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化材学院杨应奎教授团队在聚合物基能源材料领域取得系列进展


为应对全球能源危机和生态环境污染的严峻挑战、赋能绿水青山和达成碳中和目标,能源是主战场,电力是主力军,电化学能源是其重要载体。其中,电极材料决定着电化学能源的服役性能与成本效益,目前以金属化合物、贵金属等非有机材料为主,其未来面临能量受限、资源枯竭、成本高、回收难等挑战。以有机聚合物为电极材料兼具资源丰富、结构可调、理论容量高、成本低、易回收、可再生等优点,但仍存在导电性差、实际容量小、输出电压低、稳定性差等问题,难以满足器件高能量、大功率、长循环的应用要求。近年来,我校化材学院杨应奎教授团队针对上述问题展开系统研究,在聚合物基能源材料领域取得了重要进展。

2020年以来,团队创新成果主要包括三方面:一、本征型聚合物电极材料:通过调节活性中心(Mater. Today 2021, 50, 170; 影响因子IF 26.9)和链结构(Energy Environ. Mater. 2022, DOI: 10.1002/eem2.12275; IF 13.4),结合Clar芳香理论(J. Mater. Chem. A 2021, 9, 20985; IF 14.5)调制电子效应(Nano Energy 2020, 70, 104525; IF 19.1),调控拓扑结构(Renew. Sustain. Energy Rev. 2021, 147, 111247; IF 16.8)和聚集结构(ACS Nano 2020, 14, 14675; IF 18.0),协同提高正极电压、反应活性和能量密度,并阐述了本征结构与性能之间的构效关系(Adv. Sci. 2022, 9, 2103798; IF 17.5)。二、复合型聚合物电极材料:通过原位聚合方法提高碳纳米相的分散性、相容性和载荷转移能力(J. Mater. Chem. A 2022, 10, 5918),提出了原位反应成核诱发形成核壳异质结(J. Mater. Chem. A 2021, 9, 6962)、纳米杂化串晶(J. Mater. Chem. A 2021, 9, 10652)和三明治夹芯结构(Energy Environ. Mater. 2022, DOI: 10.1002/eem2.12399),构建三维电子/离子传导网络(Chem. Eng. J. 2022, 449, 137858; IF 16.7),充分暴露活性位点(J. Mater. Chem. A 2020, 8, 5882),调谐储能机制(Chem. Eng. J. 2020, 401, 126031),继而提高电极导电性、实际容量和循环性能。三、聚合物衍生纳米结构:通过空间限域聚合、软模板反应调控纳米结构和表/界面载荷输运能力Energy Environ. Sci. 2020, 13, 1743; IF 39.7),调制电子结构提高能量转换效率Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 1611; IF 16.8),结合化学掺杂与金属单原子负载提高反应活性Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2009197; IF 19.9协力多元分级复合结构提高电池能量密度和服役稳定性J. Mater. Chem. A 2021, 9, 13001),为发展高性能、低成本的纳米结构能源材料提供了新路径和新观点。

TOP期刊封面亮点论文

TOP期刊封面亮点论文。化材学院供图

据悉,杨应奎教授于2016年入职我校以来,带领团队获批国家基金7项,并入选湖北省创新群体;以通讯作者在TOP期刊上发表SCI论文42篇,包括IF>10论文30篇、封面论文11篇,产生了较大的学术影响力。此外,联合广东企业创建石墨烯研发中心,组建了佛山蓝海人才计划创新创业团队,新获发明专利授权16项,完成技术转化3项;依托团队技术创立公司入选国家高新技术企业,开发了导电浆料、热管理膜、光伏浆料和表面处理剂等系列新产品,产生了良好的经济效益和社会效益。


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