齐鲁工大本科生在国际权威期刊《Advanced Energy Materials》发表最新研究成果

近日，齐鲁工业大学（山东省科学院）化学与制药学部2021级本科生冯凯强作为第一作者在国际顶级期刊Advanced Energy Materials （影响因子：27.8）上发表了题为“Antioxidant Interfaces Enabled by Self–Deoxidizing and Self–Dehydrogenating Redox Couple for Reversible Zinc Metal Batteries”的研究论文。齐鲁工业大学（山东省科学院）化学与化工学院王晓博士和山东大学熊胜林教授为论文的通讯作者，齐鲁工业大学（山东省科学院）化学与化工学院为第一单位，山东大学化学与化工学院、四川大学高分子科学与工程学院和成都大学机械工程学院为合作单位。

水系锌电池凭借金属锌负极的诸多优点如高安全性、低成本、高理论容量（820 mAh/g和5855 mAh/cm3）和优异的化学稳定性受到了广泛的关注。水系锌电池的组装不需要手套箱，在空气氛围下即可完成，因此电解液中不可避免含有大量的溶解氧，进而加剧了循环过程中的锌腐蚀、析氢反应、枝晶生长和层状双氢氧化物副产物的累积，最终导致极低的锌利用率和短的循环寿命。为此，本研究另辟蹊径，在硫酸锌电解液中引入异抗坏血酸钠作为一种自除氧和自除氢的添加剂，共存的C₆H₇O₆–/C₆H₅O₆–氧化还原对可以自发捕捉电解液中的溶解氧，同时清除析出的氢气，充当了氧化还原缓冲剂的作用。光谱学和DFT计算证明了氧化还原对的亲锌性，有助于在锌表面形成疏水的双电层结构。C₆H₅O₆–阴离子具有低的LUMO值，在循环过程中有助于分解形成ZnCO₃主导的固体电解质界面（SEI）。该SEI诱导了沿（100）方向锌的优先还原、成核与生长，从而生成无枝晶、无腐蚀的锌沉积和优异的电化学性能（85.5%锌利用率下循环335h，循环1100h平均库伦效率99.7%以及实用条件下的全电池循环）。这项工作为高性能水系锌电池的电解液调控提供了新思路。

本研究得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省高校青年创新团队发展计划、山东省自然科学基金重点研究项目、校（院）科教产融合试点工程基础研究类项目培优基金、山东省大学生创新创业培养计划等项目和校（院）大型仪器开放共享管理平台、山东大学结构成分与物性测量平台、四川大学高分子科学与工程实验中心的支持。

冯凯强，山东滨州人，齐鲁工业大学化学与制药学部化学2021级学生，大一时进入王晓老师实验室开展新能源材料科研工作。2023年曾以第二作者在Advanced Energy Materials发表论文1篇。

王晓，讲师，博士，硕士生导师，分别于吉林大学、四川大学和山东大学获得材料学（高分子方向）的工学学士、硕士和博士学位，2021年9月加入化学与化工学院周国伟教授多孔材料制备技术及应用团队开展教学科研工作。主持国家自然科学基金、山东省自然科学基金、校（院）科教产融合试点工程基础研究类项目培优基金，以第一和通讯作者发表SCI论文十余篇，包括Nano Letters（2篇）、Advanced Energy Materials（2篇）、ACS Nano等材料与化学领域的顶级期刊，其中2篇ESI高被引论文。

熊胜林，山东大学特聘教授，国家级领军人才，自2018年以来连续入选全球高被引科学家。研究方向：能源材料化学，一直围绕在微纳尺度下如何实现新能源材料精准可控合成与组装的关键科学问题开展基础应用研究，尝试用简单的化学原理和合成策略，可控合成结构新颖的复合组装结构材料，将其应用在碱金属二次电池、锂硫二次电池、水系电池等领域。近五年以通讯作者在Angew。 Chem。， Adv。 Mater。， CCS Chem。， Sci。 Bull。， Nano Lett。， Adv。 Energy/Funct。 Mater。， Nano Res。， J。 Energy Chem。等主流刊物发表论文60余篇。论文总他引22000余次，H指数85。现在主持国家联合基金重点项目、山东省重大基础研究项目等课题。目前担任《中国化学快报》编委和《Journal of Energy Chemistry》执行编委。

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