2022年4月18日以来，武汉理工大学麦立强教授团队与其他老师合作半个月左右连续发表5篇顶刊，包括AM、ACS Energy Lett.、Nano Energy、ACS Nano、EEM等，下面小编简单汇总了这5项重要成果，以供参考！1
EEM：用于增强氧还原和醇氧化活性的铜镍硫化物的界面和空位工程
合理设计和构建用于氧还原和醇氧化反应（ORR，AOR）的高效非贵金属电催化剂对于直接氧化碱性燃料电池、金属-空气电池和涉及氢气和增值有机物产生的水电解系统的发展至关重要，但它们仍然是一个巨大的挑战。武汉理工大学麦立强教授、赵焱教授等通过将具有丰富异质界面和硫空位的CuS/NiS2纳米颗粒锚定在石墨烯（Cu1Ni2-S/G）上，制备了一种双功能电催化剂，用于ORR和AOR。得益于强界面耦合和硫空位调节之间的协同效应，Cu1Ni2-S/G实现了显著增强的ORR活性和长期稳定性。同时，当乙醇用作AOR的氧化剂时，在10 mA cm-2的电流密度下实现了超低电位（1.37 V），同时为乙酸乙酯生产提供了96%的高法拉第效率。此外，Cu1Ni2-S/G还表现出对其他醇类电氧化过程的催化活性，表明其多功能性。这项工作不仅突出了通过界面和空位工程的协同组合来定制催化活性的可行策略，而且为构建自驱动生物质电催化系统以在环境条件下产生增值有机产品和氢气开辟了新途径。图1 Cu1Ni2-S/G的制备和表征图2 电催化ORR活性图3 电催化EOR活性和乙醇电解池性能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.：双功能两性离子层实现高可逆锌负极
锌金属负极存在严重的枝晶问题和钝化副产物，限制了锌离子电池的实际应用。武汉理工大学麦立强教授、徐林研究员等将双功能多两性离子液体（PZIL）设计为一种新型离子迁移层，以抑制锌枝晶和副反应。一方面，PZIL层上的两性离子官能团引导Zn离子分布以调节Zn的沉积行为。另一方面，两性离子基团与水分子之间的紧密结合可以在锌负极表面建立一个H2O-poor界面，以避免副反应。基于上述两个功能，采用PZIL层改性Zn的对称电池表现出稳定的沉积/剥离性能（1 mA cm-2下2600 h）和低可逆沉积电位（~50 mV）。两性离子双功能层的概念将为锌离子电池以及其他电池系统的可逆负极开辟一条新途径。图1 PZIL层的作用示意图2 半电池性能图3 PZIL-Zn//MnO2/CNT全电池性能Zwitterionic Bifunctional Layer for Reversible Zn Anode. ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.2c001243
ACS Nano：胺官能化碳基钾负极助力钾离子全电池8000次循环！
由于低成本、低标准氧化还原电位和高钾储量，钾金属电池被认为是商用LiFePO4电池的重要替代品，在电网规模储能系统中具有巨大潜力。然而，钾金属负极上的钾枝晶生长、大体积变化和不稳定的固体电解质界面（SEI）阻碍了其应用。武汉理工大学麦立强教授、北京大学庞全全教授、郑州大学牛朝江教授等提出了一种简单有效的策略，通过碳支架的胺官能化，以在几秒钟内实现快速熔融钾注入，来构建无枝晶且实用的碳基钾复合负极。在实验和理论计算的基础上，作者发现高度亲钾的胺基会立即将碳支架从非润湿转变为润湿再到钾化。另外，碳布基钾复合负极（K@CC）可以适应体积波动，提供丰富的成核位点，降低局部电流密度，实现具有稳定SEI的非树枝状形态。因此，制备的K0.7Mn0.7Ni0.3O2|K@CC全电池在1 A g-1的高电流下显示出优异的倍率性能和超过8000次循环（68.5%保持率）的超长寿命。图1 K@CC的制备图2 K@CC复合电极在反复镀K/脱K后的形貌演变图3 全电池性能Amine-Wetting-Enabled Dendrite-Free Potassium Metal Anode. ACS Nano 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c014324
可溶性（多）硫化物的溶解和积累引起的穿梭效应严重影响锂硫（Li-S）电池的反应过程和循环性能。最有效的策略之一是进行隔膜修饰。但隔膜改性层的吸附和催化机理会导致多硫化物的不连续转化和活性物质的损失。武汉理工大学麦立强教授、许絮副教授、常刚刚副教授等采用一种新的方法制备了二维双金属中心Zn/Co-ZIF纳米片，首次解决了这个尚未解决的问题。通过调节金属中心位点，ZIF纳米片转化（多）硫化物的能力大大提升。此外，基于ZIF改性层和正极之间导电性的差异，实现了锂（多）硫化物向正极的连续高效转化和定向沉积。结果，基于功能性隔膜的电池在0.5 C时可提供高达1304 mAh g-1的初始容量，在3 C时可提供788 mAh g-1的优异倍率性能。即使在2 C的电流密度下， 在1000次循环中的容量衰减率也仅为每个循环0.025%。该工作将极大地促进MOF材料的制备及其在锂硫电池中的应用，进一步为改性层和正极设计提供新思路。图1 材料制备及表征图2 催化性能研究图3 Li-S电池性能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
