深圳大学刘剑洪\张黔玲团队在锂离子电池和电催化领域获系列进展

深圳大学化学与环境工程学院刘剑洪、张黔玲教授团队在国际顶级期刊Applied Catalysis B:Environmental、Science China Chemistry、Journal of Material Chemistry A、Chemical Engineering Journal、Applied Surface Science、Journal of Alloys and Compounds、Material Chemistry Frontier上连续发表多篇重要研究论文aliedit。

题为《Deeply self-reconstructing CoFe(H3O)(PO4)2 to low-crystalline Fe0.5Co0.5OOH with Fe3+–O–Fe3+ motifs for oxygen evolution reaction》的论文由团队叶盛华博士和和硕士研究生雷雅琦、徐婷婷作为共同第一作者，深圳大学刘剑洪教授和张黔玲教授为共同通讯作者aliedit。该论文发表于国际顶级期刊Applied Catalysis B: Environmental（影响因子24.3，中科院JCR1区，Top期刊）上。

此工作以磷化钴纳米片阵列为原料，通过原位阳极氧化法制备得到新型的“预催化剂”CoFe(H3O)(PO4)2纳米片阵列，CoFe(H3O)(PO4)2纳米片阵列在OER过程中发生深度自重构，形成高铁含量的羟基氧化物Co0.5Fe0.5OOH纳米片阵列aliedit。另外，该课题组还对Co0.5Fe0.5OOH的结构进行了深度解析，探明了铁物种的化学结构以及OER过程的动力学过程。

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题为《Rational design of Ru species on N-doped graphene promoting water dissociation for boosting hydrogen evolution reaction》的论文由团队硕士研究生陈志达作为第一作者，深圳大学叶盛华博士、刘剑洪教授和张黔玲教授为共同通讯作者aliedit。该论文发表于国际顶级期刊Science China Chemistry（影响因子10.15，中科院JCR1区，Top期刊）上。

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该工作以以石墨烯作为载体，通过调节Ru前驱体的作用模式可以调控Ru在石墨烯上的形态分布aliedit。通过离子交换作用锚定Ru最终形成Ru单原子+纳米颗粒结构，而通过主-客体作用被封装锚定的Ru只能形成Ru单原子结构。Ru纳米颗粒有助于水分子解离，而Ru单原子则是氢原子吸附和还原的合理位点。得益于Ru单原子与纳米颗粒的协同作用，得到的Ru SASs+NPs/NG表现出最好的碱性HER性能。这项研究为设计高性能HER电催化剂提供了一种独特的策略。

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题为《Rapid ionic conductivity of ternary composite electrolytes for superior solid-state batteries with high-rate performance and long cycle life operated at room temperature》的研究论文，由该团队熊伟博士，硕士研究生黄涛和冯玉清为共同第一作者，深圳大学刘剑洪教授和张黔玲教授为通讯作者aliedit。该论文发表于国际顶级期刊Journal of Materials Chemistry A（影响因子14.5，中科院JCR1区，TOP期刊）上。

该团队首次构建了聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）复合Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3和花状富氧空位CeO2的三元复合固态电解质aliedit。该电解质在室温下表现出5.1 V（vs. Li/Li+）的宽电化学窗口和1.66 × 10-3 S cm-1的高离子电导率。优异的离子电导率是源于体系中双（三氟甲磺酰基）亚胺锂（LiTFSI）和氧化铈表面氧空位的化学耦合，促进了更多自由锂离子的释放。此外，CeO2也有利于抑制锂枝晶的生长，固态LiFePO4/SSE/Li电池在室温下表现出优异的电化学性能，在0.1 C电流下容量高达166.6 mAh g-1，在2 C电流下循环1000次仍然有83.1 mAh g-1。

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题为《Construction of cobalt oxyhydroxide nanosheets with rich oxygen vacancies as high-performance lithium-ion batteries anodes》的研究论文，由该团队硕士研究生扶勇欢和博士后黎烈武为共同第一作者，深圳大学刘剑洪教授和张黔玲教授和熊伟博士为通讯作者aliedit。该论文发表于国际顶级期刊Materials Chemistry Frontiers（影响因子8.68，中科院JCR大类1区）上。

本文采用简单的水热法成功制备了CoOOH纳米片aliedit。用作锂离子电池负极材料时，与Co(OH)2和Co3O4负极相比较，CoOOH负极表现出更高的比容量、优异的循环稳定性和倍率性能。实验结果和理论计算表明，CoOOH负极材料中的羟基官能团和丰富的氧空位有利于促进其与锂离子在转换反应过程中快速且完全地进行。这项研究为过渡金属羟基氧化物锂离子电池负极材料提供了新的设计思路。

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题为《A blended gel polymer electrolyte for dendrite-free lithium metal batteries》的研究论文，由该团队熊伟博士和博士研究生叶雪为共同第一作者，深圳大学刘剑洪教授和张黔玲教授为通讯作者aliedit。该论文发表于国际顶级期刊Applied Surface Science（影响因子7.4，中科院JCR1区，TOP期刊）上。

该团队采用聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP），聚环氧乙烯（PEO）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）复合类聚合物基底，丁二腈（SN），LiTFSI和氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为塑化剂以降低聚合物结晶度进而提高其锂离子迁移能力，室温下就具有3.2 × 10−4 S cm−1离子导，迁移数0.66，与磷酸铁锂搭配的固态电池，在室温和0.3C倍率下具有150mAh g-1比容量，循环500圈后容量保持率高达94.8%aliedit。

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题为《Fluorine-free prepared two-dimensional molybdenum boride (MBene) as a promising anode for lithium-ion batteries with superior electrochemical performance》的研究论文，该团队熊伟博士和硕士研究生冯兴宇为共同第一作者，深圳大学刘剑洪教授和张黔玲教授为通讯作者aliedit。该论文发表于国际顶级期刊Chemical Engineering Journal（影响因子16.7，中科院JCR1区，TOP期刊）上。

该团队首次提出一种绿色无氟水热增强碱液刻蚀MAB相MoAlB制备出二维MoB MBene, 其具有优良的电化学性能，在50 mA g-1电流密度下循环50圈后具有671.6mAh g-1比容量，具有在2 A g-1电流密度下，循环1000圈后仍然具有144.2 mAh -1高比容量aliedit。

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题为《A universal, facile and ultrafast monomer-tuned strategy to construct multi-dimensional hierarchical polymer structures and applications for lithium-ion batteries》的研究论文，由该团队熊伟博士和硕士研究生李小艳为共同第一作者，深圳大学刘剑洪教授、张黔玲教授和熊伟博士为通讯作者aliedit。该论文发表于国际顶级期刊Chemical Engineering Journal（影响因子16.7，中科院JCR1区，TOP期刊）上。

该团队发现采用双醛基和双氨基或氨基羟基化合物为单体，在水溶液中室温下混合就可以制备出各种不同结构的微纳颗粒，反应时间10分钟内即可完成，制备过程不需要使用模板、水热釜、催化剂和乳化剂aliedit。这种体系也能制备出单分散聚合物微球，是目前所报道的文献中最简便的方法。

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题为《A cerium-doped NASICON chemically coupled poly(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene)-based polymer electrolyte for high-rate and high-voltage quasi-solid-state lithium metal batteries》的研究论文，由该团队黄涛硕士为第一作者，团队刘剑洪教授、张黔玲教授、欧阳晓平院士、熊伟博士和黄少孪为通讯作者aliedit。该论文发表于国际期刊顶级期刊Journal of Energy Chemistry (影响因子13.6，中科院JCR1区，TOP期刊）上。

该团队采用Ce掺杂磷酸钛铝钠与聚合物PVDF-HFP复合制备出一种高性能的准固态电解质aliedit，在室温下就具有2.16×10−3 S cm−1离子导，迁移数,为0.88，以磷酸铁锂为正极的锂金属电池2C倍率下循环400圈后，比容量仍有100 mAh g-1.

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题为《In situ formed lithium ionic conductor thin film on the surface of high-crystal-layered LiCoO2 as a high-voltage cathode material》的研究论文，由该团队博士后黎烈武和硕士研究生袁绮为共同第一作者，深圳大学刘剑洪教授和张黔玲教授为通讯作者aliedit。该论文发表于国际顶级期刊Journal of Materials Chemistry A（影响因子14.5，中科院JCR1区，TOP期刊）上。

该论文采用原位湿化学法与固相烧结相结合的方法制备了Li4SiO4包覆LiCoO2复合正极材料(LiCoO2@Li4SiO4)，解决了LiCoO2正极材料在4.5V高电压条件下的不稳定性问题aliedit。经过表面修饰后，LiCoO2@Li4SiO4表现出较高的初始放电比容量，在0.1C的电流密度下其比容量为180.7 mAh g–1；在5C的电流密度下其比容量仍有138.8 mAh g−1；长循环稳定性能方面，在2C电流密度下，循环500圈后容量保持率仍有82.2%。LiCoO2@Li4SiO4正极材料性能的提升得益于在高结晶度的LiCoO2表面形成的Li4SiO4涂层。实验结果表明，Li4SiO4涂层能有效增强LiCoO2@Li4SiO4材料的结构稳定性，抑制脱/嵌锂过程中与电解质的副反应。DFT计算结果进一步证实了涂覆Li4SiO4有利于LiCoO2@Li4SiO4电极 Li+的快速扩散。本研究为4.5 V LiCoO2正极材料的发展提供了一种有前景的策略。

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题为《Improving oxygen evolution reaction activity by constructing core-shell structure of Co/N-doped carbon polyhedron@NiCo layered double hydroxides》的研究论文，由该团队硕士研究生张昱和陈志达为共同第一作者，深圳大学叶盛华博士、刘剑洪教授和张黔玲教授为通讯作者aliedit。该论文发表于国际顶级期刊Journal of Alloys and compounds（影响因子6.37，中科院JCR1区，TOP期刊）上。

该团队设计合成了金属钴/氮掺杂碳多面体@ NiCo层状双氢氧化物的新型核壳结构polyhedron@ (Co/NCP@ NiCo-LDHs)aliedit。实验证明金属钴能够微调NCP和NiCo-LDHs异质结构之间的电子转移，并且核壳结构能产生大量活性位点。制备得到的Co/NCP@NiCo-LDHs在1 M KOH溶液中10 mA cm−2的过电位为277 mV，其氧析出反应(OER)活性明显优于Co/NCP、NiCo-LDHs和NCP@NiCo-LDHs，并表现出相当高的持久性。该策略被证明是提高LDHs催化剂催化效率的可靠方法。

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来源：深圳大学