過渡金屬氧化物是國內(nèi)外電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)材料，具有高的理論容量，且儲(chǔ)量豐富，環(huán)境友好，易于制備，但是該類材料電導(dǎo)性能較差，在儲(chǔ)能過程中極易發(fā)生體積膨脹，導(dǎo)致其容量衰減快、循環(huán)穩(wěn)定性差，嚴(yán)重制約了其商業(yè)化應(yīng)用。

山東大學(xué)晶體材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室郝霄鵬教授研究團(tuán)隊(duì)在過渡金屬氮氧化物的設(shè)計(jì)方面取得新進(jìn)展，促進(jìn)了過渡金屬氧化物在能源存儲(chǔ)領(lǐng)域的應(yīng)用。

為此，郝霄鵬教授研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并制備了一系列金屬氧化物/氮氧化物核殼結(jié)構(gòu)。

利用核殼結(jié)構(gòu)界面形成的“過渡金屬氮氧層”（FeON、CoON、NiON和VON），來有效緩解金屬氧化物在充放電過程中體積膨脹的問題，并且極大地提高了復(fù)合材料的電導(dǎo)率。

同時(shí)，過渡金屬氮氧層表面的活性位點(diǎn)還可以進(jìn)一步促進(jìn)電化學(xué)氧化還原反應(yīng)。

該研究工作結(jié)合第一性原理計(jì)算方法，深入探討了氮氧層的形成提升復(fù)合材料性能的機(jī)理。

將該新型核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料應(yīng)用于超級(jí)電容器，其容量較復(fù)合之前提高了兩倍以上，循環(huán)穩(wěn)定性由原來的50%提升到94%。

該項(xiàng)研究工作發(fā)展了一種簡單、普適且高效的新策略以提升金屬氧化物的電化學(xué)性能，為制備其他高性能電極材料提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐，對促進(jìn)該類材料在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。

郝霄鵬研究團(tuán)隊(duì)多年來致力于電化學(xué)能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化的研究，取得了系列創(chuàng)新性研究成果，相關(guān)研究成果發(fā)表在Adv. Mater., Nano Energy, Appl. Catal. B:Environ., J. Mater. Chem. A, Small等國際著名期刊上。以上相關(guān)研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、山東省重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目和晶體材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大力支持。

研究成果以“Transition-Metal Oxynitride: A Facile Strategy for Improving Electrochemical Capacitor Storage”為題發(fā)表在在材料類一區(qū)頂級(jí)期刊Advanced Materials（IF=21.95）上。

文章第一作者為2015級(jí)博士研究生王守志，通訊作者為李妍璐副教授和郝霄鵬教授，山東大學(xué)為獨(dú)立完成單位。

Wang S, Li L, Shao Y, et al. Transition‐Metal Oxynitride: A Facile Strategy for Improving Electrochemical Capacitor Storage[J]. Advanced Materials, 2019: 1806088.