舒洪波教授在锂硫电池关键电极材料及其结构调控方面取得重要进展

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近期，我院舒洪波教授课题组在锂硫电池关键电极材料及其结构调控方面取得重要进展，在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）等国际顶级期刊连续发表高水平研究成果。
       最新的成果2021年4月发表于材料领域国际顶级期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials, 1区Top期刊, IF: 16.836），题为“层次结构NiMoO4纳米片锚定N-S掺杂碳布作为双向催化剂以加速锂硫电池的多硫化锂转化”(NiMoO4 nanosheets anchored on N-S doped carbon clothes with hierarchical structure as a bidirectional catalyst toward accelerating polysulfides conversion for Li-S battery)。锂硫电池因其高理论比容量(1675 mAh g-1)和低成本(约150 $ T-1)，被认为是最具发展前景的新一代储能系统之一，然而，严重的穿梭效应和缓慢的反应动力学限制其应用化进程。本课题组通过“一筹钼展”策略，率先提出引入富电子Mo原子构筑NiMoO4纳米片锚定N-S掺杂碳布的3D层次结构NiMoO4@NSCC自支撑电极，用作高效锂硫电池双向催化剂。通过DFT计算结合实验表征发现，引入的富电子Mo原子调整了双金属氧化物的电子结构，延长Li2S的键长和降低其分解能垒，同时延长Li2S4的S-S键长、减小多硫化锂的Gibbs自由能，有利于提高多硫化锂氧化反应和还原反应动力学，从而实现多硫化锂转化的双向催化，显示优异的电化学性能。本工作得到裴勇教授和王先友教授的指导与支持。该成果被“能源学人”等平台高度评价和报道。

(NiMoO4@NSCC/S双向催化多硫化锂转化的机理示意图)

       2020年12月舒洪波教授指导研究生孙婷婷在《美国化学会应用材料与界面》（ACS Applied Materials & Interfaces, 1区Top期刊, IF:8.456）期刊上发表题为“高效电催化的多孔NiCo2S4纳米针阵列用作高硫载锂硫电池的自支撑宿主（Porous NiCo2S4 Nanoneedle Arrays with Highly Efficient Electrocatalysis Anchored on Carbon Cloths as Self-Supported Hosts for High-Loading Li–S Batteries）” 该研究协同发挥氮硫掺杂碳布的丰富孔结构和高导电性，以及NiCo2S4阵列的良好吸附和催化作用，实现高硫载下加速多硫化锂氧化还原反应动力学。
       2020年3月，舒洪波教授指导研究生周颖在《能源杂志》（Journal of Power Sources, 1区Top期刊, IF:8.247）上发表题为“花状Bi4Ti3O12/碳纳米管作为锂硫电池多硫化锂的储存和催化剂（Flower-like Bi4Ti3O12/Carbon nanotubes as reservoir and promoter of polysulfide for lithium sulfur battery）”。该研究通过铁电材料Bi4Ti3O12自发极化诱导产生内电场加速多硫化锂转化，同时加强对多硫化锂的吸附，抑制穿梭效应，并取得了显著效果，该成果受到同行专家高度评价。
       《先进功能材料》由德国Wiley-VCH出版社出版，是国际功能材料研究领域最具影响的顶级学术期刊。《美国化学会应用材料与界面》是由美国化学会出版的材料类综合性顶级期刊。《能源杂志》是由荷兰Elsevier出版的国际能源类的顶级期刊。
       舒洪波，教授，湖南省青年骨干教师，一直从事电化学能源储存与转化关键电极材料的结构设计、构筑与电化学特性研究。主持了国家重点研发项目子课题、国家自然科学基金、湖南省战略性新兴产业科技攻关项目等国家/省部级等项目7项，取得了良好的研究成果。以第一作者或通讯作者在Advanced Functional Materials, Journal of Materials Chemistry A、ACS Applied Materials & Interfaces和Journal of Power Sources等国际知名期刊上发表SCI文章30余篇，其中2篇进入ESI前1%高被引论文，获得国防科学技术进步奖三等奖。注重课堂教学和人才培养，获高等教育省级教学成果奖二等奖、省级教学竞赛二等奖，指导学生获湖南省第十三届研究生创新论坛二等奖省级奖励。
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       文章来源：湘潭大学