近日，在化學化工學院陳修棟教授團隊的精心指導下，我校材料化學專業(yè)A2341班萬博濤同學以第一作者身份，在《Chemical Science》（化學科學）上發(fā)表題為“Critical Issues and Optimization Strategies of Vanadium Dioxide-Based Cathodes Towards High-Performance Aqueous Zn-Ion Batteries”的綜述性學術論文。
這一標志性成果的取得，得益于我校化學化工學院在本科生科研能力培養(yǎng)方面采取了一系列創(chuàng)新政策和實踐做法。化學化工學院黨政班子齊抓共管、凝練學科發(fā)展方向、優(yōu)化學科經(jīng)費使用辦法。通過制度保障、資源支持、激勵機制和過程管理等措施，學院構建了全周期覆蓋的本科生科研培養(yǎng)體系，旨在激發(fā)學生科研興趣、提升創(chuàng)新能力，并形成長效培養(yǎng)機制。核心目標是將科研訓練融入本科教育，培養(yǎng)兼具理論素養(yǎng)和實踐能力的創(chuàng)新型應用人才，助力地方產(chǎn)業(yè)升級與教育高質量發(fā)展。
據(jù)悉，《Chemical Science》（化學科學）是英國皇家化學學會（Royal Society of Chemistry, RSC）出版社旗下的化學領域的綜合性國際頂尖期刊之一，為Nature Index收錄期刊，中科院JCR分區(qū)為Top一區(qū)，影響因子為7.6。該期刊致力于報道專注于化學科學的突破性研究，涵蓋有機化學、無機化學、物理化學、材料化學、化學生物學、催化與合成方法學等方向，憑借嚴格的審稿標準、快速的出版流程和廣泛的學科覆蓋，成為化學領域科研人員的首選期刊之一。
二氧化釩因其獨特的物理化學性質，作為鋅離子電池(AZIBs)的正極材料已被廣泛研究，并展現(xiàn)出巨大的應用潛力。盡管二氧化釩具有諸多優(yōu)勢，但它也面臨著與其他金屬氧化物正極材料類似的挑戰(zhàn)，例如結構穩(wěn)定性差、循環(huán)性能下降以及活性位點的損失，這些因素共同限制了其在AZIB中的廣泛應用。然而，對其研究進展、挑戰(zhàn)和商業(yè)前景的全面系統(tǒng)分析仍然有限。本文重點闡述了二氧化釩晶體結構與鋅離子儲能性能之間的構效關系，深入探討了其儲能機制，并強調了其在能量轉換和存儲中的關鍵作用。
另外，本文還重點介紹了幾種改性策略，包括離子插層、分子插層、復合材料和缺陷工程。離子插層可以穩(wěn)定正極結構并改善其動力學，而分子插層可以提高整體導電性并進一步穩(wěn)定晶體結構。復合材料的使用有助于防止正極結構的坍塌，從而提高導電性和電化學性能。缺陷工程在增強二氧化釩基正極的結構穩(wěn)定性和電化學性能方面起著至關重要的作用。通過引入或控制缺陷，可以改變材料的晶體結構來改善其性能。此外，元素摻雜可以通過調節(jié)能帶結構和提高離子擴散速率來優(yōu)化電化學性能，而這可以通過將外來元素摻入二氧化釩晶格來實現(xiàn)。二氧化釩作為AZIBs的正極材料，需要從多個角度進行全面的研究和創(chuàng)新，才能實現(xiàn)商業(yè)化并進一步拓展其應用潛力。本文還系統(tǒng)的介紹了未來需要探索的關鍵領域，包括合成方法的創(chuàng)新、優(yōu)化策略的改進、電解質的改進以及先進表征技術的開發(fā)。
九江學院化學化工學院材料化學專業(yè)A2341班萬博濤和北京化工大學聯(lián)培研究生王亞江為該論文共同第一作者，陳修棟教授為該論文通訊作者。九江學院為第一通訊單位；溫州大學高云博士、張杭博士和肖遙教授為共同通訊作者。本工作得到了國家自然科學基金項目和江西省“雙千計劃”等項目的支持。
（原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/sc/d5sc01889g）
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