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??? 介觀化學教育部重點實驗室胡征教授課題組在鎳基金屬-氧化物復合介觀結(jié)構(gòu)的設(shè)計及高效電化學儲能研究中取得重要進展，題為“Mesostructured NiO/Ni Composites for High-Performance Electrochemical Energy Storage” 的論文發(fā)表于《能源與環(huán)境科學》(Energy & Environmental Science, 2016, DOI:10.1039/c6ee00603e)，并被選為back cover論文。第一作者為賴紅偉博士生，通訊作者為吳強教授和胡征教授。

??? 隨著納米材料科學研究的不斷深入，以納米結(jié)構(gòu)單元組裝而成的介觀結(jié)構(gòu)材料越來越引起人們的重視。這類新材料既具有納米結(jié)構(gòu)單元的“納米效應(yīng)”，其有序組裝還產(chǎn)生新的協(xié)同作用及集合效應(yīng)，成為開發(fā)新型功能材料的重要源泉，是當今前沿熱點【參見：R. F. Service, The next big(ger) thing. Science 335(2012)1167】。

??? 近年來，胡征教授領(lǐng)銜的能源納米材料物理化學課題組在以碳納米籠單元構(gòu)筑的介觀結(jié)構(gòu)及其能源應(yīng)用研究方面取得了系列重要進展【Adv. Mater. 24(2012)347, 24(2012)5593, 27(2015)3541; Nano Energy 12(2015)657; ACS Catal. 5(2015)1857, 5(2015)6707; Nano Res. 8(2015)3535; Sci. China B 58(2015)180】。最近，該課題組將研究體系從碳材料介觀結(jié)構(gòu)拓展至鎳基金屬-氧化物復合介觀結(jié)構(gòu)。吳強教授等從促進電化學儲能過程中電荷協(xié)同輸運的角度，設(shè)計合成了由嵌入金屬Ni納米顆粒的NiO納米片組裝而成的多孔三維介觀結(jié)構(gòu)NiO/Ni復合物（圖1），NiO/Ni的界面形成異質(zhì)結(jié)合（圖2）。這種獨特結(jié)構(gòu)克服了活性材料NiO導電性差的致命缺點，將電導率提高了4-5個數(shù)量級；其多級孔道結(jié)構(gòu)十分有利于電解液的擴散及離子輸運，并利于緩釋充放電過程中因體積變化產(chǎn)生的應(yīng)力，改進循環(huán)穩(wěn)定性；納米結(jié)構(gòu)單元則縮短了離子的固態(tài)擴散距離。這些特點協(xié)同促進了電化學反應(yīng)的進行，使NiO的儲能潛力得以充分發(fā)揮，接近理論極限，基于NiO的比容量創(chuàng)紀錄地達到了1204 C g^-1（理論值：1292 C g^-1），遠高于通常的文獻報道（< 400 C g^-1），基于電極總質(zhì)量的比容量也高達522 C g^-1（圖2），并表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性。與介觀結(jié)構(gòu)碳納米籠配對構(gòu)建的堿性水基電池在13.6 kW kg^-1的高功率下存儲11.7 W h kg^-1的電量，展示出在高功率電池領(lǐng)域的應(yīng)用前景。制備NiO/Ni復合介觀結(jié)構(gòu)材料的方法簡便，可大量制備。該研究的思路和方法還可望在諸多電池材料儲能潛力的開發(fā)和應(yīng)用方面發(fā)揮重要作用。

??? 該項研究獲得了國家自然科學基金重點項目和面上項目、科技部納米重大研究計劃等項目的資助。

圖1. (a) Back cover圖片；(b) 基于NiO/Ni復合介觀結(jié)構(gòu)材料和碳納米籠構(gòu)建的堿性水基電池點亮LED燈的演示實驗。

圖2. NiO/Ni復合介觀結(jié)構(gòu)的形貌和電化學性能。(a) 嵌入金屬Ni納米顆粒的NiO納米片；(b) 比容量與Ni含量的關(guān)系。