材料学院李谦教授团队最新研究成果在《AdvancedMaterials》上发表

发布时间:2023-12-23投稿:樊建荣浏览次数:

近日,上海大学材料学院李谦教授和理学院易金副教授等人提出一种用于锌负极的可控且通用的疏水策略,研究成果发表在国际著名期刊《Advanced Materials》(影响因子:29.4),论文题目为“Lotus Effect Inspired Hydrophobic Strategy for Stable Zn Metal Anodes”,其中上海大学为第一通讯单位,重庆大学为合作单位,通讯作者为李谦教授(现为重庆大学材料学院教授)和易金副教授,上海大学材料学院硕士研究生韩礼舜为第一作者。

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该工作是在李谦教授主持的国家重点研发计划项目、国家自然科学基金联合重点项目和易金副教授主持的国家自然科学基金面上项目等支持下完成的。支持团队为材料学院钟云波教授领衔的“高性能结构功能材料超常冶金与制备”团队。

研究背景和主要结论:

金属锌因其环保、安全、丰度高等特点,广泛用作水系锌离子电池的负极材料。但由于Zn2+/Zn的标准电极电位为-0.76 V vs. SHE,在水系电解液中锌负极不可避免地遭受腐蚀和析氢反应,并加剧枝晶生长,导致电池过早失效。因此,合理调控界面润湿性,减少锌负极与电解液接触是抑制界面副反应的关键。

该工作受莲花效应启发,在锌负极表面原位构筑金属-有机金属复合界面层(MOC),同时实现了疏水和亲锌界面。制备的SA-Cu@Zn负极具有“疏水-亲锌”作用,MOC层外部的疏水烷基链和内部的大规模Cu纳米棒阵列同时提供了疏水性和亲锌有序通道。实验结合理论计算结果证明了SA-Cu@Zn负极具有弱的水吸附和强的亲锌性。

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图1.(a)受莲花效应启发的疏水策略;(b)锌在bareZn和SA-Cu@Zn负极上的沉积示意图

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图2.金属-有机金属复合界面层的成分及疏水特性

此外,Cu的存在确保了Zn在SA-Cu@Zn负极上的均匀沉积,实现了优异的可逆性。这项工作证明了莲花效应对可控的水吸附和有利的锌沉积机制的有效性,为实现稳定锌负极提供了一种可控且通用的策略。

杂志介绍:

《Advanced Materials》是世界上最负盛名的期刊之一,也是先进材料研究的优质期刊,30多年来一直是一流材料领域科研者的首选期刊之一。期刊内容包括纳米技术、液晶、半导体、超导体、光学、激光、传感器、多孔材料、发光材料、陶瓷、生物材料、磁性材料、薄膜、胶体等多种材料科学研究。

近五年的影响因子总体呈平稳上升趋势,最新影响因子是29.4。

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全文链接:

https://doi.org/10.1002/adma.202308086