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可持續(xù)能源技術(shù)的發(fā)展對緩解日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染、實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長具有重要意義。近年來，由于受到材料理論能量密度的限制，鋰離子電池的進(jìn)一步發(fā)展遇到諸多技術(shù)瓶頸，并且鋰電離子池帶來的高成本、安全性、難回收等問題仍未得到解決。因此，人們開始探索更加高效、低成本的新型能源電池，如金屬空氣電池等由于其理論能量密度高，有望成為下一代電化學(xué)儲能電池。在各種金屬空氣電池技術(shù)中，鋅空氣電池因其能量密度高、成本低、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而具有廣闊的發(fā)展前景。然而，探索開發(fā)高容量、高穩(wěn)定性的鋅空氣電池電極材料、電解質(zhì)等仍然是一大挑戰(zhàn)。

針對這一課題，天津大學(xué)胡文彬教授團(tuán)隊開展了一系列深入的研究，在能源電池電極材料設(shè)計與機(jī)理研究、柔性可穿戴電池器件的研究與開發(fā)等方面取得了一些進(jìn)展。2019年，課題組在能源電池材料領(lǐng)域在Nat. Commun., Adv. Mater., Adv. Energy Mater. 等期刊發(fā)表SCI論文33篇，其中多篇論文被選為封面論文。代表性成果介紹如下：

2019年度天津大學(xué)胡文彬教授團(tuán)隊在能源電池材料領(lǐng)域成果總結(jié)

能源電池電極材料設(shè)計與機(jī)理探究

1. Utilizing solar energy to improve the oxygen evolution reaction kinetics in zinc–air battery. Xiaorui Liu, Yifei Yuan, Jie Liu, Bin Liu, Xu Chen, Jia Ding, Xiaopeng Han, Yida Deng, Cheng Zhong,* Wenbin Hu.* Nature Communications. (2019) 10, 4767.

簡介：太陽能電池和金屬空氣電池是兩種將不同形式的能量轉(zhuǎn)換為電能的系統(tǒng)。太陽能電池只能實現(xiàn)將光能轉(zhuǎn)化為即時電能，但是不能用于電能存儲。可充電金屬空氣電池則可以通過氧析出反應(yīng)（OER）進(jìn)行能量的存儲。但在充電過程中，由于受到空氣陰極緩慢的氧析出反應(yīng)制約，導(dǎo)致其面臨高充電電位的嚴(yán)重挑戰(zhàn)，造成了空氣陰極的副反應(yīng)，降低了電池的循環(huán)壽命以及能量效率。理論上，可以將兩種電池系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合用于有效的轉(zhuǎn)換和儲存電能。然而，目前相關(guān)研究較少。

本文創(chuàng)新性的在鋅空氣電池中引入光電極（圖1），報道了一種太陽能輔助的大幅降低充電電位的可充電鋅空氣電池，實現(xiàn)了清潔高效的能源利用。鋅空氣電池因其高理論能量密度，環(huán)境友好特性，低成本，較好的安全性等優(yōu)勢受到廣泛關(guān)注。該光輔助的鋅空氣電池以BiVO₄以及α-Fe₂O₃光電極作為鋅空氣電池的空氣電極，光照下分別實現(xiàn)了~1.20 和 ~1.43 V的充電電壓，顯著低于鋅空氣電池的理論電壓（1.65 V）。相比于傳統(tǒng)的鋅空氣電池充電電壓（~2 V）大幅下降~0.5–0.8 V，極大的改善了電池的能量效率。此外，該工作通過兩種光電極的電池性能對比揭示了光輔助充電過程實現(xiàn)低充電電壓的機(jī)制，以及應(yīng)用于鋅空氣電池中的光電極的能帶結(jié)構(gòu)需滿足的條件，并且闡明了光電極的穩(wěn)定性對于電池性能的重要影響。

圖1. (a)太陽能輔助的可充電鋅空氣電池的結(jié)構(gòu)以及工作機(jī)制示意圖。(b)基于兩種光電極的充電過程機(jī)制分析

2. Atomically Dispersed Binary Co-Ni Sites in Nitrogen-Doped Hollow Carbon Nanocubes for Reversible Oxygen Reduction and Evolution. Xiaopeng Han, Xiaofei Ling, Deshuang Yu, Dengyu Xie, Linlin Li, Shengjie Peng,* Cheng Zhong, Naiqin Zhao, Yida Deng,* Wenbin Hu. Adv. Mater. 2019, 31, 1905622.

簡介：過渡金屬單原子催化劑最近作為具有高活性、高穩(wěn)定性和選擇性的新型前沿材料出現(xiàn)，為多種催化體系提供了巨大潛力。單原子催化劑中活性位點(diǎn)的特殊電子結(jié)構(gòu)、最大的原子利用效率和不飽和配位鍵有助于提高性能。此外，最近的研究表明，引入第二種金屬原子可以進(jìn)一步增強(qiáng)單原子催化劑的活性，這表明雙金屬單原子有望進(jìn)一步發(fā)展。然而，一方面，嚴(yán)重缺乏有效的策略來實現(xiàn)對包括二元金屬的目標(biāo)反應(yīng)位點(diǎn)的原子控制。另一方面，雙金屬單原子催化劑中雙原子結(jié)構(gòu)的識別及協(xié)同作用下雙金屬原子的作用機(jī)理仍處于起步階段。

我們通過熱解多巴胺涂層的金屬有機(jī)框架（MOFs），合成了一種原子分散的二元Co-Ni位點(diǎn)嵌入氮摻雜的碳空心納米立方體（表示為CoNi-SAs/NC）中的新型催化劑。得益于多孔導(dǎo)電碳框架中豐富的單原子活性位點(diǎn)和雙原子結(jié)構(gòu)的協(xié)同效應(yīng)，所得CoNi-SAs/NC復(fù)合物具有優(yōu)異的ORR / OER雙功能催化能力：ORR半波電位為0.76 V，在達(dá)到電流密度10 mA cm^-2時的OER過電位為340 mV，兩者之間的電壓差為0.81 V，低于許多已報道的非貴金屬基電催化劑甚至和貴金屬Pt/C-IrO₂催化劑的ORR/OER電壓差。將CoNi-SAs/NC作為液態(tài)和固態(tài)鋅空電池的空氣正極使用，所組裝的電池具有優(yōu)于同類產(chǎn)品、甚至優(yōu)于Pt/C和IrO₂的貴金屬催化劑的充電/放電效率（59.4 %）和循環(huán)壽命（經(jīng)過95圈的充放電循環(huán)后幾乎沒有明顯的電壓變化）。此外，基于密度泛函理論的計算突出了雙金屬單原子催化劑的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。與簡單的單金屬Ni-N和CoNi納米顆粒相比較，鈷鎳雙金屬單原子催化劑具有高反應(yīng)活性和雙金屬-N結(jié)構(gòu)（Co-Ni-N）協(xié)同效應(yīng)，在降低反應(yīng)能壘并加速反應(yīng)動力學(xué)方面具有理論可行性。我們得出的結(jié)論是，在原子水平上對多元活性位點(diǎn)的精確控制將為合理設(shè)計基于可再生能源轉(zhuǎn)化技術(shù)的儲量豐富元素的高性能材料提供新的機(jī)會。

2019年度天津大學(xué)胡文彬教授團(tuán)隊在能源電池材料領(lǐng)域成果總結(jié)

圖2. 熱解多巴胺涂層的金屬有機(jī)框架制備CoNi-SAs/NC復(fù)合物高效雙功能催化劑

3. Sulfur-Grafted Hollow Carbon Spheres for Potassium-Ion Battery Anodes. Jia Ding, Hanlei Zhang, Hui Zhou, Jun Feng, Xuerong Zheng, Cheng Zhong,* Eunsu Paek, Wenbin Hu, David Mitlin.* Adv. Mater. 2019, 31, 1900429.

簡介：雖然鋰離子電池（LIBs）是主要的商用電化學(xué)儲能技術(shù)，但人們?nèi)匀粨?dān)心鋰前驅(qū)體的短缺。因此，研究人員正在研究基于更豐富堿金屬元素的體系即鈉離子電池（NIBs）和鉀離子電池（KIBs）。與鈉電池相比，鉀電池的工作電壓更高。這是由于K/K⁺的氧化還原電位（–2.93 V vs SHE）比Na/Na⁺的氧化還原電位（–2.71 V vs SHE）更負(fù)。在快速充電過程中，鉀離子在電解質(zhì)傳輸方面也有優(yōu)勢。K⁺與Li⁺或Na⁺相比具有較弱路易斯酸性，這與較低的斯托克溶劑化離子半徑以及較高的輸運(yùn)數(shù)和遷移率有關(guān)。由于K⁺與Li⁺的固態(tài)擴(kuò)散速度與Na⁺相比較慢，因此實現(xiàn)快速充電和延長循環(huán)仍然是面臨的主要挑戰(zhàn)。富含雜原子（例如，N，O）的碳因其低成本和高可逆容量而有望用于KIBs負(fù)極。然而，雜原子在KIBs碳負(fù)極性能中的作用目前尚不明確。實驗表明，富氧和富氮的碳通常表現(xiàn)出更高的比容量、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。

本文制備了硫接枝空心碳球（SHCS）并作為鉀離子電池負(fù)極材料。SHCS體系結(jié)構(gòu)提供了納米尺度的（~40 nm）擴(kuò)散距離以及C-S化學(xué)鍵的組合使其具有最小化循環(huán)容量衰減和庫侖效率（CE）損失。SHCS的可逆容量為581 mA h g^–1（0.025 A g^–1），是報道的碳基鉀離子電池負(fù)極中最高的。SHCS電極在3 A g^?1下從第5圈循環(huán)至1000圈時容量維持在93%，穩(wěn)態(tài)庫侖效率接近100%。拉曼分析表明，在放電至0.01 V時C-S和S-S鍵可逆斷裂。恒電流間歇滴定技術(shù)（GITT）分析提供了K⁺擴(kuò)散系數(shù)，在嵌鉀和脫鉀后，擴(kuò)散系數(shù)在10^–10到10^–12 cm² s^–1之間，前者的系數(shù)大約高出5倍。

圖3. 硫接枝空心碳球（SHCS）的合成工藝流程

4. Confined Fe₂VO₄?Nitrogen-Doped Carbon Nanowires with Internal Void Space for High-Rate and Ultrastable Potassium-Ion Storage. Chao Yang, Fan Lv, Yelong Zhang, Jie Wen, Kang Dong, Hai Su, Feili Lai, Guoyu Qian, Wei Wang, André Hilger, Yunhua Xu,* Yizhou Zhu,* Yida Deng, Wenbin Hu, Ingo Manke, Yanan Chen*. Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1902674.

簡介：開發(fā)低成本、高容量、高倍率、高豐度的電極儲能材料對先進(jìn)電池技術(shù)的實際和可擴(kuò)展應(yīng)用至關(guān)重要。本文我們首次報道了一維豌豆?fàn)铍p金屬釩酸鐵（Fe₂VO₄）納米線，其中Fe₂VO₄被限域在具有內(nèi)部孔隙的氮摻雜碳中作為鉀離子電池的高容量穩(wěn)定負(fù)極材料。具有內(nèi)部孔隙和外部碳?xì)さ耐愣範(fàn)頕e₂VO₄納米豌豆的異質(zhì)結(jié)構(gòu)有效地阻止了電極活性材料的聚集，促進(jìn)了電子和離子的快速傳輸，并在循環(huán)過程中緩解了體積的變化，極大地提高了Fe₂VO₄納米豌豆的電池倍率和循環(huán)性能。Fe₂VO₄納米豌豆電極在100 m Ag^-1電流下循環(huán)60圈展示380 m Ag^-1的放電容量，并表現(xiàn)出卓越的倍率性能以及穩(wěn)定的循環(huán)性能，在4 Ag^-1電流下循環(huán)2300圈之后仍展現(xiàn)196 mAg^-1的高容量。第一原理計算表明，F(xiàn)e₂VO₄納米豌豆具有高離子與電子導(dǎo)電性和低鉀離子擴(kuò)散能壘。本研究為研究高容量金屬氧化物作為高倍率、高容量的鉀離子電池電極材料開辟了新途徑。

圖4. Fe₂VO₄納米豌豆的電池結(jié)構(gòu)與性能

5. Mesoporous Decoration of Freestanding Palladium Nanotube Arrays Boosts the Electrocatalysis Capabilities toward Formic Acid and Formate Oxidation. Jia Ding, Zhi Liu, Xiaorui Liu, Jie Liu, Yida Deng, Xiaopeng Han, Cheng Zhong,* Wenbin Hu.* Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1900955.

簡介：甲酸燃料電池和甲酸鹽燃料電池作為新型的綠色能源體系得到了廣泛的關(guān)注，但其在商業(yè)化過程中嚴(yán)重受制于缺少高性能-低成本的甲酸/甲酸鹽氧化（FAO/FOR）催化劑。鈀（Pd）基催化劑具有比傳統(tǒng)鉑（Pt）基催化劑較低的原料價格，較高的低電壓活性，以及對一氧化碳中毒較高的耐受性。然而，如何以最少的鈀貴金屬用量得到最優(yōu)異的FAO/FOR雙功能催化性能仍然是一個很大的挑戰(zhàn)。

本文提出了一種“基于有機(jī)-無機(jī)雙模板的電化學(xué)沉積”策略，制備得到介孔修飾的自支撐鈀納米管陣列催化劑（P-PdNTA）（圖1）。通過將由植烷三醇分子自組裝形成的液晶膜原位負(fù)載在陽極氧化鋁（AAO）的孔內(nèi)壁上，得到有機(jī)-無機(jī)復(fù)合的雙犧牲模板。該模板能夠精確導(dǎo)引電化學(xué)沉積過程中Pd的形核點(diǎn)位、沉積速率、生長方向，得到平均厚度僅12納米的穩(wěn)定Pd納米管陣列，而液晶模板能夠在Pd納米管管壁上創(chuàng)造大量介孔以及高表面能的各向異性次級結(jié)構(gòu)。介孔的存在使P-PdNTA催化劑的電化學(xué)活性面積達(dá)到商用Pd/C催化劑的3.4倍。同時，得益于納米管本身獨(dú)特的介質(zhì)傳輸特性和次級結(jié)構(gòu)帶來的高活性點(diǎn)位密度，最終P-PdNTA催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的FAO和FOR雙功能催化性能，分別達(dá)到了商用Pd/C的8.5倍和6.5倍。此外，該工作系統(tǒng)研究了電沉積池中液固界面的表面化學(xué)對于貴金屬納米管形成的影響，提出了貴金屬納米管/線的形成機(jī)制。

圖5. 有機(jī)-無機(jī)雙模板的電化學(xué)沉積制備P-PdNTA催化劑的過程示意圖

6. Tunable periodically ordered mesoporosity in palladium membranes enables exceptional enhancement of intrinsic electrocatalytic activity for formic acid oxidation. Jia Ding, Zhi Liu, Xiaorui Liu, Jie Liu, Yida Deng, Xiaopeng Han, Wenbin Hu, Cheng Zhong.* Angew. Chem. Int. Ed. Doi: 10.1002/anie.201914649.

簡介：鈀金屬催化劑在較低電壓下具有較好的甲酸氧化催化活性并且對催化毒性CO有較好的耐受性，是高性能甲酸燃料電池的關(guān)鍵材料之一。大量研究致力于通過引入孔結(jié)構(gòu)來增大鈀催化劑的電化學(xué)活性面積和催化性能，但由于這些孔結(jié)構(gòu)的無序性和互相封閉性，導(dǎo)致反應(yīng)物和產(chǎn)物傳質(zhì)速率的受限，所增加的比表面并不能有效地轉(zhuǎn)化為電化學(xué)活性面積，其催化性能的提高有限。

本文利用一種具有雙連續(xù)立方體相結(jié)構(gòu)的溶致液晶作為犧牲模板，通過原位電化學(xué)沉積的方法制備介孔結(jié)構(gòu)鈀催化劑。通過調(diào)控電沉積的過電勢和溫度，可實現(xiàn)對所得鈀催化劑中介孔有序度的寬域調(diào)控。在最優(yōu)的過電勢和溫度條件下，能夠?qū)崿F(xiàn)鈀在液晶模板的雙通道中進(jìn)行選擇性填充，所得鈀催化劑中介孔繼承了模板的相結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出周期性的長程有序結(jié)構(gòu)，孔徑分布均勻，且孔洞互相高度連通。基于這種獨(dú)特的介孔結(jié)構(gòu)，鈀催化劑的電化學(xué)活性面積高達(dá)90.5 m² g^–1，甲酸氧化的催化活性為3.34 A mg^–1，分別是商業(yè)鈀/碳催化劑的3.7倍和7.8倍。電沉積的過電勢和溫度的優(yōu)化過程可以消除產(chǎn)物中諸如鈀枝晶、結(jié)塊、空洞等無序結(jié)構(gòu)，從而得到一系列介孔結(jié)構(gòu)有序度漸變的鈀催化劑。隨著介孔有序度的不斷增加，鈀催化劑的電化學(xué)活性面積表現(xiàn)出線性增長的趨勢。一個從未在三維塊體鈀催化劑中發(fā)現(xiàn)的規(guī)律是，用電化學(xué)活性面積歸一化的甲酸催化電流，能夠與電化學(xué)活性面積之間擬合出正向的線性關(guān)系，而這一線性關(guān)系成立的內(nèi)在機(jī)制是鈀催化劑中介孔結(jié)構(gòu)周期性長程有序度的不斷提升。這一現(xiàn)象揭示了催化劑中孔結(jié)構(gòu)的有序性在提升催化活性中的關(guān)鍵作用，為相關(guān)領(lǐng)域開發(fā)高性能多孔催化劑提供了有益的參考和指導(dǎo)。

圖6.有序介孔Pd的高倍TEM照片以及單鉆石結(jié)構(gòu)形成機(jī)制示意圖

7. Enhanced light harvesting and electron-hole separation for e?cient photocatalytic hydrogen evolution over Cu₇S₄-enwrapped Cu₂O nanocubes. Mengmeng Zhang, Zelin Chen, Yang Wang, Jinfeng Zhang, Xuerong Zheng, Dewei Rao, Xiaopeng Han, Cheng Zhong, Wenbin Hu, Yida Deng.* Applied Catalysis B: Environmental, 2019, 246, 202–210.

簡介：P型Cu₂O具有合適的帶隙結(jié)構(gòu)且成本低廉，是一種優(yōu)異的光催化劑陰極材料。然而，光生電子-空穴對的快速復(fù)合導(dǎo)致Cu₂O的低光催化活性和不穩(wěn)定性。因此，如何有效的分離光生電子-空穴對是提高光催化氫析出能力的關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn)負(fù)載助催化劑是一種有效的光生電子-空穴對分離方式，但是急需開發(fā)低成本的助催化劑。其中硫化物助催化劑具有顯著的優(yōu)勢，通常的硫化物主要充當(dāng)氫原子的吸附位點(diǎn)，并最終增強(qiáng)光催化性能。然而，對于硫化銅（例如Cu₇S₄）的助催化劑，其存在大量的Cu空位進(jìn)而呈現(xiàn)出局部表面等離子體共振（LSPR）特性，并且在近紅外（NIR）區(qū)域顯示出吸收能力，因此改善的光催化性能主要來自LSPR特性。以往對Cu₇S₄的研究重要集中在降解有機(jī)物，光熱，殺菌和光誘導(dǎo)的水蒸發(fā)。因此，我們想知道是否在主體光催化劑的表面上形成Cu₇S₄相作為助催化劑，以及所得的光催化劑是否可以增強(qiáng)主體光催化劑的光催化活性。

本文通過溶液法耦合陰離子交換法成功合成了核殼型Cu₇S₄包覆的Cu₂O納米晶（Cu₂O/Cu₇S₄ NCs），并首次用于制氫反應(yīng)（HER）。與Cu₂O光催化劑相比，Cu₂O/Cu₇S₄ NCs顯示出明顯改善的光催化氫析出活性。特別地，在Na₂SO ₃添加劑的可見光照射下，Cu₂O/Cu₇S₄ NCs的產(chǎn)氫率為1462 μmol·g^-1·h^-1，明顯高于Cu₂O NCs，是其產(chǎn)氫速率的1.59倍。Cu₂O和Cu₇S₄的優(yōu)異協(xié)同作用可以改善氫的析出性能，具有LSPR特性的Cu₇S₄的存在可以促進(jìn)光生電子從Cu₂O表面轉(zhuǎn)移，延長光生空穴的壽命，加速分離光生電子和空穴，并改善半導(dǎo)體的光電性能。原位形成的多功能Cu₇S₄層為合理設(shè)計光陰極以進(jìn)行光催化分解水提供了廣闊的應(yīng)用前景。

2019年度天津大學(xué)胡文彬教授團(tuán)隊在能源電池材料領(lǐng)域成果總結(jié)

圖7. Cu₂O/Cu₇S₄ NCs的結(jié)構(gòu)、性能總結(jié)

8. Engineering the Metal/Oxide Interface of Pd Nanowire@CuO_x Electrocatalysts for Efficient Alcohol Oxidation Reaction. Zelin Chen, Yunwei Liu, Chang Liu, Jinfeng Zhang, Yanan Chen,* Wenbin Hu, Yida Deng.* Small, 2019, 1904964.

簡介：直接醇燃料電池（DAFCs）具有高效、簡便和清潔等突出優(yōu)勢，是最有發(fā)展前途的一類能源轉(zhuǎn)換裝置。隨著堿性電解質(zhì)的開發(fā)，Pd基催化劑在堿性環(huán)境中的活性大幅增加，能夠有效替代貴金屬Pt成為新一代醇氧化電極催化材料。過去幾年，對于催化劑的納米結(jié)構(gòu)設(shè)計策略展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。已有研究表明，將兩種組分不同或晶型各異的納米結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)在一起形成的各類異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料廣為人們所青睞。異質(zhì)聯(lián)結(jié)的方式能夠使各組分之間展現(xiàn)出特殊的協(xié)同效應(yīng)，且對異質(zhì)界面處電子結(jié)構(gòu)的調(diào)控能夠帶來更多的高活性位點(diǎn)、降低界面接觸電阻、加快電荷轉(zhuǎn)移以及提高表面反應(yīng)動力學(xué)，最終大幅提高材料的催化活性。然而，由于異質(zhì)催化材料的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，少有研究能夠精確調(diào)控其界面類型以及闡明異質(zhì)界面轉(zhuǎn)變過程中對于小分子醇氧化反應(yīng)電催化性質(zhì)的影響。

針對這一問題，課題組通過低溫等離子處理技術(shù)實現(xiàn)Pd-CuO_x異質(zhì)型催化劑界面類型的調(diào)控，發(fā)現(xiàn)低溫空氣等離子體處理得到的晶體型CuO_x有助于Pd(200)-O-Cu異質(zhì)界面處Pd的價態(tài)升高，高價態(tài)Pd^δ+活性位點(diǎn)不僅有利于Pd在堿性環(huán)境中電催化甲醇、乙醇氧化反應(yīng)活性提升，也帶來Pd表面對醇類氧化含氧中間體，尤其是CO，更高的耐毒化性質(zhì)。具體地，研究者構(gòu)建了一種表面包覆非晶CuO_x的Pd納米線一維結(jié)構(gòu)作為前驅(qū)體材料，引入低溫等離子體處理技術(shù)實現(xiàn)非晶CuO_x的晶型轉(zhuǎn)變調(diào)控，即Pd-O-Cu界面類型的調(diào)控。在處理過程中，一方面Pd-O-Cu相互作用得到強(qiáng)化，另一方面異質(zhì)界面處的Pd原子價態(tài)顯著升高。高價態(tài)Pd^δ+活性位點(diǎn)擁有更多d帶空位，在催化過程中能夠于反應(yīng)體系中捕獲更多的OH_ads，有利于加快醇氧化中間產(chǎn)物的氧化脫附，提高催化活性。讓人印象深刻的是晶體CuO_x修飾的Pd表面對CO耐受性大幅提升，在?0.30 V (vs. SCE)電位下的甲醇氧化過程中，向反應(yīng)體系內(nèi)人為引入純CO氣體，反應(yīng)電流并無明顯變化，說明此電位下豐富的Pd-O-Cu晶體型界面具有增強(qiáng)的耐CO毒化性質(zhì)。研究者相信，此項研究提供的低溫等離子處理策略適用于今后越來越多的異質(zhì)納米材料體系中的界面結(jié)構(gòu)調(diào)控。

圖8. Pd-CuO_x異質(zhì)型催化劑界面類型的調(diào)控與性能

9. Recent Progress in Advanced Characterization Methods for Silicon‐Based Lithium‐Ion Batteries. Jingkun Wu, Fei Ma,* Xiaorui Liu,Xiayue Fan, Long Shen, Zhihong Wu, Xiaoyang Ding, Xiaopeng Han, Yida Deng, Wenbin Hu, Cheng Zhong.* Small Methods. 2019, 3, 1900158.

簡介：鋰離子電池是一種非常重要的儲能器件，廣泛應(yīng)用于電力儲能設(shè)備、新能源汽車、便攜電子裝置上。目前，以硅基材料為負(fù)極的鋰離子電池具有非常大的理論比容量，是下一代高能量密度儲能器件的重要候選之一。然而，硅引起的循環(huán)體積變化導(dǎo)致了相當(dāng)大的容量衰減。為了促進(jìn)硅基鋰離子電池的應(yīng)用，對電池衰減機(jī)制的理解具有重要的理論和現(xiàn)實意義。基于此，各種先進(jìn)的表征方法逐漸發(fā)展，助力了高性能硅基鋰離子電池的研究開發(fā)。

本文，系統(tǒng)的梳理了近年來利用先進(jìn)表征方法在硅基鋰離子電池領(lǐng)域的研究進(jìn)展。首先概述了商用鋰離子電池的重要性能指標(biāo)和硅基負(fù)極的一般失效機(jī)理。進(jìn)而引出從電池組分和結(jié)構(gòu)兩個方面進(jìn)行表征，總結(jié)了各表征方法在電池電極、電解質(zhì)和SEI等的應(yīng)用，闡述了這些方法對高性能電池設(shè)計策略的推動作用。具體方法包括硬X射線光電子能譜（HAXPES）、時間飛行二次離子質(zhì)譜（TOF-SIMS）、和頻共振光譜（SFG）、X射線近邊吸收譜（XANES）、同步輻射光電子能譜（SRPES）、高能X射線衍射（HEXRD）、核磁共振（NMR）、原位透射電鏡（in-situ TEM）、原位掃描電化學(xué)顯微鏡（in-situ SECM）、斷層掃描、原位X射線照相、中子照相、原位中子反射測量、原位原子力顯微鏡（in-situ AFM）、原位X射線衍射（in-situ XRD）、原位表面增強(qiáng)拉曼（in-situ SERS）等方法。最后，作者展望了硅基鋰離子電池的研究方向和相關(guān)表征方法的發(fā)展趨勢。

柔性可穿戴鋅空氣電池器件開發(fā)

1. Identifying the Activation of Bimetallic Sites in NiCo₂S₄@gC₃N₄-CNT Hybrid Electrocatalysts for Synergistic Oxygen Reduction and Evolution. Xiaopeng Han, Wei Zhang, Xiaoya Ma, Cheng Zhong, Naiqin Zhao, Wenbin Hu, and Yida Deng.* Adv. Mater. 2019, 31, 1808281.

簡介：過渡金屬化合物(TMCs)具有價格低廉、資源豐富、環(huán)境友好等優(yōu)勢，是一類很有發(fā)展前途的化合物電催化劑。與二元過渡金屬化合物相比，三元化合物具有雙金屬氧化還原位點(diǎn)以及更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。此外，最近的研究報告指出，由雙金屬TMCs和雜原子摻雜的碳質(zhì)材料組成的混合電催化劑由于快速的界面電子轉(zhuǎn)移和來自雙金屬原子與氮摻雜碳的耦合協(xié)同效應(yīng)而表現(xiàn)出增強(qiáng)的雙功能ORR/OER活性。然而，在傳統(tǒng)碳質(zhì)支架中（石墨烯和碳納米管）受到sp²碳骨架和摻雜方法的限制，很難有選擇地控制形成有利的氮配置，總氮含量的濃度通常是4-6%的原子比例,這限制了在異質(zhì)結(jié)構(gòu)中潛在的雙金屬位點(diǎn)的激活,阻礙了進(jìn)一步提高催化活性。更重要的是，現(xiàn)在對雙金屬雜化電催化劑體系機(jī)理更深刻的理解尚不明確。雖然單金屬原子與碳基體中高親和氮摻雜劑之間的配位相互作用被認(rèn)為是促進(jìn)ORR/OER過程中起關(guān)鍵因素，而對雙金屬位點(diǎn)在增強(qiáng)TMCs/氮摻雜碳復(fù)合材料催化活性中的機(jī)制和協(xié)同作用較少研究，目前仍不清楚雙金屬原子如何與納米界面上的氮摻雜物協(xié)同催化可逆氧電催化。

本工作合成了一種新型的NiCo₂S₄納米晶/石墨化碳氮化物納米片/碳納米管(NiCo₂S₄@g-C₃N₄-CNT)，并將其作為一種獨(dú)立的柔性薄膜電極用于促進(jìn)ORR/OER電催化和鋅空氣電池。比較研究表明，雙金屬Ni/Co活性位點(diǎn)與g-C₃N₄豐富的吡啶氮之間的電子轉(zhuǎn)移，以及與CNTs的耦合協(xié)同作用促進(jìn)了可逆氧電催化。理論計算證明吡啶氮對雙金屬Ni/Co原子的獨(dú)特共激活作用，同時降低了它們的d帶中心位置，有利于氧中間體的吸附/脫附特征，加速了反應(yīng)動力學(xué)。同時，導(dǎo)電碳納米管的集成為有效的界面質(zhì)量和電荷轉(zhuǎn)移提供了多孔的三維網(wǎng)絡(luò)。因此，優(yōu)化后的NiCo₂S₄@g-C₃N₄-CNT雜化在催化氧還原/析出反應(yīng)方面表現(xiàn)出了優(yōu)異的雙功能性能，對于具有低過電位、高效率、長耐久性的現(xiàn)實鋅空氣電池具有很高的效率，優(yōu)于物理混合電池和最先進(jìn)的貴金屬催化劑。

2019年度天津大學(xué)胡文彬教授團(tuán)隊在能源電池材料領(lǐng)域成果總結(jié)

圖1. 新型NiCo₂S₄@g-C₃N₄-CNT柔性電極促進(jìn)ORR/OER電催化和鋅空氣電池性能

2. Recent Advances in Flexible Zinc-Based Rechargeable Batteries. Yingbo Li, Jing Fu, Cheng Zhong,* Tianpin Wu, Zhongwei Chen, Wenbin Hu, Khalil Amine, Jun Lu.* Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1802605.

簡介：盡管柔性電池不具有當(dāng)前流行的便攜式電池的剛性和重量限制的特征，但是由于它具有高體積能量密度，因而可以廣泛的應(yīng)用于智能電子設(shè)備（例如可穿戴設(shè)備）、醫(yī)療（例如患者跟蹤和定位）、通信（例如物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)簽）等領(lǐng)域。目前，只有薄膜鋰電池（厚度< 1mm）已經(jīng)商業(yè)化并用于卡式和可穿戴設(shè)備，但是由于對空氣和濕度敏感的鋰電池材料的高阻隔封裝可能嚴(yán)重影響體積效率，使得這些薄且柔性的鋰離子電池存在著比傳統(tǒng)鋰離子電池（< 650 Wh L-1）在體積能量密度方面低很多（< 200 Wh L^–1）。因此，厚度<1 mm的高體積能量密度的鋰電池對于實現(xiàn)柔性電子設(shè)備至關(guān)重要。為此，在控制厚度的情況下，設(shè)計靈活的鋰–硫和鋰–空氣電池已經(jīng)取得了能夠?qū)崿F(xiàn)2800和6940 Wh L^–1的高體積能量密度的顯著成果，但仍然存在很大的改進(jìn)空間。

然而，由于金屬鋅存在環(huán)境友好性和低成本等天然優(yōu)勢，所以柔性的鋅基電池被認(rèn)為是替代柔性鋰電池用于可穿戴電子設(shè)備最有效的方法。同時，因為鋅比鋰有更高的穩(wěn)定性和原材料可用性方面有更低的成本壓力，所以鋅二次電池用于功能強(qiáng)大的柔性和低成本電子產(chǎn)品中是一個非常有前景的技術(shù)領(lǐng)域。本文中，首先概述了關(guān)于柔性的鋰離子電池存在的挑戰(zhàn)，然后從先進(jìn)的材料方面和一些仍有待解決的問題的角度簡要回顧了柔性的鋅基二次電池的最新進(jìn)展。最后，通過總結(jié)和展望得出在柔性電子設(shè)備的未來儲能方面的研究，使用性質(zhì)穩(wěn)定且具有低成本的鋅化學(xué)物質(zhì)將有最大的潛力成為研究重點(diǎn)。

2019年度天津大學(xué)胡文彬教授團(tuán)隊在能源電池材料領(lǐng)域成果總結(jié)

圖2 柔性鋅空氣電池研究進(jìn)展

3. Generation of Nanoparticle, Atomic-Cluster, and Single-Atom Cobalt Catalysts from Zeolitic Imidazole Frameworks by Spatial Isolation and Their Use in Zinc–Air Batteries. Xiaopeng Han, Xiaofei Ling, Ying Wang, Tianyi Ma, Cheng Zhong, Wenbin Hu, Yida Deng.* Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 5359 –5364.

簡介：深入理解和認(rèn)識納米顆粒催化劑的尺寸效應(yīng)是多相催化領(lǐng)域建立結(jié)構(gòu)-性能關(guān)聯(lián)關(guān)系的熱點(diǎn)課題之一。單原子催化劑由于具有最小粒徑和最大活性位點(diǎn)利用率，近些年來備受關(guān)注。為了完全替代貴金屬材料，過渡金屬（TM，如Co、Ni、Fe）催化劑吸引了越來越多研究者們的興趣。盡管在傳統(tǒng)化學(xué)催化中開展了TM尺寸效應(yīng)的大量研究（如鈷催化劑對費(fèi)-托反應(yīng)的尺寸效應(yīng)），但TM催化劑尺寸對ORR/OER活性影響的研究還比較匱乏。此外，通過常規(guī)合成方法如熱處理、化學(xué)還原和浸漬法制備的上述過渡金屬顆粒的粒徑分布通常在納米尺寸的范圍內(nèi)，使得在更小尺度范圍內(nèi)（從納米顆粒到納米團(tuán)簇甚至單個原子）研究金屬粒子粒徑對電化學(xué)性能的影響變的更加困難。沸石咪唑骨架（ZIFs）是金屬-有機(jī)骨架MOFs材料的重要分支，被用作合成過渡金屬和N-摻雜多孔碳（TM-N-C）復(fù)合材料的前驅(qū)體。在ZIFs形成過程中，異質(zhì)原子引入的不僅可以調(diào)控金屬原子在ZIFs中的配位環(huán)境，而且可以提供一定的空間位阻緩解熱解過程中的團(tuán)聚現(xiàn)象。盡管如此，具體的分隔機(jī)制還有待進(jìn)一步的探討，實現(xiàn)從納米到埃尺寸TM顆粒的多尺度調(diào)控制備還存在很大挑戰(zhàn)。

近日，我們通過精確調(diào)節(jié)雙金屬ZnCo-ZIFs前驅(qū)體中的鋅的摻雜量，成功地實現(xiàn)了鈷原子在原子水平上的空間分隔，在氮摻雜碳基底上制備出不同鈷原子聚集的鈷基催化劑：鈷納米顆粒、鈷原子簇和鈷單原子。此策略使得TM催化劑尺寸效應(yīng)的研究到達(dá)單原子尺度。具體而言，通過調(diào)節(jié)ZIFs框架結(jié)構(gòu)中的Zn/Co摩爾比，在熱解時，Co原子可以被引入的Zn原子在幾何上分隔到不同程度，分隔度最小為納米顆粒（Zn:Co=0:1），適中為原子簇（Zn:Co= 2:1），最大為單原子（Zn:Co=8:1）。其中，鈷單原子催化劑表現(xiàn)出最優(yōu)的ORR活性，與商業(yè)化碳載鉑催化劑相當(dāng)。此外，鈷單原子催化劑具有優(yōu)于貴金屬Pt/C+RuO₂的循環(huán)穩(wěn)定性和鋅-空氣電池充放電行為。研究表明，單原子鈷具有較高的化學(xué)活性、與基底中的N配位保證了其穩(wěn)定性、碳基底優(yōu)良的導(dǎo)電性和豐富的孔結(jié)構(gòu)、大的比表面積是該材料性能優(yōu)異的主要原因。這項工作為通過空間分隔效應(yīng)調(diào)控顆粒尺寸提供了參考，對深入理解納米催化劑尺寸-性能關(guān)系具有借鑒作用。

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圖3. 雙金屬ZnCo-ZIFs 制備高效電催化劑

4. Challenges in Zinc Electrodes for Alkaline Zinc-Air Batteries: Obstacles to Commercialization. Zequan Zhao, Xiayue Fan, Jia Ding, Wenbin Hu, Cheng Zhong,* Jun Lu.* ACS Energy Lett. 2019, 4, 2259-2270.

簡介：可持續(xù)能源技術(shù)的發(fā)展是實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長、構(gòu)建和諧社會的重大挑戰(zhàn)。近來，金屬空氣電池作為一種環(huán)保能源技術(shù)，由于其理論能量密度遠(yuǎn)高于鋰離子電池，有望成為下一代電化學(xué)儲能電池。在各種金屬空氣電池技術(shù)中，鋅空氣電池因其能量密度高、成本低、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而具有廣闊的發(fā)展前景。鋅空氣電池的陰極活性物質(zhì)是來自大氣中的氧，它是取之不盡的。一次鋅空氣電池目前已上市，并已成功地應(yīng)用于低電流電器設(shè)備中，如助聽器。開發(fā)可充電的鋅空氣電池，在過去的十年中，研究人員已經(jīng)探索了一些低成本、高容量的正極和負(fù)極材料，用于開發(fā)可充電的鋅空氣電池。二次鋅空氣電池已經(jīng)在儲能設(shè)備和電動汽車上得到了初步應(yīng)用，但到目前為止，二次鋅空氣電池在大規(guī)模商業(yè)化進(jìn)程上仍有很大的改進(jìn)空間。

本文總結(jié)了限制可充電鋅空氣電池中鋅陽極存在的問題，并結(jié)合當(dāng)前的相關(guān)學(xué)術(shù)研究，指明了鋅空氣電池陽極未來的發(fā)展方向。該工作通過分析鋅電極在電池使用過程中所存在的鈍化、枝晶生長和析氫腐蝕反應(yīng)等關(guān)鍵問題對可充電鋅空氣電池的充放電性能，在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上展望了克服鋅負(fù)極問題的關(guān)鍵途徑，為未來二次鋅空氣電池的商業(yè)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

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圖4. 鋅-空氣電池發(fā)展方向與應(yīng)用前景

5. Porous nanocomposite gel polymer electrolyte with high ionic conductivity and superior electrolyte retention capability for long-cycle-life ?exible zinc–air batteries. Xiayue Fan, Jie Liu, Zhishuang Song, Xiaopeng Han, Yida Deng, Cheng Zhong,* Wenbin Hu.* Nano Energy 56 (2019) 454–462.

簡介：柔性鋅空氣電池由于其高的理論能量密度（1086 Wh kg^–1），低成本和環(huán)境友好性的特點(diǎn)，是一種十分具有發(fā)展前景的儲能器件。柔性鋅空氣電池一般由鋅陽極、固態(tài)/半固體電解質(zhì)、空氣陰極和封裝材料組成。其中，半固態(tài)/固態(tài)電解質(zhì)起著電極之間的離子傳輸作用，其離子傳導(dǎo)率、界面接觸等性質(zhì)將顯著影響柔性鋅空氣電池的性能包括循環(huán)壽命，倍率特性和功率輸出等。近年來，聚乙烯醇基堿性聚合物電解質(zhì)（PVA–KOH）由于制備簡單、化學(xué)穩(wěn)定性好而受到了廣泛關(guān)注，但是鋅空氣電池獨(dú)特的半開放結(jié)構(gòu)對PVA–KOH電解質(zhì)體系的保水性、離子傳導(dǎo)能力提出了挑戰(zhàn)。因此，具有高保濕性、高離子傳導(dǎo)率保持性的新型聚合物電解質(zhì)的開發(fā)成為突破柔性鋅空氣電池領(lǐng)域一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)的研究重點(diǎn)。由傳統(tǒng)PVA–KOH聚合物電解質(zhì)體系組裝的鋅空氣電池具有以下問題：（1）由于PVA–KOH聚合物電解質(zhì)中KOH的濃度較低而導(dǎo)致低的離子傳導(dǎo)率，（2）由于PVA的交聯(lián)結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致較為致密的聚合物基體從而使聚合物電解質(zhì)的吸液性較差，（3）由于鋅空氣電池的半開放結(jié)構(gòu)而使空氣電極一側(cè)水分易蒸發(fā)而對聚合物電解質(zhì)的保濕性提出挑戰(zhàn)。

為了解決上述問題，本文制備了一種多孔結(jié)構(gòu)的PVA來改善其聚合物電解質(zhì)總體的吸液性，另一方面，通過引入表面具有羥基的二氧化硅納米顆粒以提高電解質(zhì)的保濕性（圖4）。并且，通過改變納米二氧化硅顆粒的引入量，獲得了具有最佳添加量（5 wt.%）的多孔納米二氧化硅復(fù)合PVA基聚合物電解質(zhì)。該電解質(zhì)表現(xiàn)出優(yōu)異的離子電導(dǎo)率（57.3 mS cm^–1）和電解質(zhì)保持能力以及良好的熱學(xué)和機(jī)械性能，使用該電解質(zhì)組裝的柔性鋅空氣電池表現(xiàn)出長達(dá)48小時的優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，穩(wěn)定的放電性能和較高的功率輸出。更值得一提的是，使用這種多孔納米二氧化硅復(fù)合PVA基聚合物電解質(zhì)組裝的柔性鋅空氣電池可以為多種電子裝置提供動力，同時可以承受各種彎曲條件的變形而沒有任何性能降低。

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圖5. 柔性鋅空氣電池的組裝示意圖和多孔納米二氧化硅復(fù)合PVA基聚合物電解質(zhì)的制備方法及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)

6. Long-battery-life flexible zinc–air battery with near-neutral polymer electrolyte and nanoporous integrated air electrode. Yuan Li, Xiayue Fan, Xiaorui Liu, Shengxiang Qu, Jie Liu, Jia Ding, Xiaopeng Han, Yida Deng, Wenbin Hu, Cheng Zhong.* J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 25449–25457.

簡介：柔性和可穿戴電子設(shè)備的迅速發(fā)展推動了對柔性電池的需求，鋅空氣電池因具高理論能量密度，環(huán)境友好特性和低成本等優(yōu)勢而引起了廣泛的關(guān)注。但是，傳統(tǒng)堿性鋅空氣電池的應(yīng)用受到（1）鋅陽極腐蝕和（2）枝晶生長以及（3）電解質(zhì)快速碳酸鹽化等問題的嚴(yán)重限制。

本文報道了一種基于近中性凝膠聚合物電解質(zhì)的新型鋅空氣電池。該電解質(zhì)具有較好的保水性和高離子電導(dǎo)率。相比于傳統(tǒng)堿性電池體系，本文中性鋅空氣電池表現(xiàn)出更好的環(huán)境友好性和鋅電極耐腐蝕性，并且可以有效避免碳酸鹽化問題。此外，利用具有擴(kuò)大的界面接觸面積和催化部位的集成納米孔空氣陰極，其顯示出優(yōu)異的柔韌性和高強(qiáng)度。基于以上優(yōu)點(diǎn)，本文基于近中性凝膠聚合物電解質(zhì)的鋅空氣電池在初始狀態(tài)下以及封裝保存10天后，可實現(xiàn)70小時的循環(huán)壽命，相比于堿性電解質(zhì)體系，電池的循環(huán)壽命以及儲存壽命均顯著提高。本文的柔性鋅空氣電池還可以根據(jù)應(yīng)用的形狀和尺寸進(jìn)行組裝，以滿足各種應(yīng)用的空間和能量需求，并且在不同的彎曲條件下電池仍可以穩(wěn)定工作而不會降低性能。

2019年度天津大學(xué)胡文彬教授團(tuán)隊在能源電池材料領(lǐng)域成果總結(jié)

圖6. 電池結(jié)構(gòu)示意圖，中性鋅空氣電池反應(yīng)機(jī)制以及電池充放電循環(huán)性能

7. Recent advances and challenges in divalent and multivalent metal electrodes for metal–air batteries. Yangting Sun, Xiaorui Liu, Yiming Jiang, Jin Li, Jia Ding, Wenbin Hu, Cheng Zhong.* J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 18183.

簡介：金屬空氣電池（MAB）具有極高的理論能量密度，并且在成本、環(huán)保性和安全性方面具有優(yōu)勢，因此近年來受到了廣泛的關(guān)注。MAB的性能與其金屬電極密切相關(guān)，枝晶、形變、腐蝕、鈍化等問題嚴(yán)重制約了MAB的發(fā)展和商業(yè)化。目前研究較多的金屬電極材料除了Li、Na、K等堿金屬，還有Zn、Al、Mg、Fe等二價或多價金屬。這些不同金屬電極工作時遇到的問題有相似也有差異，因此，系統(tǒng)性地總結(jié)不同金屬電極面臨的挑戰(zhàn)以及相應(yīng)的應(yīng)對策略和研究進(jìn)展是非常必要的。

本文系統(tǒng)闡述了金屬空氣電池中金屬電極面臨的瓶頸問題以及應(yīng)對這些問題的最新研究進(jìn)展。本文重點(diǎn)關(guān)注了Zn、Al、Mg、Fe等常見金屬空氣電池，從金屬電極的角度比較了這幾種體系的優(yōu)勢和短板。通過歸納腐蝕、鈍化、枝晶等問題以及相應(yīng)的調(diào)控策略在這些金屬電極中的相似和差異，可以更好地指導(dǎo)未來研究。此外，由于金屬電極的性能與電解質(zhì)密不可分，本文對致力于通過改進(jìn)電解質(zhì)來提升金屬電極性能的研究也進(jìn)行了總結(jié)。

2019年度天津大學(xué)胡文彬教授團(tuán)隊在能源電池材料領(lǐng)域成果總結(jié)

圖7.（a）金屬電極分類，（b）電解質(zhì)分類，（c）水系和非水系金屬空氣電池中金屬電極面臨的典型問題，（d）枝晶、形變、腐蝕、鈍化等金屬電極常見問題的示意圖

團(tuán) 隊介紹

胡文彬教授：博士生導(dǎo)師，國務(wù)院政府津貼獲得者，現(xiàn)任天津大學(xué)材料學(xué)院院長。國家杰出青年基金獲得者、國家萬人計劃領(lǐng)軍人才，國家科技部“863”計劃新材料領(lǐng)域主題專家組成員，長期從事關(guān)鍵能源材料及表界面科學(xué)與工程研究，是科技部及天津市重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊負(fù)責(zé)人。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物發(fā)表SCI收錄論文300余篇，出版著作或教材4部。獲得國家授權(quán)發(fā)明專利50余項。作為第一完成人，獲得國家科技進(jìn)步二等獎1項、省部級一等獎3項。先后任中國材料研究學(xué)會青年委員會高級理事、腐蝕與防護(hù)學(xué)會常務(wù)理事，任Science China Materials、無機(jī)材料學(xué)報、中國有色金屬學(xué)報等學(xué)術(shù)期刊編委。

鄧意達(dá)教授：博士生導(dǎo)師，2006年獲上海交通大學(xué)博士學(xué)位，長期從事金屬微/納功能材料的結(jié)構(gòu)控制與功能調(diào)控研究，先后主持科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃課題2項、國家自然科學(xué)基金面上2項、青年1項等科研項目20余項。累計發(fā)表SCI論文132篇，他引2400余次，ESI高被引論文10篇。研究成果獲國家科技進(jìn)步二等獎1項(第五位)和省部級科技進(jìn)步一等獎2項。

鐘澄教授：博士生導(dǎo)師。2004年獲復(fù)旦大學(xué)學(xué)士學(xué)位，2009年獲復(fù)旦大學(xué)博士學(xué)位。入選國家萬人計劃青年拔尖人才、國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金、天津市杰出青年科學(xué)基金等人才計劃。主持國家重點(diǎn)研發(fā)計劃子課題、國家自然科學(xué)基金面上項目等。任Frontiers in Chemistry副主編，International Journal of Minerals Metallurgy and Materials編委。圍繞電池電化學(xué)和電化學(xué)冶金方面，在Chem. Soc. Rev., Nature Comm. Adv. Mater., ACS Energy Letters, Adv. Energy Mater., Angew. Chem., Int. Ed., ACS Nano等刊物發(fā)表SCI收錄論文130余篇，出版英文著作1部。獲得國家授權(quán)發(fā)明專利10余項，并有多項專利獲得轉(zhuǎn)讓。

丁佳教授：博士生導(dǎo)師，入選海外高層次人才引進(jìn)計劃青年項目。圍繞電化學(xué)儲能關(guān)鍵材料與先進(jìn)技術(shù)方向展開長期深入的研究，以第一/通訊作者在Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Chem. Rev.、ACS Nano、Angew. Chem., Int. Ed.、Adv. Energy Mater.等國際知名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文30余篇，8篇入選ESI熱點(diǎn)論文和高被引論文，引用3000余次。申請美國專利6項，授權(quán)1項。應(yīng)邀擔(dān)任包括 Nat. Commun.， Adv. Energy Mater.在內(nèi)的化學(xué)與材料領(lǐng)域國際學(xué)術(shù)期刊審稿人。

韓曉鵬副教授：2015年于南開大學(xué)獲博士學(xué)位，2019年在香港科技大學(xué)做訪問學(xué)者。主要從事能源微納材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控制備及器件性能研究，主持國家自然科學(xué)基金面上、青年等項目，在Nature Commun.、Adv. Mater.、Angew. Chem., Int. Ed.等期刊發(fā)表SCI論文100余篇，被引4600余次，ESI高被引17篇，h-index=35；申請國家發(fā)明專利20余項，入選中國科協(xié)青年托舉計劃，擔(dān)任Front. Chem.期刊客座編輯，獲天津市自然科學(xué)一等獎。

陳亞楠副教授：2017年獲北京科技大學(xué)/美國馬里蘭大學(xué)冶金工程/材料學(xué)博士學(xué)位，2017~2019年入選清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院高精尖創(chuàng)新中心卓越學(xué)者。2019年5月入選“北洋學(xué)者”計劃，擔(dān)任天津大學(xué)材料學(xué)院副教授。主要從事新型材料制備及其在能源、環(huán)境、生物中的應(yīng)用。主持重大研究計劃（培育項目）等。現(xiàn)已在Nature Energy、Nature Comm.、Science Advances、JACS、PNAS、Adv. Mater.等期刊發(fā)表研究論文近50篇，其中以第一/通訊作者在高影響力期刊（IF>10）上發(fā)表研究論文20余篇，論文引用2100余次，多篇論文入選高被引論文。申請美國專利4項，國內(nèi)專利多項。

劉杰講師：2015年畢業(yè)于上海交通大學(xué)，獲得材料學(xué)專業(yè)工科博士學(xué)位。2015年12月至天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院從事博士后研究工作。2017.2月至今留任天津大學(xué)講師。主要進(jìn)行新能源材料形態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)控及性能研究。先后承擔(dān)國家自然科學(xué)基金青年基金、企業(yè)委托課題等項目。

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