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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合成及儲鋰/鈉性能提升和儲能機理探究），溫州大學王舜副校長與佐治亞理工學院（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)威和影響力的學術(shù)期刊之一。 

探索電極材料電化學反應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具有差的導電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，且在電池充放電反應過程中Sn相會逐漸粗化為大尺寸顆粒，引起電極材料電化學反應活性的退化，導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器，實現(xiàn)了4納米均一粒徑SnO₂顆粒的精準合成。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層狀復合材料。研究證實，納米尺度SnO₂具有超高儲鋰儲鈉電化學反應活性，PEG和GO分別作為離子和電子導體顯著提升導電性，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之間的可逆電化學反應。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術(shù)職務(wù)，目前擔任化學系副主任、能源化學專業(yè)負責人、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