboride Spherical Superstructure Born of 5d-Metal Hf-MOF-Induced p Orbital Activity of B Atom and Enhanced Kinetics of Sulfur Cathode Reaction
3.SnSe2/NiSe2@N-Doped Carbon Yolk-Shell Heterostructure Construction and Selenium Vacancies Engineering for Ultrastable Sodium-Ion Storage
4.A “Pre-Division Metal Clusters” Strategy to Mediate Efficient Dual-Active Sites ORR Catalyst for Ultralong Rechargeable Zn-Air Battery
5.When nitrogen reduction meets single-atom catalysts
6.Recent progress on advanced high energy electrode materials for sodium ion batteries
