近期,化学学院师生在高性能电池、光伏材料的合成与性质研究方面取得了突破性进展,在化学领域顶级期刊《德国应用化学》、《能源与环境科学》上发表系列高水平科研成果。
2023年6月,陈华杰教授在国际顶级期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition,中科院1区Top期刊,影响因子16.6)上以《N-杂非交替纳米带及其突出的非线性光学性能》(N-Doped Nonalternant Nanoribbons with Excellent Nonlinear Optical Performance)为题发表最新研究成果。化学学院硕士研究生宋影为论文第一作者,陈华杰教授、中国科学院理化技术研究所孙继斌副研究员与剑桥大学曾维轩博士为共同通讯作者,我校为论文第一单位。
该研究将多重五元环和氮杂环植入线性并苯稠环骨架中,开发了一类可溶解、稳定以及目前报道最长的N-杂非交替纳米带分子。首次将其应用于非线性光学领域中,展现出了优异的反饱和吸收非线性光学性能。在相同测试条件下,NNNR-2的三阶非线性吸收系数达374cm GW–1,显著高于经典非线性光学材料C60(153 cm GW–1)。该研究工作拓展了有机三阶非线性光学材料的分子体系,为创造更多的高性能碳纳米带非线性光学材料提供了新的研究思路。
2023年11月,阳梅副教授在国际顶级期刊《能源与环境科学》(Energy & Environmental Science,中科院1区Top期刊,影响因子32.5)上以《酯化增强静电/氢键自组装构筑通用水性导电粘结剂助力高面容量锂电池》(A new universal aqueous conductive binder via esterification reinforced electrostatic/H-bonded self-assembly for high areal capacity and stable lithium-ion batteries)为题发表最新研究成果。化学学院研究生张发容、夏红玉为共同第一作者,阳梅副教授与中科院化学所曹安民研究员为论文的共同通讯作者,我校为论文第一完成单位。
该论文设计构筑了一种新型导电水性粘结剂,实现了对Si/C负极和LiFePO4正极材料的高效粘结。
今年2月,高平教授科研团队在国际顶级期刊《德国应用化学》以《高容量卟啉-噻吩基共轭聚合物有机锂电池正极》(Porphyrin-thiophene based conjugated polymer cathode with high capacity for lithium organic batteries)为题发表最新研究成果。化学学院博士研究生伍星和湖南大学材料科学与工程学院博士研究生周望为共同第一作者,高平教授和湖南大学刘继磊教授为论文的共同通讯作者,我校为论文第一完成单位。
文章认为,通过分子结构调控手段,在卟啉结构的间位引入具有高电子导电性的噻吩结构单元,运用电化学聚合物策略,设计合成了一种新型共轭有机聚合物(COPs)COP500-CuT2TP(poly [5,10,15,20-tetra(2,2′-bithiophen-5-yl) porphyrinato] copper (II)),由于该分子在电场和离子协同作用下具有自剥离行为,COP500-CuT2TP正极在100 mA/g的电流密度下表现了极高的放电可逆比容量(420 mAh/g)和比能量密度(900 Wh/Kg)。即使在5 A/g的大电流密度下,也能在循环8000次后而无明显的容量损失。这一研究成果为开发兼顾高容量、长循环稳定的有机正极提供了新的策略。
今年2月,肖曼军副教授科研团队在国际顶级期刊《德国应用化学》以《基于不同烷基连接位点的非完全共轭巨分子受体构筑的有机太阳电池实现了19.13%的效率与高稳定性》》(Non-Fully Conjugated Dimerized Giant Acceptors with Different Alkyl-Linked Sites for Stable and 19.13% Efficiency Organic Solar Cells)为题发表最新研究成果。化学学院硕士研究生易帆为第一作者,肖曼军副教授与西安交通大学凡群平教授、马伟教授为共同通讯作者,我校为论文第一完成单位。
该研究开发了三种高效稳定的非完全共轭巨分子受体,其中,基于D18/BS3TSe-4F:2Y-wing的三元OSCs实现了19.13%的PCE,这是基于巨分子受体构建的OSCs中的最高值。研究开发的用于构建巨分子受体的烷基连接位点工程为提高OSCs的PCE和稳定性提供了一种可行的方法。
近年来,化学学院致力于国家重大战略需求,着重解决新能源、材料等领域的关键技术问题,发表了多项高水平研究成果。未来,化学学院将持续优化科研水平,不断开创学术发展新格局,在高质量发展大局中抢抓机遇,有所作为。