Zn负极在2 M ZnSO4和含N-O-GQDs添加剂电解液中沉积和长循环后的形貌示意图。水系锌离子电池(AZIBs)的实际应用遇到了障碍，这主要是由于锌负极的可逆性有限，该劣势可归因于枝晶增殖和水诱导反应的发生。通过在电解液中集成氮和氧基团石墨烯量子点(N-O-GQD)添加剂，提出了一种新型的双功能界面相。实验结果和理论计算表明，两亲性N-O-GQD添加剂通过在Zn表面形成保护层增强了电极的稳定性。亲锌和疏水的氮官能团附着在Zn电极表面，形成疏水层，将水分子屏蔽在电极表面，促进Zn的均匀沉积。亲水性的羟基官能团暴露在电解液中，以改善电极/电解液界面的相容性。因此，两亲性N-O-GQD添加剂在高放电深度(DOD)下具有良好的循环性能。值得注意的是，掺入N-O-GQDs的电池在900次循环中显示出99.7%的显著库伦效率，并可维持564 h (DOD = 51%)的无枝晶循环。特别值得注意的是，改进后的Zn || ZnVO全电池具有稳定的循环性能，在10 A g-1的电流密度下循环4000圈。该成果以《Nitrogen and Oxygen Co-Doped Gra

本文综述了金属-有机框架（MOFs）衍生的多金属纳米材料在氧相关电催化中的应用，包括在氧还原反应（ORR）、析氧反应（OER）以及金属-空气电池中的双功能效应。MOFs作为合成多金属纳米材料的平台，展现了其在调控材料的多孔性、金属分布、组成、稳定性和催化功能方面的优势。本综述详细讨论了多种合成策略，如多金属占据的金属节点策略、后合成离子交换策略、多步种子介导生长方法、客体物种封装策略和多金属扩散策略，这些策略共同促进了对产物纳米材料的组成和形态的精确控制。此外，文中还探讨了提高MOF衍生材料电导率、活性位点可及性以及MOF高熵结构的扩展等挑战和未来发展趋势。近年来，源自金属有机框架（MOF）的多金属纳米材料因其在催化、传感、能源存储和转换以及环境修复等领域的广泛应用而备受关注。相比单金属材料，引入其他金属元素可以赋予材料新的物理化学性质，从而展现出协同效应，提升性能。多金属纳米材料在氧气电催化反应（如氧还原反应ORR和氧析出反应OER）中展示了优越的催化性能，为金属-空气电池等能源转换系统带来了新的可能。本文综述了通过多种设

水系锌离子电池（AZIBs）因其固有的安全性和环境友好性已然成为商用锂离子电池的潜在替代品。水性电解质自身具有高安全性，而锌金属负极本身具有合适的氧化还原电位（–0.76 V）、可观的理论比容量（820 mAh g–1; 5855 mAh cm–3），以及较低的成本。受益于这些优点，AZIBs具有多种潜在的应用场景，包括静态储能、智能家居、柔性电子器件和可穿戴设备等。但是，枝晶生长和副反应极大地阻碍了锌负极的可逆循环，这限制了AZIBs的商业化进程。利用取向沉积可以使锌沉积层以高度有序和致密的方式堆叠，从而实现无枝晶的锌负极。此外，锌取向沉积可以通过减少电极的暴露表面积来有效地抑制副反应。尽管锌取向沉积的研究已经取得了很大进展，但目前缺乏明确的取向调控准则，其潜在的机制依然难以捉摸。因此，上海理工大学能源材料科学研究院（IEMS）吴超教授团队对相关研究工作进行了整理总结，对锌取向沉积的机理进行全面的分析。本论文综述了近年来发展起来的控制锌取向沉积的新兴策略，阐明了对相应机制的理解。文章首先深入分析了枝晶生长和副反应的起源，介绍了与锌取向沉积相关的基本物理概念。随后，论文详细讨论了取向沉

近日，上海理工大学王云晓教授联合悉尼科技大学汪国秀教授，Michel Armand教授及复旦大学赖伟鸿青年研究员合作，在Nature Communications上发表题为“Understanding the charge transfer effects of single atoms for boosting the performance of Na-S batteries”的文章。伍伦贡大学雷耀杰为第一作者，能源材料科学研究院特聘教授王云晓为通讯作者。通过电极材料的有效电子流动对于实现高性能钠硫电池至关重要，然而环状硫分子（S8）较差的导电性会阻碍电子通过电极结构。这种情况会导致反应不完全和产生亚稳产物。为了提高电池的性能，锚定能够促进电子的转移的活性位点（electrification units）以加速硫分子的解离并在充放电过程中增加稳定产物的选择性是非常重要的。根据以往的催化理论，作者认为建立具有快速电子转移能力的弱分子间键结合力是实现硫解离低能量障碍的必要条件。硫分子的快速解离可以避免不稳定的长链多硫化钠的形成，从而增强对稳定的短链的多硫化物的选择性。为了验证这个模型，

水系锌离子电池(AZIBs)因其固有的安全性和环境友好性而成为商用锂离子电池的潜在替代品。水系电解质的高离子电导率可以提高AZIBs的反应动力学。而锌金属负极本身具有合适的氧化还原电位（–0.76 V）、可观的理论比容量（820mAh g–1; 5855mAh cm–3），以及较低的成本。受益于这些优点，AZIB展示了多种潜在的应用场景，包括静态储能、智能家居、柔性电子器件和可穿戴设备等。枝晶生长和副反应极大地阻碍了锌负极的可逆循环。定向沉积可以使Zn沉积层以高度有序和致密的方式堆叠，实现无枝晶Zn负极。此外，锌取向沉积可以通过减少电极的暴露表面积来有效地抑制副反应。尽管锌取向沉积的研究已经取得了很大进展，但目前缺乏明确的取向调控准则，其潜在的机制仍然难以捉摸。因此，上海理工大学吴超团队针对众多相关研究工作进行整理总结，对锌取向沉积的机理进行全面的研究。本论文综述了近年来发展起来的控制Zn取向沉积的新兴策略，阐明了对相应机理的理解。文章首先深入分析了枝晶生长和副反应的起源，介绍了与Zn取向沉积相关的概念框架和主要特征。随后，详细讨论了取向沉积的各种策略，并结合具体的研究个例将潜在机制分

近日，上海理工大学王云晓教授联合悉尼科技大学清洁能源中心主任汪国秀教授及北理工孙克宁教授，在国际知名期刊Chemical Society Reviews上发表题为“Electrochemical coupling in subnanometer pores/channels for rechargeable batteries”的综述文章。伍伦贡大学雷耀杰，赵铃飞，赖伟鸿为共同第一作者，能源材料科学研究院特聘教授王云晓为通讯作者。亚纳米孔道（SNPCs）在调节二次电池的电化学氧化还原反应中发挥着至关重要的作用。精心设计和定制的SNPCs多孔结构不仅为离子存储提供了充足空间，还促进了电极内离子的高效扩散，从而极大地提高了电化学性能。然而，由于当前技术限制，合成和控制亚纳米尺度下孔隙的质量、存储和传输，以及理解SNPCs结构与性能之间的构效关系具有一定的挑战性。该综述报告总结了具有亚纳米孔道的材料及亚纳米孔道的物理化学性质。此外，作者详细总结了电池中各组分的亚纳米孔道中的电化学反应，包括正极，负极，电解质，功能性材料（separators和interlayers）。此外，作者详细分析了亚纳

凭借内在的安全性和低成本特性，水系锌离子电池（AZIBs）在能源存储领域受到越来越多的关注。尽管锌金属负极前景广阔，但枝晶生长和副反应等挑战仍然是需要克服的障碍。合理设计锌负极集流体（ZACCs）是一种有效的解决方案。近年来，ZACCs的构建取得了长足进步，但ZACCs的精确发展路径仍不明确，缺乏一套具体标准来指导其发展。为此，上海理工大学杨先中团队创新性地提出了ZACC设计的六项标准—导电性、亲锌性、定向沉积诱导性、化学稳定性、机械耐久性和可扩展性—作为设计ZACCs的关键基准。每项标准都附有相应的的优化策略和对应的挑战。此外，该综述还展望了ZACCs的未来发展趋势，以及AZIBs的潜在应用场景。作者希望通过这篇综述的总结能为AZIBs的蓬勃发展提供指引。该成果以《Critical Criteria Depicting the Rational Design of Zn Anode Current Collector》为题在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表。翁高和董子兴为共同第一作者，通讯作者为杨先中博士，第一通讯单位为上海理工大学能源材料

近日，能源材料科学研究院特聘教授苑丁在《细胞通讯·物理科学》（Cell Reports Physical and Science）上发表了题为“原子级超薄电催化剂的缺陷活化在析氧反应中应用”（Defect Activation of Atomically Thin Electrocatalysts for Oxygen Evolution Reaction）的文章，苑丁为第一作者，窦玉海教授和中南大学李维杰教授为通讯作者，刘化鹍院士为指导老师，上海理工大学为第一通讯单位。氢能具有绿色、高效、应用范围广等优势，能有效促进能源结构调整和转型发展，是实现“碳中和”目标的关键技术手段。氢能分为“制储输用”四个环节，其上游制氢采用可再生能源发电驱动电解水制氢能，实现真正意义的零碳排放。然而，电解水的阳极析氧反应动力学缓慢，造成制氢效率低、能耗大、成本高，严重制约了该技术的推广和应用。因此，研发出价格合理且高效的析氧反应催化剂是关键，苑丁针对这一技术瓶颈开展深入分析研究。其文章系统总结了五种常用的原子级超薄催化剂的缺陷活化策略，分析了对电子结构的调控作用和电催化性能的影响，并深入阐述了缺陷结构与电

近日，能源材料科学研究院窦玉海教授联合澳大利亚格里菲斯大学张山青教授、赵惠军院士在国际顶级期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie-International Edition，中科院一区，IF：16.823）发表了题为“分级多孔碳边缘负载单原子Co−N4增强二电子氧还原反应的选择性”（Edge-Hosted Atomic Co-N4 Sites on Hierarchical Porous Carbon for Highly Selective Two-Electron Oxygen Reduction Reaction）的研究成果。格里菲斯大学博士生田玉辉为第一作者，窦玉海为通讯作者。氧还原反应是绿色高效能源转换技术中（如金属空气电池和燃料电池）的一个重要反应过程。然而，氧还原反应涉及多步质子耦合电子转移步骤，使得反应动力学十分缓慢，严重限制了电池的输出功率。近年来，单原子催化剂作为多相催化中的“明星”催化剂，被广泛应用在能量存储与转换领域。除了高的反应活性和稳定性，催化剂对反应路径的选择性决定了最终的反应产物，因而对实现高效、可持续的电化学能源转化极为重要。例如，氧