【本站讯】近日，我校在新型电化学储能技术（锌空电池和铝基离子电池）研究方面取得系列进展，研究成果分别发表在Nano Research，Science China Materials，Chemical Communciation，Electrochimica Acta四个化学类和材料类期刊。多价金属基离子电池、金属-空气电池等高效、低成本新型电化学储能技术的开发是解决传统石化资源过量消耗而造成的能源短缺、环境污染等问题的有效举措。其中，由于金属锌和铝具有储量丰富、比能量高、成本低和安全稳定等其他金属材料无可比拟的优势，因此可充电铝基离子电池、锌-空气电池和铝-空气电池储能技术受到广泛关注。鉴于此，以阎子峰教授领衔的催化材料课题组分别针对锌/铝-空气电池中电极反应催化剂成本高、效率低、稳定性差等问题以及铝基离子电池正极材料种类匮乏、储能性能差等缺点，设计合成了一系列纳米材料，有效改善了上述不足，提高了电池综合性能。

题目为《多级牡丹状高活性、高导电FeCo-NC催化剂的制备及其可充电锌空气电池应用》（Hierarchical peony-like FeCo-NC with conductive network and highly active sites as efficient electrocatalyst for rechargeable Zn-air battery）和《超小NiFe水滑石耦合单原子FeCo-NC纳米花用于可充电锌空气电池》（Ultrasmall NiFe layered double hydroxide strongly coupled on atomically dispersed FeCo-NC nanoflowers as efficient bifunctional catalyst for rechargeable Zn-air battery）的研究论文分别发表在材料领域知名期刊Nano Research（DOI information:: 10.1007/s12274-020-2751-7）和Science China Materials（DOI information:: 10.1007/s40843-020-1276-8）。博士生王一棪为两篇论文第一作者，阎子峰教授和张国新教授为共同通讯作者。中国石油大学（华东）为第一署名单位，两项工作均得到国家自然科学基金、国家重点研发计划专项、山东自然科学基金、山东省重点研发计划以及研究生创新工程项目资助。近年来，随着纳米催化的发展和表征技术的进步，多级结构化的金属原子级分散碳基催化材料由于其不同于传统纳米催化剂的活性、选择性和稳定性，在能量储存和转换领域展现出极高的研究和应用价值。上述工作设计制备了一系列高分散过渡金属/氮共掺杂碳材料FeCo-NC，并在此基础上针对锌空气电池电极催化材料的应用进行优化改性，制得材料具有丰富的多级孔结构和高密度活性位点，表现出优秀的氧还原和氧析出反应催化性能，并作为电极催化材料在组装的锌-空气电池中展现出较小的充放电电压差和持久的循环稳定性，同时在全固态柔性锌-空气电池中也有优良表现，为设计和开发性能优异的应用于锌-空气电池的低成本电极催化材料提供指导意义。

题目为《牺牲碳-氮模板制备中空FeCo-NC材料用于高效氧还原反应和铝空气电池》（Sacrificial carbon nitride-templated hollow FeCo-NC material for highly efficient oxygen reduction reaction and Al-air battery）的研究论文发表在电化学领域专业期刊Electrochimica Acta (DOI information: 10.1016/j.electacta.2020.136066)。硕士生王玉为该论文第一作者，张颖副教授和张国新教授为共同通讯作者，中国石油大学（华东）为第一署名单位，该项工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划专项、山东自然科学基金、山东省重点研发计划以及研究生创新工程项目资助。中空碳纳米材料集碳材料、纳米材料和独特的空间结构等优势于一身，呈现出特殊的光、电催化性质，然而传统固相模板需要额外去除模板，步骤复杂。该项工作开发了一种无需后续处理，通过牺牲甲酰胺碳化得到的氮化碳模板(f-NC)，一步法实现了空心碳质结构f-NC@FeCo-NC材料的有效构建，同时氧化态的Fe和Co在高氮掺杂（~13.2 at.%）的碳材料中也实现了高分散分布。电化学测试结果表明，f-NC@FeCo-NC在碱性介质中表现出高效的氧还原反应性能，与未加f-NC的FeCo-NC相比，起始电位和半波电位分别提高至1.01和0.89 V，当作为铝-空气电池的阴极材料时，具有1.91 V的高开路电压和241 mW cm^-2的高峰值功率密度，表现出优异的电池性能。这种牺牲f-NC的方法也为相关空心结构碳基材料的制备提供了参考价值。

题目为《高品质粉化石墨纳米薄片用于铝离子电池正极材料》（Small graphite nanoflakes as an advanced cathode material for aluminum ion batteries）的研究论文发表在化学领域权威期刊Chemical Communications (DOI information: 10.1039/c9cc06895c)。硕士生胡浩宇和博士生蔡同辉为该论文第一作者，邢伟教授为通讯作者，中国石油大学（华东）为第一署名单位，该项工作得到国家自然科学基金、山东省泰山学者基金和山东省自然科学基金重大项目的资助。基于以往研究基础，（Energy & Environmental Science,2018, 11(9): 2341-2347.;Journal of Power Sources, 2018, 401, 6-12.），该项工作开发了一种高品质粉化石墨纳米薄片的制备方法，通过预锂化插层和浸水脱锂的方法成功制备了片层尺寸小和石墨层数少的高品质无损粉化石墨纳米薄片。通过增多[AlCl₄]^—的石墨断面可嵌入活性位点，缩短[AlCl_4]^—在石墨晶间的扩散路径，减小[AlCl_4]^—在石墨晶间的扩散阻力和提高石墨晶间活性位点的利用率，实现了天然石墨基正极材料比容量和倍率性能同步提高。其在1000 mA g^-1的大电流密度下容量可达到107 mAh g^-1。该工作为铝基离子电池的石墨类正极材料的容量提高和倍率性能增强提供了新的设计思路。

题目为《基于层状双金属氢氧化物的Ni-Co复合金属硫化物用于铝离子电池正极材料》（Layered double hydroxides derived NiCo-sulfide as a cathode material for aluminum ion batteries）的研究论文发表在电化学领域专业期刊Electrochimica Acta (DOI information:10.1016/j.electacta.2020.136174)。我校邢伟教授、硕士生李晓晨和博士生蔡同辉为该论文共同第一作者，邢伟教授为通讯作者，中国石油大学（华东）为第一署名单位，该项合作研究成果得到国家创新型人才国际合作培养项目资助。该项工作以镍钴双金属氢氧化物为前驱体制备合成了Ni-Co复合金属硫化物正极材料，提出了基于Al³⁺进入复合金属硫化物晶相内发生可逆的转化反应生成Al_mNi_nS和AlpCoqS4反应产物的储能机制。同时，通过引入还原石墨烯（rGO）包覆层合成S-NiCo@rGO有效缓解了Ni-Co复合金属硫化物类正极材料容量衰减问题。研究发现了S-NiCo@rGO正极材料中rGO包覆层能显著提高复合金属硫化物材料的导电性并有效抑制电极材料的粉化等问题，进而解决了正极材料循环性能不佳的难题。

该课题组主要从事吸附与催化新材料、烃类催化转化、固体表面化学、纳米储能材料与应用等领域的研究。近五年来，在催化和储能材料方向承担了包括国家重点研发项目、国家自然科学基金重点项目、山东省自然科学杰出青年基金、山东省自然科学重大基础研究项目、山东省泰山学者青年专家计划等项目，在Energy & Environmental Science、Coordination Chemistry Reviews、Nano Today、Nano Energy等知名国际期刊发表多篇论文，参与申报的研究成果获山东省自然科学奖一等奖、教育部自然科学奖二等奖等奖励。