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近日

我校材料科學(xué)與工程學(xué)院

2018級(jí)本科生任宇作為第一作者

其導(dǎo)師金紅廣博士為通訊作者的科研論文

被高水平期刊《化學(xué)工程雜志》

Chemical Engineering Journal

（JCR一區(qū)Top期刊，SCI 2020 IF =13.273）

在線發(fā)表

文章概要

由于能源供給和需求在時(shí)間和空間上的矛盾，儲(chǔ)能器件成為新能源體系中不可或缺的重要部分。鋰離子電池作為便攜式電子供電設(shè)備在近三十年間取得了巨大商業(yè)成功，但它仍受能量密度低等問題限制。鋰硫電池具有理論能量密度高、成本低廉、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是下一代儲(chǔ)能器件選擇之一，但它的商業(yè)化應(yīng)用受到一系列問題的阻礙，其中多硫化物的“穿梭效應(yīng)”是最嚴(yán)峻的問題。

在自然界中，細(xì)胞色素c還原酶可通過其結(jié)構(gòu)中的卟啉與附近硫簇之間的高效電子轉(zhuǎn)移，完成高效催化氧化磷酸化過程。受此啟發(fā)，任宇等幾位課題組成員將基于自由堿卟啉和鈷卟啉的二維鉿-卟啉框架納米片原位生長到具有優(yōu)良導(dǎo)電性能的碳納米管上，并用構(gòu)建的納米復(fù)合物Hf-H2DPBP/CNT與Hf-CoDPBP/CNT修飾商業(yè)化的Celgard隔膜。由于Hf-H2DPBP與Hf-CoDPBP兩者對多硫化物具有高效催化轉(zhuǎn)化性能，它們通過有效抑制多硫化物的“穿梭效應(yīng)”，大大優(yōu)化了鋰硫電池的電化學(xué)性能。

此外，任宇等課題組成員開展的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，Hf-H2DPBP與Hf-CoDPBP具有相當(dāng)?shù)碾姶呋憩F(xiàn)，即使后者具有單原子金屬催化活性位點(diǎn)（Co）。他們進(jìn)一步結(jié)合DFT計(jì)算和局部態(tài)密度分析，從理論計(jì)算角度進(jìn)行了詳細(xì)分析。

任宇在開展相關(guān)研究

該論文審稿人認(rèn)為，論文作者構(gòu)建了兩種金屬卟啉框架材料，用于鋰硫電池隔膜涂層材料的多硫化物電催化劑。經(jīng)自由堿卟啉和鈷卟啉基的金屬卟啉框架材料改性的隔膜表現(xiàn)出了優(yōu)異且相當(dāng)?shù)碾娀瘜W(xué)性能，這都得到了實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算的充分支持。該工作對開發(fā)卟啉基隔膜涂層材料用于先進(jìn)鋰硫電池具有重要意義。

學(xué)校和學(xué)院一直以來高度重視本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)和科研素養(yǎng)培育。學(xué)院為每位本科生配備全程學(xué)業(yè)導(dǎo)師，專設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練中心，開設(shè)本科生創(chuàng)新訓(xùn)練營。通過搭建師生團(tuán)隊(duì)、創(chuàng)新課程學(xué)習(xí)、探索項(xiàng)目培育等多種形式，激勵(lì)本科生加入學(xué)院各科研團(tuán)隊(duì)開展研究工作和參與學(xué)科競賽。學(xué)院90%以上的專業(yè)教師深入學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)指導(dǎo)，85%的本科生參與到創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中，實(shí)現(xiàn)科創(chuàng)教育對本科生的“全員參與、全體覆蓋、全程融入”。近3年來，該院本科生每年發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文3余篇，榮獲省部級(jí)以上各類大學(xué)生課外科技競賽獎(jiǎng)勵(lì)40余項(xiàng)，考研錄取率穩(wěn)定在40%以上。這是該學(xué)院自實(shí)施本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)工程行動(dòng)計(jì)劃以來取得的又一育人實(shí)效。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135150

來源：材料科學(xué)與工程學(xué)院

編輯：楊文妤

封圖：王玉玥

責(zé)編：余懿波 王華

審核：伍佩楨

終審：任志祥

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