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扬州大学庞欢教授团队 Angew：高熵纳米普鲁士蓝类似物族的制备及其锂硫电池性能研究

时间：2022-08-28 来源：浏览：

扬州大学庞欢教授团队 Angew：高熵纳米普鲁士蓝类似物族的制备及其锂硫电池性能研究

原创化学与材料科学化学与材料科学

化学与材料科学

微信号 Chem-MSE

功能介绍聚集海内外化学化工、材料科学与工程、生物医学工程领域最新科学前沿动态，与相关机构共同合作，发布实用科研成果，结合政策、资本、商业模式、市场和需求、价值评估等诸要素，构建其科技产业化协同创新平台，服务国家管理机构、科研工作者、企业决策层。

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迄今为止，以最初的高熵合金和随后的高熵氧化物为代表的大量高熵材料已被应用于电化学储能和催化等领域。然而，高熵纳米普鲁士蓝类似物 (PBA) 尚未引起锂硫 (Li-S) 电池材料领域的关注。过去将 PBA 作为Li-S电池中的硫主体的研究较少，事实上，PBA作为Li-S电池的载体材料具有以下优点。首先，作为路易斯酸位点，金属中心与带负电的多硫化物阴离子具有良好的亲和力，从而防止多硫化锂的穿梭。其次，开放的框架结构可以通过孔限制效应来固定多硫化锂，并且缓解电池循环过程中的体积变化。第三，由于结构稳定， PBA的几何形状在离子插入过程中几乎没有变化，这进一步缓解了容量衰减问题。第四，这些化合物是通过使用水作为溶剂的简便且廉价的共沉淀方法构建的。最后， PBA是高度可调的，可以形成高熵材料，为实现优异的Li-S电池正极材料提供了更多可能。

在此， 扬州大学庞欢教授团队 构建了从二元到高熵的 PBA 库，探究了不同金属引入对配位环境、多硫化锂转化机理以及Li-S电池性能的影响。 第一作者：博士研究生 杜梦。 该团队基于五种金属阳离子（ Mn ²⁺ 、 Co ²⁺ 、 Ni ²⁺ 、 Cu ²⁺ 和 Zn ²⁺ ）和 K ₃ [Fe(CN) ₆ ]，通过简便的共沉淀法成功合成了 16 种具有均匀立方或球状形貌的二元到高熵的 PBA（图1）。

图1：PBA的合成示意图以及形貌表征

同步辐射用来探究在 PBA 骨架中引入 Fe、Co、Ni、Cu、Mn 和 Zn 对结构的影响并判断它们的价态（图2）。由此证实了所有金属的成功引入以及高熵PBA的配位构型，其中Fe与C配位，Co、Ni、Cu、Mn、Zn都参与了N配位。

图2：PBA的价态以及配位环境表征。

二元，三元，四元，和高熵 PBA作为硫载体来探究对 Li-S 电池的影响（图 3）。不同扫速下的循环伏安测试说明高熵PBA具有更快的 Li ⁺ 扩散速率和更快的多硫化物转化，电化学阻抗谱说明高熵PBA 具有最小的电荷转移电阻，循环性能和倍率性能测试说明高熵PBA具有最好的 Li-S 电池性能。总之，电化学测试发现高熵PBA在 Li-S 电池中具有很大的应用潜力。

图3：二元、三元、四元和高熵PBA的Li-S电池性能评估。

另外，原位紫外表征发现高熵PBA电极保持更长的放电时间，显示出更高浓度的高阶多硫化物阴离子，说明高熵PBA能够实现快速的多硫化锂转化，也从而证实了高熵PBA性能优异的原因（图4）。

图4：高熵PBA作为硫载体的原位表征。

该工作为选择高熵PBA 作为硫主体材料以及合成其他 PBA 和 PBA 衍生物提供了实践指导。此外，研究结果表明，构建高熵材料是实现高性能 Li-S 电池的有效策略，这为构建具有强结合、高导电性、和快速的动力学的多功能硫主体提供了新的方向。

论文信息

High-Entropy Prussian Blue Analogues and Their Oxide Family as Sulfur Hosts for Lithium-Sulfur Batteries

Meng Du, Pengbiao Geng, Chenxu Pei, Xinyuan Jiang, Yuying Shan, Wenhui Hu, Lubin Ni, and Huan Pang*

Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202209350

原文链接

https://doi.org/10.1002/anie.202209350

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1. 应聘条件：

（1）纳米化学、配位化学、电化学和生物材料等研究方向，近2年取得或即将取得博士学位；

（2）有较好的研究基础和英语基础，原则上需以第一作者在SCI期刊上发表研究论文2篇或IF〉5.0或一区研究论文1篇；

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（3）提供必要的科研条件，博士后可作为负责人申请国家自然科学基金、中国博士后科学基金及江苏省博士后科研资助等项目；

（4）在站期间，根据研究项目需要，可以申请到国（境）外参加国际学术会议或进行短期学术交流、科研合作；

（5）可申报研究系列专业技术职务；（6）优秀推荐申请江苏省卓越博士后计划项目，30万（叠加工资）。

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在站工作期限一般为24个月，如特别优秀的经本人书面申请、导师同意、校博士后管理办公室审核后可适当延长在站时间，延长时间最长不超过1年，延长期内正常发放工资。在站期间需完成下列工作任务：

（1）在站期间至少在学院及以上范围公开进行2次学术报告；

（2）获国家或江苏省博士后科研资助项目1项，或作为主要研究人员参与合作导师主持的国家级科研项目1项；

（3）在SCI来源期刊上发表2篇学术论文或1篇一区以上学术论文（以Online为准），论文需以博士后为第一作者，扬州大学为第一署名单位。

4. 联系方式

请发送个人简历、主要研究成果等相关资料到：panghuan@yzu.edu.cn；

庞欢，南京大学理学博士，扬州大学教授，博士生导师。教育部青年长江学者（ 2018）；教育部新世纪优秀人才（2013）；江苏省杰出青年（2020）；全球高被引学者（2020、2021）；英国皇家化学学会会士（2022）。作为学校代表联合Elsevier创刊EnergyChem、担任管理编辑；任《国家科学评论》学科编辑组成员；多个期刊编委、青年编委学术兼职。主要从事基于纳米配合物框架材料的能源化学研究。近年来以第一/通讯作者在《国家科学评论》、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed. 等期刊发表SCI论文300多篇，论文被引次数达18000余次，H因子为84。主编/著英文书籍3本，主编江苏省重点教材2部：《能源化学》、《能源化学实验》高教社。授权国家发明专利20项。主持或完成国家自然科学基金3项（联合重点1项）。曾获教育部自然科学一等奖（2020，R3）、江苏省教育教学与研究成果奖二等奖（2018，R1）、河南省科学技术进步二等奖（2016，R3）、中国电子学会科学技术一等奖（2019，R4）、大学生挑战杯全国一等奖（2017）、三等奖（2019）指导教师、扬州大学“金讲台”奖（2018）。

课题组网站： https://www.x-mol.com/groups/panghuan

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