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，金沙威尼斯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。
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。化材学院供图
据悉，杨应奎教授于2016年入职金沙威尼斯以来，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。
2024-07-22