董全峰、洪文晶基于导电单分子耦合的“增强电极”及其应用

baozhang

我院董全峰教授课题组和洪文晶教授课题组合作，在电极界面反应基础研究中取得重要进展，相关研究成果以“An enhanced electrode via coupling with a conducting molecule to extend interfacial reactions”为题发表在Advanced Energy Materials上（DOI: 10.1002/aenm.202101156，封面文章）。
        集流体或电子导电网络是电化学装置中必不可少的组成部分。一般地，无论这些导电基体由什么材料构成，一旦形成后，就是固定的。其与电解液之间的界面在微观上是二维界面，这会限制电化学反应进行的程度。因此，在微观层面通过“导电分子”将二维的反应界面拓展成三维的反应空间，构建非传统意义上的新型电化学“界面”，形成所谓“增强电极”，实现电化学反应的“微观纵深扩展”。
       基于上述思想，该工作首次提出利用一种具有单分子导电能力的分子与电极耦合，形成增强型电极来“扩展”界面反应的概念。由于使用高度分散的导电单分子而非固定的导电剂，这种增强型电极具有“动态延伸”的性质。这种空间化的反应“界面”可以改变目前人们对电极界面和电极过程的认知，开辟电极反应的新领域。通过STM-BJ表征和DFT理论计算等方法研究了使用增强电极后电子传输路径改变的机理。并将这种增强电极应用于具有复杂多电子反应的锂硫电池体系中，起到了促进硫材料界面转换反应及改变产物沉积状态的作用，大幅的提升了锂硫电池的性能。

      该研究工作是在董全峰教授、郑明森教授和洪文晶教授的指导下，主要由我院已毕业2014级博士邓丁榕（现为集美大学教师）完成，理论计算部分由袁汝明副教授完成（共同第一作者），单分子电导测试部分由2018级博士生余培凯完成（共同第一作者），博士生薛飞、樊孝祥、雷杰、林晓东、硕士生张洁玲参与了部分工作。工作得到厦门大学范镜敏老师、集美大学吴启辉教授以及台湾交通大学张仍奎教授的大力帮助，研究工作得到了国家自然科学基金委（项目批准号：U1805254、U1705255、22005118、21773192、22072117）的资助。
       论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202101156


       文章来源：厦门大学
       董全峰，现任厦门大学化学系教授，厦大宝龙电池研究所所长。兼任国家高技术绿色材料发展中心客座研究员，中国电池工业协会常务理事，《电池》杂志编委，中国电子学会化学与物理电源委员会委员。长期致力于新型化学电源和储能材料的研究。主持完成了福建省产学研联合开发项目 “锂锰材料聚合物锂离子电池”、福建省重点项目“新型聚合物锂离子电池工艺技术的研发”、“863”项目“锂二次电池关键材料及其制备技术”等。作为主要骨干参加完成了信息产业部“固态（聚合物）锂离子电池开发与产业化项目”。现主持国家自然科学基金、“973”子项目、福建省化学电源科技创新平台建设等项目。
       洪文晶，优青，福建省闽江学者特聘教授，厦门大学化学化工学院教授、院长助理、化学工程研究所所长。2007年和2009年分别于厦门大学和清华大学取得本科及硕士学位，2013年于瑞士伯尔尼大学获得荣誉等级博士学位，2014年至2015年在瑞士伯尔尼大学担任研究组长，2015年11月起在厦门大学化学化工学院全职工作。主要致力于单分子器件和单分子尺度的催化和组装研究，以及精密科学仪器、先进控制系统和人工智能的应用研发。自2008年以来，在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等国际顶级期刊发表论文50余篇，并应邀作为通讯作者在Chem. Soc. Rev. 等期刊上发表综述4篇。