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近日，中國石油大學(華東)在新型電化學儲能技術（鋅空電池和鋁基離子電池）研究方面取得系列進展，研究成果分別發表在Nano Research，Science China Materials，Chemical Communciation，Electrochimica Acta四個化學類和材料類期刊。多價金屬基離子電池、金屬-空氣電池等高效、低成本新型電化學儲能技術的開發是解決傳統石化資源過量消耗而造成的能源短缺、環境污染等問題的有效舉措。其中，由于金屬鋅和鋁具有儲量豐富、比能量高、成本低和安全穩定等其他金屬材料無可比擬的優勢，因此可充電鋁基離子電池、鋅-空氣電池和鋁-空氣電池儲能技術受到廣泛關注。鑒于此，以閻子峰教授領銜的催化材料課題組分別針對鋅/鋁-空氣電池中電極反應催化劑成本高、效率低、穩定性差等問題以及鋁基離子電池正極材料種類匱乏、儲能性能差等缺點，設計合成了一系列納米材料，有效改善了上述不足，提高了電池綜合性能。

題目為《多級牡丹狀高活性、高導電FeCo-NC催化劑的制備及其可充電鋅空氣電池應用》（Hierarchical peony-like FeCo-NC with conductive network and highly active sites as efficient electrocatalyst for rechargeable Zn-air battery）和《超小NiFe水滑石耦合單原子FeCo-NC納米花用于可充電鋅空氣電池》（Ultrasmall NiFe layered double hydroxide strongly coupled on atomically dispersed FeCo-NC nanoflowers as efficient bifunctional catalyst for rechargeable Zn-air battery）的研究論文分別發表在材料領域知名期刊Nano Research（DOI information:: 10.1007/s12274-020-2751-7）和Science China Materials（DOI information:: 10.1007/s40843-020-1276-8）。博士生王一棪為兩篇論文第一作者，閻子峰教授和張國新教授為共同通訊作者。中國石油大學（華東）為第一署名單位，兩項工作均得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃專項、山東自然科學基金、山東省重點研發計劃以及研究生創新工程項目資助。近年來，隨著納米催化的發展和表征技術的進步，多級結構化的金屬原子級分散碳基催化材料由于其不同于傳統納米催化劑的活性、選擇性和穩定性，在能量儲存和轉換領域展現出極高的研究和應用價值。上述工作設計制備了一系列高分散過渡金屬/氮共摻雜碳材料FeCo-NC，并在此基礎上針對鋅空氣電池電極催化材料的應用進行優化改性，制得材料具有豐富的多級孔結構和高密度活性位點，表現出優秀的氧還原和氧析出反應催化性能，并作為電極催化材料在組裝的鋅-空氣電池中展現出較小的充放電電壓差和持久的循環穩定性，同時在全固態柔性鋅-空氣電池中也有優良表現，為設計和開發性能優異的應用于鋅-空氣電池的低成本電極催化材料提供指導意義。

題目為《犧牲碳-氮模板制備中空FeCo-NC材料用于高效氧還原反應和鋁空氣電池》（Sacrificial carbon nitride-templated hollow FeCo-NC material for highly efficient oxygen reduction reaction and Al-air battery）的研究論文發表在電化學領域專業期刊Electrochimica Acta (DOI information: 10.1016/j.electacta.2020.136066)。碩士生王玉為該論文第一作者，張穎副教授和張國新教授為共同通訊作者，中國石油大學（華東）為第一署名單位，該項工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃專項、山東自然科學基金、山東省重點研發計劃以及研究生創新工程項目資助。中空碳納米材料集碳材料、納米材料和獨特的空間結構等優勢于一身，呈現出特殊的光、電催化性質，然而傳統固相模板需要額外去除模板，步驟復雜。該項工作開發了一種無需后續處理，通過犧牲甲酰胺碳化得到的氮化碳模板(f-NC)，一步法實現了空心碳質結構f-NC@FeCo-NC材料的有效構建，同時氧化態的Fe和Co在高氮摻雜（~13.2 at.%）的碳材料中也實現了高分散分布。電化學測試結果表明，f-NC@FeCo-NC在堿性介質中表現出高效的氧還原反應性能，與未加f-NC的FeCo-NC相比，起始電位和半波電位分別提高至1.01和0.89 V，當作為鋁-空氣電池的陰極材料時，具有1.91 V的高開路電壓和241 mW cm^-2的高峰值功率密度，表現出優異的電池性能。這種犧牲f-NC的方法也為相關空心結構碳基材料的制備提供了參考價值。

題目為《高品質粉化石墨納米薄片用于鋁離子電池正極材料》（Small graphite nanoflakes as an advanced cathode material for aluminum ion batteries）的研究論文發表在化學領域權威期刊Chemical Communications (DOI information: 10.1039/c9cc06895c)。碩士生胡浩宇和博士生蔡同輝為該論文第一作者，邢偉教授為通訊作者，中國石油大學（華東）為第一署名單位，該項工作得到國家自然科學基金、山東省泰山學者基金和山東省自然科學基金重大項目的資助。基于以往研究基礎，（Energy & Environmental Science,2018, 11(9): 2341-2347.;Journal of Power Sources, 2018, 401, 6-12.），該項工作開發了一種高品質粉化石墨納米薄片的制備方法，通過預鋰化插層和浸水脫鋰的方法成功制備了片層尺寸小和石墨層數少的高品質無損粉化石墨納米薄片。通過增多[AlCl₄]^—的石墨斷面可嵌入活性位點，縮短[AlCl_4]^—在石墨晶間的擴散路徑，減小[AlCl_4]^—在石墨晶間的擴散阻力和提高石墨晶間活性位點的利用率，實現了天然石墨基正極材料比容量和倍率性能同步提高。其在1000 mA g^-1的大電流密度下容量可達到107 mAh g^-1。該工作為鋁基離子電池的石墨類正極材料的容量提高和倍率性能增強提供了新的設計思路。

題目為《基于層狀雙金屬氫氧化物的Ni-Co復合金屬硫化物用于鋁離子電池正極材料》（Layered double hydroxides derived NiCo-sulfide as a cathode material for aluminum ion batteries）的研究論文發表在電化學領域專業期刊Electrochimica Acta (DOI information:10.1016/j.electacta.2020.136174)。我校邢偉教授、碩士生李曉晨和博士生蔡同輝為該論文共同第一作者，邢偉教授為通訊作者，中國石油大學（華東）為第一署名單位，該項合作研究成果得到國家創新型人才國際合作培養項目資助。該項工作以鎳鈷雙金屬氫氧化物為前驅體制備合成了Ni-Co復合金屬硫化物正極材料，提出了基于Al³⁺進入復合金屬硫化物晶相內發生可逆的轉化反應生成Al_mNi_nS和AlpCoqS4反應產物的儲能機制。同時，通過引入還原石墨烯（rGO）包覆層合成S-NiCo@rGO有效緩解了Ni-Co復合金屬硫化物類正極材料容量衰減問題。研究發現了S-NiCo@rGO正極材料中rGO包覆層能顯著提高復合金屬硫化物材料的導電性并有效抑制電極材料的粉化等問題，進而解決了正極材料循環性能不佳的難題。

該課題組主要從事吸附與催化新材料、烴類催化轉化、固體表面化學、納米儲能材料與應用等領域的研究。近五年來，在催化和儲能材料方向承擔了包括國家重點研發項目、國家自然科學基金重點項目、山東省自然科學杰出青年基金、山東省自然科學重大基礎研究項目、山東省泰山學者青年專家計劃等項目，在Energy & Environmental Science、Coordination Chemistry Reviews、Nano Today、Nano Energy等知名國際期刊發表多篇論文，參與申報的研究成果獲山東省自然科學獎一等獎、教育部自然科學獎二等獎等獎勵。