2022年4月18日以來(lái)，武漢理工大學(xué)麥立強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)與其他老師合作半個(gè)月左右連續(xù)發(fā)表5篇頂刊，包括AM、ACS Energy Lett.、Nano Energy、ACS Nano、EEM等，下面小編簡(jiǎn)單匯總了這5項(xiàng)重要成果，以供參考！1
EEM：用于增強(qiáng)氧還原和醇氧化活性的銅鎳硫化物的界面和空位工程
合理設(shè)計(jì)和構(gòu)建用于氧還原和醇氧化反應(yīng)（ORR，AOR）的高效非貴金屬電催化劑對(duì)于直接氧化堿性燃料電池、金屬-空氣電池和涉及氫氣和增值有機(jī)物產(chǎn)生的水電解系統(tǒng)的發(fā)展至關(guān)重要，但它們?nèi)匀皇且粋€(gè)巨大的挑戰(zhàn)。武漢理工大學(xué)麥立強(qiáng)教授、趙焱教授等通過(guò)將具有豐富異質(zhì)界面和硫空位的CuS/NiS2納米顆粒錨定在石墨烯（Cu1Ni2-S/G）上，制備了一種雙功能電催化劑，用于ORR和AOR。得益于強(qiáng)界面耦合和硫空位調(diào)節(jié)之間的協(xié)同效應(yīng)，Cu1Ni2-S/G實(shí)現(xiàn)了顯著增強(qiáng)的ORR活性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。同時(shí)，當(dāng)乙醇用作AOR的氧化劑時(shí)，在10 mA cm-2的電流密度下實(shí)現(xiàn)了超低電位（1.37 V），同時(shí)為乙酸乙酯生產(chǎn)提供了96%的高法拉第效率。此外，Cu1Ni2-S/G還表現(xiàn)出對(duì)其他醇類(lèi)電氧化過(guò)程的催化活性，表明其多功能性。這項(xiàng)工作不僅突出了通過(guò)界面和空位工程的協(xié)同組合來(lái)定制催化活性的可行策略，而且為構(gòu)建自驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)電催化系統(tǒng)以在環(huán)境條件下產(chǎn)生增值有機(jī)產(chǎn)品和氫氣開(kāi)辟了新途徑。圖1 Cu1Ni2-S/G的制備和表征圖2 電催化ORR活性圖3 電催化EOR活性和乙醇電解池性能Interfacial and Vacancies Engineering of Copper Nickel Sulfide for Enhanced Oxygen Reduction and Alcohols Oxidation Activity. Energy & Environmental Materials 2022. DOI: 10.1002/eem2.124092
ACS Energy Lett.：雙功能兩性離子層實(shí)現(xiàn)高可逆鋅負(fù)極
鋅金屬負(fù)極存在嚴(yán)重的枝晶問(wèn)題和鈍化副產(chǎn)物，限制了鋅離子電池的實(shí)際應(yīng)用。武漢理工大學(xué)麥立強(qiáng)教授、徐林研究員等將雙功能多兩性離子液體（PZIL）設(shè)計(jì)為一種新型離子遷移層，以抑制鋅枝晶和副反應(yīng)。一方面，PZIL層上的兩性離子官能團(tuán)引導(dǎo)Zn離子分布以調(diào)節(jié)Zn的沉積行為。另一方面，兩性離子基團(tuán)與水分子之間的緊密結(jié)合可以在鋅負(fù)極表面建立一個(gè)H2O-poor界面，以避免副反應(yīng)?；谏鲜鰞蓚€(gè)功能，采用PZIL層改性Zn的對(duì)稱(chēng)電池表現(xiàn)出穩(wěn)定的沉積/剝離性能（1 mA cm-2下2600 h）和低可逆沉積電位（~50 mV）。兩性離子雙功能層的概念將為鋅離子電池以及其他電池系統(tǒng)的可逆負(fù)極開(kāi)辟一條新途徑。圖1 PZIL層的作用示意圖2 半電池性能圖3 PZIL-Zn//MnO2/CNT全電池性能Zwitterionic Bifunctional Layer for Reversible Zn Anode. ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.2c001243
ACS Nano：胺官能化碳基鉀負(fù)極助力鉀離子全電池8000次循環(huán)！
由于低成本、低標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位和高鉀儲(chǔ)量，鉀金屬電池被認(rèn)為是商用LiFePO4電池的重要替代品，在電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)中具有巨大潛力。然而，鉀金屬負(fù)極上的鉀枝晶生長(zhǎng)、大體積變化和不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面（SEI）阻礙了其應(yīng)用。武漢理工大學(xué)麥立強(qiáng)教授、北京大學(xué)龐全全教授、鄭州大學(xué)牛朝江教授等提出了一種簡(jiǎn)單有效的策略，通過(guò)碳支架的胺官能化，以在幾秒鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速熔融鉀注入，來(lái)構(gòu)建無(wú)枝晶且實(shí)用的碳基鉀復(fù)合負(fù)極。在實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算的基礎(chǔ)上，作者發(fā)現(xiàn)高度親鉀的胺基會(huì)立即將碳支架從非潤(rùn)濕轉(zhuǎn)變?yōu)闈?rùn)濕再到鉀化。另外，碳布基鉀復(fù)合負(fù)極（K@CC）可以適應(yīng)體積波動(dòng)，提供豐富的成核位點(diǎn)，降低局部電流密度，實(shí)現(xiàn)具有穩(wěn)定SEI的非樹(shù)枝狀形態(tài)。因此，制備的K0.7Mn0.7Ni0.3O2|K@CC全電池在1 A g-1的高電流下顯示出優(yōu)異的倍率性能和超過(guò)8000次循環(huán)（68.5%保持率）的超長(zhǎng)壽命。圖1 K@CC的制備圖2 K@CC復(fù)合電極在反復(fù)鍍K/脫K后的形貌演變圖3 全電池性能Amine-Wetting-Enabled Dendrite-Free Potassium Metal Anode. ACS Nano 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c014324
可溶性（多）硫化物的溶解和積累引起的穿梭效應(yīng)嚴(yán)重影響鋰硫（Li-S）電池的反應(yīng)過(guò)程和循環(huán)性能。最有效的策略之一是進(jìn)行隔膜修飾。但隔膜改性層的吸附和催化機(jī)理會(huì)導(dǎo)致多硫化物的不連續(xù)轉(zhuǎn)化和活性物質(zhì)的損失。武漢理工大學(xué)麥立強(qiáng)教授、許絮副教授、常剛剛副教授等采用一種新的方法制備了二維雙金屬中心Zn/Co-ZIF納米片，首次解決了這個(gè)尚未解決的問(wèn)題。通過(guò)調(diào)節(jié)金屬中心位點(diǎn)，ZIF納米片轉(zhuǎn)化（多）硫化物的能力大大提升。此外，基于ZIF改性層和正極之間導(dǎo)電性的差異，實(shí)現(xiàn)了鋰（多）硫化物向正極的連續(xù)高效轉(zhuǎn)化和定向沉積。結(jié)果，基于功能性隔膜的電池在0.5 C時(shí)可提供高達(dá)1304 mAh g-1的初始容量，在3 C時(shí)可提供788 mAh g-1的優(yōu)異倍率性能。即使在2 C的電流密度下， 在1000次循環(huán)中的容量衰減率也僅為每個(gè)循環(huán)0.025%。該工作將極大地促進(jìn)MOF材料的制備及其在鋰硫電池中的應(yīng)用，進(jìn)一步為改性層和正極設(shè)計(jì)提供新思路。圖1 材料制備及表征圖2 催化性能研究圖3 Li-S電池性能The continuous efficient conversion and directional deposition of lithium (poly)sulfides enabled by bimetallic site regulation. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107332
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