陜西科技大學在快充電池負極與光催化材料領域取得重要研究進展

近日，陜西科技大學材料科學與工程學院電子信息功能材料與器件創新團隊景盼盼博士（副教授）以第一作者身份在國際材料領域TOP期刊《Nano Energy》和《Applied Materials Today》上分別發表題為“Engineering the architecture and oxygen deficiency of T-Nb2O5-carbon-graphene composite for high-rate lithium-ion batteries”和“2D Zscheme heterojunction and oxygen deficiency synergistically boosting the photocatalytic activity of a layered BaTiO3/BiOIO3composite”的研究論文，在揭示晶格氧空位提升快充鋰離子電池負極材料儲鋰性能和光催化降解有機污染物活性的相關機理方面取得重要進展，可為后續氧空位的研究提供借鑒。

電動汽車（EV）的快速發展是當下地面交通運輸領域變革的最顯著標志。人們在入手電動汽車時，優先考慮的是其續航里程、充電效率和功率輸出，作為電動汽車的“心臟”，鋰離子電池的性能是影響電動汽車上述特性的最重要因素之一。為此，景盼盼博士等人基于晶格氧空位和2D層狀結構，開發了具有超高倍率特性和超長循環穩定性的鋰離子電池負極材料，并揭示了T-Nb2O5的晶格氧空位能夠有效提升整個復合材料的電子電導和鋰離子的擴散動力學特性。此研究工作是景盼盼博士在美國佐治亞理工學院留學期間與Prof.Meilin Liu（Hightower Endowed Chair and Regents'Professor，H-index：135）和Dr.Bote Zhao（現為華南理工大學教授）共同合作完成。

半導體光催化氧化還原技術被認為是未來清理環境污水中有機污染物最“綠色”和可操作性的手段之一，其中，技術核心是光催化材料。在眾多影響材料催化性能的因素中，太陽能的利用率和光生載流子的量子產率最為關鍵。對此，景盼盼博士等人以BaTiO3為基體，基于界面晶格氧空位和Z-型異質結構，開發了具有超高光催化降解抗生素（Tetracycline）活性的BaTiO3/BiOIO3層狀復合材料，通過DFT計算，建立了晶格氧空位與界面IO3-/I-氧化還原對和能帶結構之間的聯系：BiOIO3側的晶格氧空位不僅將其導帶下移，增強對太陽光的吸收，而且有助于界面處IO3-/I-氧化還原對的形成，提升光生載流子的Z型分離效率，進而提升復合材料的光催化活性。本研究工作主要由景盼盼博士和其碩士研究生何晨譜共同完成。