材料与化学工程学院方少明教授团队在材料领域国际知名学术期刊《Advanced Energy Materials》上发表科研论文
时间:2025-11-07 浏览数:59次
近日,材料与化学工程学院方少明教授、肖元化副教授与中国科学技术大学余彦教授合作,在材料领域国际知名学术期刊《Advanced Energy Materials》(影响因子26.0)上发表了题为“Anionic MOF-Derived Ni/Ni1-xO Heterojunctions with Electrochemically Induced Vacancy Reconstruction: Enabling High-Rate and Stable Room-Temperature Na–S Batteries”(DOI: 10.1002/aenm.202504080)即“MOF衍生的Ni/Ni1-xO异质结与电化学诱导空位重构:实现高倍率且稳定的室温Na-S电池”的研究论文。方少明教授、肖元化副教授和余彦教授为共同通讯作者,材料与化学工程学院博士研究生凡媛媛为第一作者,郑州轻工业大学为论文第一署名单位。
开发新一代电池技术对实现环境友好与资源可持续发展具有重要意义。室温钠硫电池因其高能量密度、原料丰富及成本低廉的优势,在清洁能源转型和能源安全保障方面展现出广阔应用前景。与锂资源相比,钠资源在地壳中储量丰富、分布广泛,使得钠基电池在大规模储能领域具有显著竞争力。然而,该类电池的商业化应用仍受制于多硫化物穿梭效应等关键问题,导致循环稳定性与库仑效率不佳。针对上述挑战,研究团队开发了一种创新的阴离子金属-有机框架(Bio-MOF-1)模板策略,成功制备了原子级分散的Ni/NiO异质结嵌入分级多孔碳纳米纤维(CNF)中的复合正极材料。该研究通过原子级Ni2+分散的强离子锚定与限域热解相结合,实现了可控相变,构建了具有紧密界面的异质结结构。非原位表征分析进一步揭示,电化学活化过程诱导了Ni2+空位的形成,增加了Ni3+含量,并进一步调控了界面电荷。这种动态重构优化了材料对多硫化物的吸附与催化转化能力。优化后的S/Ni/Ni1-xO-Bio-MOF-1@CNF正极材料在室温钠硫电池中表现出卓越的电化学性能:在0.1 A g-1的电流密度下实现1590.1 mAh g-1的高可逆容量;在1 A g-1大电流密度下,1000次循环后仍保持795.8 mAh g-1的高比容量,展示出优异的循环稳定性。
此外,该团队与中国科学技术大学余彦教授合作,在化学领域顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》(影响因子15.6)上发表了题为“Dendrite-Free High-Capacity Alkali Metal Batteries by Two-Dimensional Confinement of Desolvated Ions”(J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 43, 39259–39270)即“通过二维限制脱溶剂离子实现无枝晶高容量碱金属电池”的研究论文。方少明教授担任该论文的共同通讯作者。