项目名称

功能化多级微纳米材料的绿色可控制备及其储能性能研究

提名单位

河南省教育厅

项目简介

环境和能源问题日趋突出，这将持续催生新的纳米材料和纳米结构的研究，利用绿色化学手段构建新型的功能化多级微纳米材料具有重要的科学理论意义和实际应用价值。

项目围绕界面调控、绿色可控制备及多功能化等前沿科学问题，系统研究了过渡金属化合物/碳材料的多级结构设计、功能化多级微纳米材料绿色可控制备的新方法以及多功能化结构设计和应用等关键科学问题，为进一步构筑高效功能化多级微纳米储能材料提供了科学基础和技术支持，提升了从对纳米材料结构——性能构效关系的认识，取得系统性创新成果：1. 构建了功能化多级微纳米结构异质界面，实现了特殊的功能结构同时兼顾组分的协同作用，揭示了多级界面调控对储能性能的影响机制；2.发展了功能化多级微纳米材料绿色可控制备的新方法，为构筑高效功能化多级微纳米储能材料提供了技术支持；3.建立了多功能化活性中心、功能位点定向落位构筑多级微纳米材料的策略，探明了多功能化介导下的多级微纳米材料电化学性能。

研究成果受到国内外同行的关注和高度评价，其中5篇代表性论文SCI他引652次，3篇论文为ESI高被引论文，撰写专著1部，授权国家发明专利1项。

主要完成人情况

排名1，许群，教授，工作单位：郑州大学，完成单位：郑州大学。主要贡献：提出了本项目的总体思路，组织开展并实施了该项目的全面工作。 基于低维材料界面间的相互作用，设计制备了一系列新型功能化多级微纳米材料体系，实现多种形式的能源储存；在超临界流体辅助低维材料的修饰、低维复合体系在能源存储应用研究方面取得较为系统性的创新成果；揭示了材料的理性设计在特定领域应用的关键所在，是5篇代表论文的通讯作者。工作量占本人工作总量的80%。

排名2，张佳楠，教授，工作单位：郑州大学，完成单位：郑州大学。主要贡献：工作主要集中于纳米限域概念引入能源材料设计和制备的研究。提出一步法合成碳限域金属氧化物/金属碳化物异质结构；构筑“一维碳纤维/二维纳米片”的独特结构，建立多维方向快速电子/离子传输通道。是代表性论文2的第一作者和代表性论文5的共同通讯作者，工作量占本人工作总量的50%。

排名3，郭少军，研究员，工作单位：北京大学，完成单位：北京大学。主要贡献：提出一步法合成碳限域金属氧化物/金属碳化物多级结构和1D有序介孔碳纳米棒和2D MoS₂/MnO₂纳米片组装多功能应用，建立了解决锂离子电池电极材料失活现象的新思路。是代表性论文2和代表性论文5的共同通讯作者，工作量占本人工作总量的30%。

主要完成单位

郑州大学，北京大学

代表性论文（专著）目录

1. Fabrication of 3D Hierarchical MoS₂/Polyaniline and MoS₂/C Architectures for Lithium-Ion Battery Application, Lianren Hu, Yumei Ren, Hongxia Yang, Qun Xu*, ACS Applied Materials & Interfaces, 2014, 6(16): 14644-14652.

2. Beyond Yolk Shell Nanoparticles: Fe₃O₄@Fe₃C Core@Shell Nanoparticles as Yolks and Carbon Nanospindles as Shells for Efficient Lithium Ion Storage, Jianan Zhang, Kaixi Wang, Qun Xu,* Yunchun Zhou, Fangyi Cheng, and Shaojun Guo*, ACS Nano, 2015, 9(3):3369–3376.

3. Fabrication of Free-standing Hierarchical Carbon nanofiber/Graphene oxide/Polyaniline films for Supercapacitors, Dongdong Xu, Qun Xu*, Kaixi Wang, Jun Chen*, Zhimin Chen, ACS Applied Materials & Interfaces, 2014, 6(1): 200-209.

4. Preparation of Graphene Oxide/Polyaniline Nanocomposite with Assistance of Supercritical Carbon Dioxide for Supercapacitor Electrodes, Guiheng Xu, Nan Wang, Junyi Wei, Leilei Lv, Jianan Zhang, Zhimin Chen, Qun Xu*, Industrial & Engineering Chemistry Research, 2012, 51(44): 14390-14398.

5. 2D Thin Nanoflakes Assembled on Mesoporous Carbon Nanorods for Enhancing Electrocatalysis and for Improving Asymmetric Supercapacitors, Pei Shang, Jianan Zhang*, Wanyu Tang, Qun Xu*, Shaojun Guo*, Advanced Functional Materials, 2016, 26(43); 7766-7774.