尖晶石型过渡金属氧化物微纳复合结构的精准制备与储锂性能.PDF

一、项目名称 尖晶石型过渡金属氧化物微纳复合结构的精准制备与储锂性能 二、申报奖种 山东省自然科学奖 三、申报单位 山东大学 四、推荐单位意见 我单位认真审阅了该项目推荐书及其附件材料，确认全部材料真实有效，相 关栏目均符合山东省科学技术奖励委员会办公室的填写要求。 按照要求，我单位和项目完成单位都已对该项目的拟推荐情况进行了公示， 公示期间无异议。 先进能源材料和无机合成化学是无机化学重要的研究领域，对推动我国新能 源汽车的发展至关重要。该项目的研究取得如下重要科学发现：1、提出和发展 了利用前驱物结构导向可控构筑三维微纳复合结构的新策略，实现了目标产物的 精准制备，首次即时观察到了“多步分裂-原位溶解重结晶” 的生长机制，建立了 尖晶石型过渡金属氧化物普适性制备方法。2 、提出和发展了利用 CVD 法制备 过渡金属氧化物@碳核壳结构的新策略，克服了液相法难以控制碳层厚度的缺 点，实现了导电碳层的精准调节。3、通过研究微纳特征结构构筑与储锂性能关 联性，揭示了特征功能区对性能调控的影响规律，为优化无机材料的精准制备、 合成方法学和宏量制备提供了科学依据。该项目 8 篇代表性论文发表在 Adv. Funct. Mater.、Nano Energy 等期刊上，被包括Energy Environ. Sci. 、Angew. Chem. 等多次引用和正面评价。第一完成人入选山东省杰青，两次获得省高校自然科学 一等奖，2015 年度RSC 期刊“TOP 1%高被引118 位中国作者”，多次应邀做学术 报告，表明该成果产生了重要的国际国内影响，得到了同行的高度认可。 对照山东省科学技术奖授奖条件，推荐该项目申报2016 年山东省自然科学 一等奖。 五、项目简介 本项目属于无机固体化学、纳米材料化学、电化学和能源化学的前沿交叉学 科领域。 无机能源材料在微纳尺度的结构构筑、形成机制，以及探讨特征结构与电化 学储锂性能之间的构效关系是本项目的研究核心。针对无机功能材料难以实现精 准制备与组装的问题，本项目充分利用具有特定形貌和结构的碳酸盐前驱物来导 向性实现目标产物在微纳尺度上的精准制备与组装，致力于新材料的表面功能修 饰、表界面结构、能带结构与储锂性能研究。通过特征结构导向实现AB2O4 (A, B = Co, Ni, Zn, Mn, Fe 等) 系列尖晶石复合微纳结构普适性制备新方法，获得国 内外同行认可。本项目研究成果对无机能源材料的精准制备、合成方法学和应用 探索有较大贡献。 主要科学发现如下： 1、提出和发展了利用前驱物结构导向可控构筑三维多孔复合微、纳结构材料的 新策略，实现了目标产物的精准制备，首次即时观察到了“多步分裂-原位溶解重 结晶” 的生长机制，在此基础上建立了AB O (A, B = Co, Ni, Zn, Mn, Fe 等) 系列 2 4 尖晶石复合微纳结构普适性制备方法，发展了无机固体化学的合成方法学。相关 研究被《先进能源材料》等顶级学术刊物复述性引用和评价，国际同行认为我们 的成果是非常有趣的研究，并进行原图推介。 2 、提出和发展了利用CVD 法制备过渡金属氧化物@碳核壳结构的新策略，克服 了液相法难以控制碳层厚度的缺点和不足，实现了对表面包覆碳厚度的精准调 节，显著优化了性能。相关研究成果被《美国化学会•纳米》等刊物高度评价。 3、通过研究电池电极微、纳结构材料的构筑与储锂性能关联，揭示了特征功能 区在微纳复合结构中对储锂性能调控的影响规律，为优化以化学储能功能化为导 向的无机材料的合成方法学、精准合成和宏量制备提供了科学依据。相关系列研 究被 《德国应用化学》综述文章重点复述和评价。 本项目围绕尖晶石型过渡金属氧化物无机功能材料的精准制备与储锂性能展开 系统研究，发表了一系列高水平研究论文，获得了同行的关注和评价。8 篇代表 性论文平均影响因子达 8.96，累计被他引940 次，SCI 他引 903 次，平均每篇 SCI 他引112.88 次，其中3 篇入选Essential Science Indicators (ESI)高引论文，属 于相应学科前1%的论文。 因项目组在基于转化反