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近日，國際能源頂級刊物《Advanced Energy Materials》（影響因子：29.368）在線刊登了我校趙世強副教授第一作者的研究論文“Advancing Performance and Unfolding Mechanism of Lithium and Sodium Storage in SnO₂ via Precision Synthesis of Monodisperse PEG-Ligated Nanoparticles”（聚乙二醇接枝單分散二氧化錫納米顆粒的精準(zhǔn)合成及儲鋰/鈉性能提升和儲能機理探究），溫州大學(xué)王舜副校長與佐治亞理工學(xué)院（美國）林志群教授為通訊作者，該研究工作受到國家自然科學(xué)基金項目（21905208）的資助。

《Advanced Energy Materials》(《先進能源材料》)是由Wiley Online Library出版發(fā)行的國際頂級期刊，是全球能源研究領(lǐng)域最具權(quán)威和影響力的學(xué)術(shù)期刊之一。 

探索電極材料電化學(xué)反應(yīng)的活性提升策略及儲能過程機理一直是電池研究領(lǐng)域的關(guān)鍵課題。二氧化錫（SnO₂）是一種高容量鋰/鈉離子電池負極材料，理論儲鋰容量高達1494 mAh/g，是商用石墨負極的約4倍，且具有成本低、易制備、環(huán)境友好、工作電壓適中等突出優(yōu)點。然而，常規(guī)結(jié)構(gòu)SnO₂具有差的導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，且在電池充放電反應(yīng)過程中Sn相會逐漸粗化為大尺寸顆粒，引起電極材料電化學(xué)反應(yīng)活性的退化，導(dǎo)致電池容量快速衰減。此外，SnO₂的儲鈉機理至今尚不非常明確。 

在本文工作中，研究團隊基于前期發(fā)表的論文Advanced Energy Materials，2020，10，2070027（趙世強副教授為第一作者）中提出的抑制Sn粗化的“物理屏障、孔隙邊界、異質(zhì)界面”三種策略，創(chuàng)造性地以聚丙烯酸-嵌段-聚乙二醇（star-like PAA-b-PEG）星型嵌段共聚物為限域納米反應(yīng)器，實現(xiàn)了4納米均一粒徑SnO₂顆粒的精準(zhǔn)合成。利用顆粒表面接枝的PEG與氧化石墨烯（GO）上羥基、環(huán)氧基、羧基等功能基團間的氫鍵作用，將SnO₂@PEG納米顆粒均勻錨嵌在GO表面，經(jīng)逐層堆疊后獲得SnO₂@PEG-GO層狀復(fù)合材料。研究證實，納米尺度SnO₂具有超高儲鋰儲鈉電化學(xué)反應(yīng)活性，PEG和GO分別作為離子和電子導(dǎo)體顯著提升導(dǎo)電性，且PEG和GO分別作為納米和微米層級的物理屏障高效抑制Sn粗化，使SnO₂@PEG-GO展現(xiàn)出超高容量和杰出循環(huán)性能。值得關(guān)注的是，該工作利用高分辨電子顯微鏡、X射線光電子能譜、Raman散射光譜等系列表征手段，詳細闡述了SnO₂的三步可逆儲鋰反應(yīng)過程，并首次證實了SnO₂的儲鈉過程主要依賴于SnO和Sn之間的可逆電化學(xué)反應(yīng)。該研究成果將對新型高容量電極材料的設(shè)計合成和儲能機理研究具有一定借鑒意義。  

趙世強副教授長期致力于堿金屬離子電池高性能電極材料的設(shè)計合成、性能提升和儲能機理研究，主持國家自然科學(xué)基金項目1項，至今已發(fā)表33篇SCI論文，含影響因子20以上論文8篇，影響因子10以上論文15篇，SEI一區(qū)論文24篇，3篇ESI高被引，4篇期刊封面，累計被引用2050余次(H因子20)，其中第一作者代表性研究成果發(fā)表在Advanced Energy Materials（IF=29.368，3篇）和ACS Energy Letters（IF=23.101）等期刊上，參與SCI論文審稿280余篇，擔(dān)任《Nano Research Energy》期刊青年編委會成員、《Materials》期刊能源主題編輯和電池?？妥骶帯⒌诹鶎谩皣H材料工程與先進制造技術(shù)會議2022 MEAMT”能源存儲材料方向程序委員會主席等學(xué)術(shù)職務(wù)，目前擔(dān)任化學(xué)系副主任、能源化學(xué)專業(yè)負責(zé)人、招生與就業(yè)處跟崗“三強”干部。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202201015

課題組主頁：http://chem.wzu.edu.cn/info/1022/23255.htm   

科研團隊主頁：http://carbonenergygroup.wzu.edu.cn/index.htm  

參考資料：http://chem.wzu.edu.cn/info/1058/27512.htm