近日，我校化学化工学院孙林博士指导的优培学院本科生王晨聪（G理化231班）以第一作者、盐城工学院为第一单位在能源领域重要期刊《Journal of Power Sources》（JCR一区）上发表了题为“Built-in electric field mediated interfacial electronic modulation of ZrO₂-Co₃O₄ heterostructures boosts bidirectional lithium polysulfide redox kinetics for Li-S batteries”的研究论文。

针对锂硫电池中多硫化物穿梭效应严重、氧化还原动力学迟缓等难题，该团队精心设计并构建了一种新型的ZrO₂-Co₃O₄复合催化剂，用于商用PP隔膜的表面修饰。该材料的独特优势在于：第一，材料选择具有精准的功能互补性与界面协同潜力。 选择强路易斯酸性的ZrO₂作为“分子锚”，其缺电子表面能对多硫阴离子实现强力捕获；同时选择具有优异催化活性的Co₃O₄作为“反应引擎”，高效驱动多步转化反应。第二，也是最关键的一点，通过构建具有显著电子增强的异质界面，诱发了两者间显著的电子结构重排。理论计算与实验表征共同证实，在p型Co₃O₄与n型ZrO₂界面处形成了由Co₃O₄指向ZrO₂的内建电场。该电场不仅促进了界面电荷的定向转移，有效优化了复合体的整体电荷传输能力，而且大幅提升了多硫化物本征反应速率控制步骤（Li₂S₄ → Li₂S）的催化活性。因此，基于此修饰隔膜的锂硫电池展现出优异的循环稳定性与倍率性能，特别是在高硫负载、贫电解液用量等严苛条件下优势明显。电化学测试表明，改性后的电池在0.1 C下具有1200 mAh g^-1的高比容量，5 C下仍保持405 mAh g^-1，1 C下循环1000次后容量保持430 mAh g^-1；即使在4.5 mg cm^-2的高硫载量和6.0 μL mg^-1的贫电解液条件下，循环100次后仍可维持约700 mAh g^-1的容量。

该成果的产出，是化学化工学院与优培学院协同育人的良好实践。优培学院聚焦拔尖本科生的长远发展，搭建跨阶段科研成长平台，鼓励优秀本科生提前进入导师课题组沉浸式开展前沿研究，在真实科研场景中夯实专业基础、训练科研素养。该案例直观展现了优培学院因材施教、以研促学的突出优势，为我院本科生科创培养树立了优秀范例。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775326026169?via%3Dihub