材料学院杨建平研究员课题组在资源环境材料方向取得进展

发布人: 星禧发布时间: 2018-09-03 浏览次数:

近日，我校材料科学与工程学院杨建平特聘研究员课题组的最新工作以“Recent progress on sodium ion batteries: potential high-performance anodes”为题于2018年7月发表在Energy & Environmental Science (2018, DOI: 10.1039/c8ee01023d, 影响因子30.067) 上。

在全球能源与环境问题日益严峻的情况下，开发高效、清洁、可再生新能源的任务变得十分迫切。锂离子电池因能量密度大、循环寿命长、工作电压高、自放电小、工作温度范围宽及无记忆效应等优点，近年来，在电子设备、交通工具、清洁能源储存等应用中受到广泛关注。但高成本一直是制约锂离子电池发展的瓶颈之一。随着锂离子电池逐渐应用于电动汽车，锂资源需求量大大增加，价格随之不断上升，且锂资源储量有限、全球分布不均，这些因素将会制约具有稳定性能的锂离子电池大规模发展。因而，研究高性能且资源丰富的储能材料对人类社会实现可持续发展具有重要意义。与锂相比，钠资源储量十分丰富，约占地壳储量的2.64%，是地壳中储量第六丰富的元素，且分布广泛、提炼简单。所以，近十年来，利用钠离子实现反复充放电的二次电池得到国内外储能领域研究人员的广泛关注，并且已经取得了显著的进展，但还有待改进，以实现钠离子电池在能量/功率密度和长循环稳定性方面的商业化。

文章综述了钠离子电池负极材料的最新进展，包括各种有前景的高性能负极材料，如金属/合金、磷/磷化物、氧化物/硫化物/硒化物等。讨论了不同材料的储钠机理，电化学性能、结构和成分优化，及目前钠离子电池面临的挑战和改进方法。尽管还存在巨大的挑战，但我们相信，经过深入研究，成本低、寿命长的钠离子电池将很快实现大规模的储能商业化应用。

该综述由材料学院李丽博士（第一作者）、杨建平研究员（通讯作者）、南京工业大学邵宗平教授（通讯作者）和澳大利亚伍伦贡大学郭再萍教授（通讯作者）共同完成。

近一年以来，杨建平研究员、罗维副研究员、江莞教授研究团队在资源环境材料方向，围绕着功能材料的结构设计、功能集成及在能源存储、资源利用和环境修复等应用，取得了一系列进展和成果：

1）深入分析了非对称功能材料的可控制备方法及其可裁剪的有机-有机、无机-无机和有机-无机组成结构，并总结非对称功能材料在微-纳马达催化自驱动、界面催化和光催化等催化领域的应用。成果发表在材料和工程领域知名期刊Nano Today(2018, DOI: 10.1016/j.nantod.2018.08.009, 影响因子17.753)上；

2)系统地介绍了二元铜硫族化合物纳米结构的合成策略，纳米材料维度结构和化学计量比与材料性能之间的内在联系，以及它们在能源转换、能量存储和生物热疗方面相关的应用，成果发表在工程领域知名期刊Nanoscale (2018, 10, 15130)上；

3)利用孔道限域技术实现高活性纳米材料的复合，广泛的应用于水体中含硒污染物和重金属离子的吸附去除，不仅降低了环境吸附剂的用量而且可以有效的回收水体中重金属资源并可用于催化反应。相关成果发表在化学领域知名期刊Chemical Communications (2018, 54, 5887) 和Chemistry-A European Journal (2018, DOI: 10.1002/chem.201803433)上;

4)提出并发展了自组装限域三元催化剂应用于低温选择性催化还原氮氧化物，该技术克服了多元催化剂设计过程中催化剂颗粒分散性与尺寸不均的问题，显著降低了废气低温脱硝的温度、提高了氮气选择性，极大推动了废气低温脱硝催化剂的工程化应用。相关成果发表在化学领域知名期刊Chemical Communications (2018, 54, 3783)上；

这些研究工作获得纤维材料改性国家重点实验室人才引进和培养基金，东华大学特聘研究员启动经费，国家自然科学基金，上海市自然科学基金和上海市浦江人才计划，上海市东方学者特聘教授奖励计划等的支持。