近日，我校能源材料化學(xué)研究院趙東元院士團隊蘭坤課題組以第一單位在國際期刊Nature Protocols和Nano Letters發(fā)表最新研究成果，進一步為拓寬介孔二氧化鈦基材料的可控合成及高性能應(yīng)用提供案例支持。工作得到了國家重點研發(fā)計劃課題、國家自然科學(xué)基金青年、面上項目、內(nèi)蒙古大學(xué)“駿馬計劃”、內(nèi)蒙古杰出青年基金、內(nèi)蒙古草原英才及內(nèi)蒙古青年科技人才發(fā)展項目的大力支持。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41596-025-01175-3
該團隊根據(jù)前期發(fā)表的成果，系統(tǒng)總結(jié)了介孔二氧化鈦（TiO?）材料的可控合成技術(shù)及其前沿進展。文章聚焦于溶液自組裝策略，通過預(yù)形成柔性膠束與多步驟定向組裝，實現(xiàn)了從原子級晶相調(diào)控到介觀尺度孔道設(shè)計的全鏈條精準控制。全面梳理了三維裂口微球、二維超薄納米片、垂直陣列薄膜等結(jié)構(gòu)的合成路徑，揭示了其在銳鈦礦/金紅石晶相調(diào)控、單晶取向生長等方面的突破性機制。研究團隊還總結(jié)了部分介孔TiO?基材料在鈉離子電池、光催化制氫等領(lǐng)域展現(xiàn)的卓越性能，并深入探討了工業(yè)化放大生產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn)與未來研究方向。該文章提供了制備有序介孔TiO?結(jié)構(gòu)所需的信息，詳細介紹了其合成、表征的方法，旨在為精確合成介孔TiO?材料提供可靠的方案，為介孔材料領(lǐng)域建立了系統(tǒng)的合成范式和納米材料科學(xué)的進一步探索提供啟發(fā)。
該工作由我校張靜宇、李佳龍擔(dān)任第一作者，蘭坤研究員、趙東元院士為通訊作者，我校為第一完成單位。
圖1 基于溶液的自組裝法制備多功能介孔TiO2結(jié)構(gòu)概述
圖2 具有多尺度可控結(jié)構(gòu)的有序介孔TiO2材料的電子顯微鏡圖像總結(jié)
文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c01626
該團隊提出一種次序單膠束組裝法，設(shè)計了一種介孔TiO?/還原氧化石墨烯三明治結(jié)構(gòu)，它由中間的rGO層和兩側(cè)的超薄介孔TiO?單層組成。該結(jié)構(gòu)的成功合成依賴于中間體三嵌段共聚物F127/TiO?單膠束來平衡前驅(qū)體鈦酸四丁酯（TBOT）水解和膠束預(yù)組裝。其中，二維介孔結(jié)構(gòu)提供了高的電解質(zhì)可及表面積和縮短的鈉離子擴散途徑，內(nèi)部rGO形成平面導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)以增強電荷傳輸。這種三明治結(jié)構(gòu)作為SIBs負極，在0.02Ag?1下表現(xiàn)出247mAhg?1的可逆容量，20Ag?1下106mAhg?1的優(yōu)異倍率性能和超強循環(huán)穩(wěn)定性（2Ag?1下循環(huán)5000次和10Ag?1下循環(huán)30000次）證明該材料在SIBs領(lǐng)域應(yīng)用的潛力。該工作為開發(fā)集成介孔TiO?復(fù)合材料提供了一個優(yōu)秀示例，對未來儲能領(lǐng)域的發(fā)展具有指導(dǎo)意義。
該工作由我校溫旭、李佳龍，廈門大學(xué)唐達夫為共同第一作者，蘭坤、廈門大學(xué)魏湫龍為通訊作者，我校為第一完成單位。
圖3 鈉離子存儲性能
課題組主頁：https://www.x-mol.com/groups/lan_kun
（供稿：科學(xué)技術(shù)處 編輯：武濤 審核：劉雪峰 終審：阿茹娜）
蒙ICP16002391號-1
