（a）MnS0.5Se0.5微球的合成示意图，（b）MnS0.5Se0.5电极的储能机理示意图，（c, d）MnS0.5Se0.5-EOP//Zn AZIBs电化学性能图
（b）（a）CQDs/NiO/Co3O4异质结花状微球的制备过程示意图，（b）NiO、Co3O4、NiO/Co3O4和CQDs/NiO/Co3O4电极的倍率性能图，（c）Ragone图
近日，材料与先进制造学院新能源材料与器件专业20级本科生郭晨晨和刘心如分别以第一作者身份在中科院1区期刊《Small》（IF=13.3）和国际高水平期刊《Carbon Neutralization》上发表论文。
郭晨晨发表了题为《Activating the MnS0.5Se0.5 Microspheres as High-Performance Cathode Materials for Aqueous Zinc-Ion Batteries: Insight into In Situ Electrooxidation Behavior and Energy Storage Mechanisms》的研究论文（Small，2023，06237），朱裔荣教授为通讯作者。该论文采用两步水热法合成了新型MnS0.5Se0.5微球，并首次将其作为正极材料应用于水系锌离子电池（AZIBs）中。通过一系列电化学动力学分析和非原位表征技术，阐明了MnS0.5Se0.5在首次充电过程中的原位电氧化行为，以及在随后的循环过程中H+/Zn2+共嵌入/脱嵌的储能机制。指出在首次充电过程中，MnS0.5Se0.5被原位激活脱硫，S2-被氧化成Zn4SO4(OH)6·5H2O（ZHS）或高价硫酸盐（SO42-）。同时，Mn2+直接氧化成MnOx或在ZHS参与下转化成ZnMnO3（MnS0.5Se0.5-EOP）。在随后的循环过程中，H+/Zn2+可逆地从MnS0.5Se0.5-EOP电极中嵌入/脱嵌。得益于MnS0.5Se0.5-EOP增大的比表面积、缩短的离子传输路径和稳定的层状微球结构，MnS0.5Se0.5-EOP//Zn AZIBs展现出良好的电化学性能。该研究不仅为开发新型锰基硫族化合物提供了强大的动力，也为进一步研究和利用原位电氧化技术来拓展现有储能材料领域提供了一个新的视角。
刘心如发表了题为《Heterostructured flower-like NiO/Co3O4 microspheres modified by bifunctional carbon quantum dots as a battery-type cathode for high energy and power density hybrid supercapacitors》的研究论文，澳金沙门朱裔荣教授、肖金副教授和中南大学侯红帅教授为通讯作者。该论文采用改进的化学氧化法合成得到了双功能碳量子点（CQDs），然后采用水热和煅烧两步法制备了CQDs修饰的NiO/Co3O4异质结花状微球复合材料，将其作为混合超级电容器正极材料时，实现了增强的比容量、倍率和循环性能。这归因于作为尺寸调控剂和导电剂的双功能CQDs的修饰以及异质结构的构建，不仅能够增加比表面积，提供更多的活性位点，从而增强电荷储存性能，而且能够调节电子结构，增强界面电荷转移能力和电子导电性，从而增强反应动力学和循环稳定性。利用动力学分析验证了CQDs/NiO/Co3O4电极电化学动力学提升的根本原因。同时，利用DFT计算不仅验证了异质界面在充放电过程中发生电荷转移时电荷重新分布，而且证明了引入双功能CQDs可以有效地改变电子的再分配，从而加速了CQDs/NiO/Co3O4电极的反应动力学。此外，利用非原位测试验证了CQDs/NiO/Co3O4电极的电化学反应过程和储能机理。在此基础上，以CQDs/NiO/Co3O4异质结花状微球为正极，多孔碳为负极，构建出新型高能量和高功率密度的水系混合超级电容器。
