近日，在化學(xué)化工學(xué)院陳修棟教授團隊的精心指導(dǎo)下，我校材料化學(xué)專業(yè)A2341班萬博濤同學(xué)以第一作者身份，在《Chemical Science》（化學(xué)科學(xué)）上發(fā)表題為“Critical Issues and Optimization Strategies of Vanadium Dioxide-Based Cathodes Towards High-Performance Aqueous Zn-Ion Batteries”的綜述性學(xué)術(shù)論文。
這一標志性成果的取得，得益于我校化學(xué)化工學(xué)院在本科生科研能力培養(yǎng)方面采取了一系列創(chuàng)新政策和實踐做法?；瘜W(xué)化工學(xué)院黨政班子齊抓共管、凝練學(xué)科發(fā)展方向、優(yōu)化學(xué)科經(jīng)費使用辦法。通過制度保障、資源支持、激勵機制和過程管理等措施，學(xué)院構(gòu)建了全周期覆蓋的本科生科研培養(yǎng)體系，旨在激發(fā)學(xué)生科研興趣、提升創(chuàng)新能力，并形成長效培養(yǎng)機制。核心目標是將科研訓(xùn)練融入本科教育，培養(yǎng)兼具理論素養(yǎng)和實踐能力的創(chuàng)新型應(yīng)用人才，助力地方產(chǎn)業(yè)升級與教育高質(zhì)量發(fā)展。
據(jù)悉，《Chemical Science》（化學(xué)科學(xué)）是英國皇家化學(xué)學(xué)會（Royal Society of Chemistry, RSC）出版社旗下的化學(xué)領(lǐng)域的綜合性國際頂尖期刊之一，為Nature Index收錄期刊，中科院JCR分區(qū)為Top一區(qū)，影響因子為7.6。該期刊致力于報道專注于化學(xué)科學(xué)的突破性研究，涵蓋有機化學(xué)、無機化學(xué)、物理化學(xué)、材料化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、催化與合成方法學(xué)等方向，憑借嚴格的審稿標準、快速的出版流程和廣泛的學(xué)科覆蓋，成為化學(xué)領(lǐng)域科研人員的首選期刊之一。
二氧化釩因其獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，作為鋅離子電池(AZIBs)的正極材料已被廣泛研究，并展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。盡管二氧化釩具有諸多優(yōu)勢，但它也面臨著與其他金屬氧化物正極材料類似的挑戰(zhàn)，例如結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、循環(huán)性能下降以及活性位點的損失，這些因素共同限制了其在AZIB中的廣泛應(yīng)用。然而，對其研究進展、挑戰(zhàn)和商業(yè)前景的全面系統(tǒng)分析仍然有限。本文重點闡述了二氧化釩晶體結(jié)構(gòu)與鋅離子儲能性能之間的構(gòu)效關(guān)系，深入探討了其儲能機制，并強調(diào)了其在能量轉(zhuǎn)換和存儲中的關(guān)鍵作用。
另外，本文還重點介紹了幾種改性策略，包括離子插層、分子插層、復(fù)合材料和缺陷工程。離子插層可以穩(wěn)定正極結(jié)構(gòu)并改善其動力學(xué)，而分子插層可以提高整體導(dǎo)電性并進一步穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料的使用有助于防止正極結(jié)構(gòu)的坍塌，從而提高導(dǎo)電性和電化學(xué)性能。缺陷工程在增強二氧化釩基正極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學(xué)性能方面起著至關(guān)重要的作用。通過引入或控制缺陷，可以改變材料的晶體結(jié)構(gòu)來改善其性能。此外，元素摻雜可以通過調(diào)節(jié)能帶結(jié)構(gòu)和提高離子擴散速率來優(yōu)化電化學(xué)性能，而這可以通過將外來元素摻入二氧化釩晶格來實現(xiàn)。二氧化釩作為AZIBs的正極材料，需要從多個角度進行全面的研究和創(chuàng)新，才能實現(xiàn)商業(yè)化并進一步拓展其應(yīng)用潛力。本文還系統(tǒng)的介紹了未來需要探索的關(guān)鍵領(lǐng)域，包括合成方法的創(chuàng)新、優(yōu)化策略的改進、電解質(zhì)的改進以及先進表征技術(shù)的開發(fā)。
九江學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)A2341班萬博濤和北京化工大學(xué)聯(lián)培研究生王亞江為該論文共同第一作者，陳修棟教授為該論文通訊作者。九江學(xué)院為第一通訊單位；溫州大學(xué)高云博士、張杭博士和肖遙教授為共同通訊作者。本工作得到了國家自然科學(xué)基金項目和江西省“雙千計劃”等項目的支持。
（原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/sc/d5sc01889g）
責(zé)編：李金玲 羅雨佳 審核：黃華南 曹小華 汪浩
