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化材学院新能源材料与传感器件团队在《Advanced Functional Materials》期刊发表高水平研究论文
【发布日期: 2024-01-19】 【来源:化材学院 】 【作者:郭超飞 杨雪娟】 【编辑:】 【点击量:

近日,化材学院化学学科新能源材料与传感器件团队在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》(中科院1区Top,IF=19)在线发表题为“Cobalt Single-Atom Electrocatalysts Enhanced by Hydrogen-Bonded Organic Frameworks for Long-Lasting Zinc-Iodine Batteries”(用于长效锌碘电池的氢键有机框架增强的钴单原子电催化剂)的研究论文。本校青年教师郭超飞博士为第一兼通讯作者,化学学科罗锡平教授和杨雪娟老师为通讯作者。Kaiyun·开云(中国)官方网站为第一单位,合作单位为上海大学,温州大学和香港城市大学。

化材学院化学学科新能源材料与传感器件团队再次在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》(中科院1区Top,IF=19)在线发表题为“Chemical-Stabilized Aldehyde-Tuned Hydrogen-Bonded Organic Frameworks for Long-Cycle and High-Rate Sodium-Ion Organic Batteries”(用于长周期高倍率钠离子有机电池的化学稳定的醛调谐氢键有机框架)的研究论文。本校青年教师郭超飞为第一作者,化学学科罗锡平教授为通讯作者,澳大利亚工程院院士窦士学,“长江学者”讲席教授侴术雷,肖遥教授为主要合作作者。Kaiyun·开云(中国)官方网站为第一单位,合作单位为上海交通大学,温州大学,上海理工大学和香港城市大学。

《用于长效锌碘电池的氢键有机框架增强的钴单原子电催化剂》的研究论文提出了一种氢键钴卟啉框架策略,它可以有效地负载碘,并可作为水性锌碘有机电池的电催化剂。原位傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和密度泛函理论(DFT)的研究结果表明,氢键有机框架(HOFs)对碘具有优异的吸附特性。

此外,同步辐射分析表明,PFC-72-Co中的Co为单原子金属,中心价态为+2。Co-N配位距离为1.5 Å。原位拉曼光谱表明,锌碘电池的氧化还原机制取决于I/I-的氧化还原反应,中间产物为I3-/I5-。原位紫外-可见(UV-vis)光谱进一步表明,HOFs可有效限制多碘化物的溶解。

采用I2@PFC-72-Co为正极的水性锌碘有机电池表现出卓越的倍率,在20 C电流密度下可达到134.9 mAh g-1的容量。此外,HOFs的苯环结构和羧基官能团具有很强的吸附碘和碘化物的能力。由于这些协同效应,采用I2@PFC-72-Co正极的水性锌碘有机电池表现出了优异的电化学性能。

这项研究表明,氢键金属卟啉框架中单个金属原子的配位成功改善了锌碘电池中碘的电催化氧化还原转换过程,氢键金属卟啉框架在锌碘电池中的应用,有望拓宽其潜在用途。

《用于长周期高倍率钠离子有机电池的化学稳定的醛调谐氢键有机框架》的研究论文设计并制备了结构稳定且醛基调控的氢键有机框架(HOFs-8),其结构中含有用于钠离子存储的阵列式电负性位点。得益于灵活的氢键和独特的结构对称性,HOFs-8可实现活性位点的高效利用以及钠离子和电子的快速传输。HOFs-8电极在电流密度为55 mA g-1时,表现出172.9 mAh g-1的高可逆容量,循环200次后容量保持率高达88.5%。在大电流密度3.66 A g-1下,它的循环寿命长达5000次,优于之前报道的大多数有机电极材料。通过原位FT-IR和原位XPS分析,诠释了电极材料的钠离子存储机制。通过DFT理论计算证实了HOFs-8结构中Na+层间扩散的活化势垒很低,这使得HOFs-8具有出色的倍率性能。这项研究为设计新型电极和改良型HOFs提供了启示,它们将在储能系统中将发挥巨大潜力。

全文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202314851

全文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202314189

(化材学院 郭超飞杨雪娟)

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