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郝霄鹏教授团队在能源存储研究领域取得新进展
2019年01月16日   审核人:

近日,山东大学晶体材料国家重点实验室郝霄鹏教授研究团队在过渡金属氮氧化物的设计方面取得新进展,促进了过渡金属氧化物在能源存储领域的应用。研究成果以“Transition-Metal Oxynitride: A Facile Strategy for Improving Electrochemical Capacitor Storage”为题发表在在材料类一区顶级期刊Advanced MaterialsIF=21.95)上。文章第一作者为2015级博士研究生王守志,通讯作者为李妍璐副教授和郝霄鹏教授,山东大学为独立完成单位。

过渡金属氧化物是国内外电化学储能领域的研究热点材料,具有高的理论容量,且储量丰富,环境友好,易于制备,但是该类材料电导性能较差,在储能过程中极易发生体积膨胀,导致其容量衰减快、循环稳定性差,严重制约了其商业化应用。为此,郝霄鹏教授研究团队设计并制备了一系列金属氧化物/氮氧化物核壳结构,利用核壳结构界面形成的“过渡金属氮氧层”(FeONCoONNiONVON),来有效缓解金属氧化物在充放电过程中体积膨胀的问题,并且极大地提高了复合材料的电导率;同时,过渡金属氮氧层表面的活性位点还可以进一步促进电化学氧化还原反应。该研究工作结合第一性原理计算方法,深入探讨了氮氧层的形成提升复合材料性能的机理。将该新型核壳结构复合材料应用于超级电容器,其容量较复合之前提高了两倍以上,循环稳定性由原来的50%提升到94%。该项研究工作发展了一种简单、普适且高效的新策略以提升金属氧化物的电化学性能,为制备其他高性能电极材料提供了理论依据和技术支撑,对促进该类材料在储能领域的应用具有重要意义。

郝霄鹏研究团队多年来致力于电化学能源存储与转化的研究,取得了系列创新性研究成果,相关研究成果发表在Adv. Mater., Nano Energy, Appl. Catal. B:Environ., J. Mater. Chem. A, Small等国际著名期刊上。以上相关研究工作得到了国家自然科学基金、山东省重大基础研究项目和晶体材料国家重点实验室的大力支持。

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