3月7日，我校化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院張道洪教授、李婷教授團(tuán)隊(duì)在轉(zhuǎn)換型儲鎂正極材料研究方面取得了重要研究進(jìn)展，研究成果以Favorable Orthorhombic Phase Cobalt Diselenide Cathode for Rechargeable Mg Batteries: Elucidating the Significant Impact of Crystal Structure on Conversion-Type Mg-Storage Reactions為題發(fā)表于國際著名期刊Advanced Functional Materials。化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院2022級碩士研究生張厚安為論文第一作者，張道洪教授、李婷教授和武漢大學(xué)徐飛副教授為論文通訊作者，中南民族大學(xué)為論文第一署名單位。

論文圖例。  化材學(xué)院供圖

本研究通過設(shè)計(jì)合成兩種具有不同晶體結(jié)構(gòu)的CoSe₂材料，系統(tǒng)揭示了晶體結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)換儲鎂反應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)以ZIF-67為前驅(qū)體硒化衍生制備了正交晶相o-CoSe₂和立方晶相c-CoSe₂。結(jié)構(gòu)表征發(fā)現(xiàn)，這兩種材料具有極為相似的微觀形貌與化學(xué)組成，但o-CoSe₂表現(xiàn)出更低的比表面積。儲鎂性能測試表明，o-CoSe₂在儲鎂容量、倍率性能、電荷轉(zhuǎn)移電阻以及固態(tài)Mg²⁺擴(kuò)散系數(shù)等方面均顯著優(yōu)于c-CoSe₂，展現(xiàn)出更高的儲鎂活性。機(jī)理表征結(jié)合理論計(jì)算進(jìn)一步揭示，o-CoSe₂與c-CoSe₂在儲鎂可逆性及反應(yīng)機(jī)制上存在顯著差異。具體而言，正交相CoSe₂在（010）晶面表現(xiàn)出更高的反應(yīng)活性，在放電過程中通過CoSe₂→Co₉Se₈→Co⁰/MgSe的多步轉(zhuǎn)化過程實(shí)現(xiàn)可逆儲鎂反應(yīng)，同時(shí)伴隨Se-Se鍵斷裂及Co³⁺/Co²⁺→Co⁰的協(xié)同氧化還原過程。相比之下，由于立方相緊密的空間原子排列的限制，c-CoSe₂無法形成中間相，僅發(fā)生部分Co³⁺/Co²⁺轉(zhuǎn)換，且Se-Se鍵的活性較低。該研究系統(tǒng)闡明了晶體結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)換型儲鎂反應(yīng)活性的關(guān)鍵影響，為設(shè)計(jì)多價(jià)離子轉(zhuǎn)換儲存電極提供了重要啟示，即在關(guān)注納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，還需充分考慮晶體結(jié)構(gòu)的作用。

張道洪教授領(lǐng)銜的超支化聚合物團(tuán)隊(duì)主要圍繞超支化聚合物“基礎(chǔ)理論-關(guān)鍵技術(shù)-工程化與應(yīng)用示范”創(chuàng)新鏈，聚焦新能源風(fēng)電與汽車用關(guān)鍵材料以及能源存儲與轉(zhuǎn)化材料開展基礎(chǔ)與應(yīng)用研究。 李婷教授長期從事電化學(xué)能源材料與新型二次電池技術(shù)研究，包括鋰離子電池、鈉離子電池與可充鎂電池等領(lǐng)域。

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https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202426006