武科大网讯 近日，永利官网省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室先进材料研究团队在先进功能材料研究领域取得了系列重要研究进展。
研究亮点一：二维材料具有迁移率高、带隙可调和比表面积大等优点，在电子、光电子、传感器及柔性器件等领域具有广阔的应用前景。制备大尺寸且层数可控的二维材料对规模化高端器件的发展具有重要的科学意义。本团队提出了一种新的熔盐辅助剥离策略，利用熔融盐为液体介质，在高温条件下通过高频扰动产生剪切力，成功实现了氮化硼、石墨烯、MXene、硫化钼和层状黏土等层状材料的高效剥离。所制备的氮化硼纳米片（BNNSs）的纵向长度/高度比可达2692，远高于文献中报道的其它方法；所制备的氮化硼纳米片/石墨烯气凝胶在油水分离方面表现出优异的性能。研究论文“Modified molten salt assisted exfoliation of large-size 2D materials”，在线发表于材料科学领域国际顶级期刊Advanced Function Materials上（2022年影响因子19.0，DOI: 10.1002/adfm.202310371），永利官网2021级硕士研究生李梓毓为本文第一作者，耐火材料与冶金国家重点实验室雷文副教授和张海军教授为本文共同通讯作者。
研究亮点二：在锂硫电池催化反应中，缺陷的存在对提高硫电化学转换反应的效率至关重要，但其含量对催化反应的影响机制仍不明确。基于此，先进材料研究团队与澳门大学的邵怀宇教授等合作，以缺陷含量不同的MoS2为原料，研究了其中缺陷浓度与吸附催化性能之间的定量关系，通过密度泛函理论计算和原位拉曼表征阐明了含有硫空位的MoS2-x对多硫化物的催化转化机理，发现硫缺陷的增加可以显著改变MoS2-x的电子结构和几何结构，合适的硫缺陷浓度能有效提高MoS2-x与LiPSs的结合能，降低LiPSs转化反应的能垒，促进Li2S双向催化反应的动力学过程。研究论文 “Elucidating the Volcanic Type Catalytic Behavior in Lithium Sulfur Batteries via Defect Engineering”，在线发表于纳米领域国际顶级期刊ACS Nano上（2022年影响因子17.1，DOI: 10.1021/acsnano.3c05269），耐火材料与冶金国家重点实验室雷文副教授为本文共同通讯作者。
研究亮点三：高熵氧化物(HEOs)作为锂离子电池的负极材料具有广泛的应用前景，其高度混乱的化学组成有助于锂离子嵌入/脱嵌反应的进行，从而使电池的充放电容量更高，循环寿命更长。然而，如何对HEOs材料的尺寸和结构进行调控仍然是个难题。本团队通过熔盐辅助的策略，调节反应物的溶解度，利用盐离子在特定晶体平面上的选择性吸附来调控HEOs材料的显微结构，合成了一系列结构形貌可控的(MgCoNiCuZn)O材料；产物的形貌主要取决于溶质的溶解度、过饱和度和盐离子的吸附，该材料可望作为商用锂离子电池的负极材料大规模使用。论文以“Molten salt synthesis, morphology modulation and lithiation mechanism of high entropy oxide for robust lithium storage”为题发表在期刊Journal of Energy Chemistry上（2022年影响因子13.1，DOI: 10.1016/j.jechem.2023.06.041），永利官网2020级博士研究生刘雪枫为本文第一作者，耐火材料与冶金国家重点实验室雷文副教授和张海军教授为本文共同通讯作者。
研究亮点四：选区激光熔化3D打印技术能对多孔材料的宏观孔隙进行调控，并优化其内部的传质过程，进而制备出具有优异催化活性的多孔结构催化材料。本团队采用选区激光熔化3D打印技术制备了一系列具有三周期极小表面的纳米多孔铜基超材料催化剂，其独特的双连续多孔结构为催化降解反应提供了丰富的活性位点和传质途径，可有效降解多种有机污染物；设计并制备了具有三周期极小表面结构的纳米多孔同轴圆环转子，将其与电机组装可实现有机污染物的连续大量催化降解。研究论文“Nanoporous Cu-based metamaterial for fenton-like catalysis”，在线发表于期刊Chemical Engineering Journal上（2022年影响因子15.1，DOI: 10.1016/j.cej.2023.146902）。永利官网博士研究生高亚博和硕士研究生竺清为本文共同第一作者，耐火材料与冶金国家重点实验室黄仲副教授和张海军教授为本文共同通讯作者。
上述研究工作得到了省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室、国家自然科学基金等项目资助。
本年度，先进材料研究团队在Advanced Function Materials（2篇）、ACS Nano（1篇）、Journal of Energy Chemistry（1篇）、Chemical Engineering Journal（3篇）、Journal of Hazardous Materials（1篇）、Journal of the European Ceramic Society（3篇）等国际知名刊物发表接受SCI文章30余篇，同时获批国家自然科学基金区域联合重点项目和面上项目各1项。
