2022年4月18日以來，武漢理工大學麥立強教授團隊與其他老師合作半個月左右連續發表5篇頂刊，包括AM、ACS Energy Lett.、Nano Energy、ACS Nano、EEM等，下面小編簡單匯總了這5項重要成果，以供參考！1
EEM：用于增強氧還原和醇氧化活性的銅鎳硫化物的界面和空位工程
合理設計和構建用于氧還原和醇氧化反應（ORR，AOR）的高效非貴金屬電催化劑對于直接氧化堿性燃料電池、金屬-空氣電池和涉及氫氣和增值有機物產生的水電解系統的發展至關重要，但它們仍然是一個巨大的挑戰。武漢理工大學麥立強教授、趙焱教授等通過將具有豐富異質界面和硫空位的CuS/NiS2納米顆粒錨定在石墨烯（Cu1Ni2-S/G）上，制備了一種雙功能電催化劑，用于ORR和AOR。得益于強界面耦合和硫空位調節之間的協同效應，Cu1Ni2-S/G實現了顯著增強的ORR活性和長期穩定性。同時，當乙醇用作AOR的氧化劑時，在10 mA cm-2的電流密度下實現了超低電位（1.37 V），同時為乙酸乙酯生產提供了96%的高法拉第效率。此外，Cu1Ni2-S/G還表現出對其他醇類電氧化過程的催化活性，表明其多功能性。這項工作不僅突出了通過界面和空位工程的協同組合來定制催化活性的可行策略，而且為構建自驅動生物質電催化系統以在環境條件下產生增值有機產品和氫氣開辟了新途徑。圖1 Cu1Ni2-S/G的制備和表征圖2 電催化ORR活性圖3 電催化EOR活性和乙醇電解池性能Interfacial and Vacancies Engineering of Copper Nickel Sulfide for Enhanced Oxygen Reduction and Alcohols Oxidation Activity. Energy & Environmental Materials 2022. DOI: 10.1002/eem2.124092
ACS Energy Lett.：雙功能兩性離子層實現高可逆鋅負極
鋅金屬負極存在嚴重的枝晶問題和鈍化副產物，限制了鋅離子電池的實際應用。武漢理工大學麥立強教授、徐林研究員等將雙功能多兩性離子液體（PZIL）設計為一種新型離子遷移層，以抑制鋅枝晶和副反應。一方面，PZIL層上的兩性離子官能團引導Zn離子分布以調節Zn的沉積行為。另一方面，兩性離子基團與水分子之間的緊密結合可以在鋅負極表面建立一個H2O-poor界面，以避免副反應。基于上述兩個功能，采用PZIL層改性Zn的對稱電池表現出穩定的沉積/剝離性能（1 mA cm-2下2600 h）和低可逆沉積電位（~50 mV）。兩性離子雙功能層的概念將為鋅離子電池以及其他電池系統的可逆負極開辟一條新途徑。圖1 PZIL層的作用示意圖2 半電池性能圖3 PZIL-Zn//MnO2/CNT全電池性能Zwitterionic Bifunctional Layer for Reversible Zn Anode. ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.2c001243
ACS Nano：胺官能化碳基鉀負極助力鉀離子全電池8000次循環！
由于低成本、低標準氧化還原電位和高鉀儲量，鉀金屬電池被認為是商用LiFePO4電池的重要替代品，在電網規模儲能系統中具有巨大潛力。然而，鉀金屬負極上的鉀枝晶生長、大體積變化和不穩定的固體電解質界面（SEI）阻礙了其應用。武漢理工大學麥立強教授、北京大學龐全全教授、鄭州大學牛朝江教授等提出了一種簡單有效的策略，通過碳支架的胺官能化，以在幾秒鐘內實現快速熔融鉀注入，來構建無枝晶且實用的碳基鉀復合負極。在實驗和理論計算的基礎上，作者發現高度親鉀的胺基會立即將碳支架從非潤濕轉變為潤濕再到鉀化。另外，碳布基鉀復合負極（K@CC）可以適應體積波動，提供豐富的成核位點，降低局部電流密度，實現具有穩定SEI的非樹枝狀形態。因此，制備的K0.7Mn0.7Ni0.3O2|K@CC全電池在1 A g-1的高電流下顯示出優異的倍率性能和超過8000次循環（68.5%保持率）的超長壽命。圖1 K@CC的制備圖2 K@CC復合電極在反復鍍K/脫K后的形貌演變圖3 全電池性能Amine-Wetting-Enabled Dendrite-Free Potassium Metal Anode. ACS Nano 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c014324
可溶性（多）硫化物的溶解和積累引起的穿梭效應嚴重影響鋰硫（Li-S）電池的反應過程和循環性能。最有效的策略之一是進行隔膜修飾。但隔膜改性層的吸附和催化機理會導致多硫化物的不連續轉化和活性物質的損失。武漢理工大學麥立強教授、許絮副教授、常剛剛副教授等采用一種新的方法制備了二維雙金屬中心Zn/Co-ZIF納米片，首次解決了這個尚未解決的問題。通過調節金屬中心位點，ZIF納米片轉化（多）硫化物的能力大大提升。此外，基于ZIF改性層和正極之間導電性的差異，實現了鋰（多）硫化物向正極的連續高效轉化和定向沉積。結果，基于功能性隔膜的電池在0.5 C時可提供高達1304 mAh g-1的初始容量，在3 C時可提供788 mAh g-1的優異倍率性能。即使在2 C的電流密度下， 在1000次循環中的容量衰減率也僅為每個循環0.025%。該工作將極大地促進MOF材料的制備及其在鋰硫電池中的應用，進一步為改性層和正極設計提供新思路。圖1 材料制備及表征圖2 催化性能研究圖3 Li-S電池性能The continuous efficient conversion and directional deposition of lithium (poly)sulfides enabled by bimetallic site regulation. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107332
