根据山东省教育厅《关于开展2022年导师和教育教学资源项目申报工作的预备通知》文件要求,本着“公平、公正、公开、择优”的原则,学校认真组织各学院(学部)开展申报工作,并组织评审会议,经过省教育厅的专家评审,团队中的研究生李震和王正硕的研究成果被评选为山东省研究生创新成果奖。
李震,男,山东省莱芜市人,青岛大学材料科学与工程学院2020级硕士研究生,指导教师为谭业强教授。
获奖成果为:聚合物基碱金属-硫电池结构设计及机理研究。随着新能源技术的发展,对于二次电池在生活刚需、环保出行、大规模储能等方面有着越来越高要求,因此,为了满足电子设备轻质、长续航的新要求,开发高比能二次电池势在必行。而在诸多的二次电池中,碱金属-硫电池因为其比能量和比功率高而获得了广泛关注,但是其实际应用还受到正、负极材料和隔膜材料的诸多限制,因此,我们的研究目标就是为碱金属硫电池寻找高性能、功能化的电极和隔膜材料。
该研究成果以聚合物结构设计和功能化应用为指导原则对碱金属-硫电池进行结构设计。针对传统碱金属硫电池硫正极穿梭效应严重、碱金属负极枝晶等问题,申报人以静电纺丝纳米纤维膜为基底,通过其衍生物得到正、负极多通道柔性纤维膜催化剂载体及自支撑功能化隔膜。一方面,作为正、负极载体时,得益于其高比表面积并负载精准选择的催化活性最高的MoN纳米颗粒催化剂,实现了电荷的均匀化分布,抑制了钠金属的不规则生长。并且其丰富的微介孔结构限制了硫正极的穿梭效应,暴露出大量催化活性位点,实现了硫的快速转化。因此,使用多通道纳米纤维双载体的室温钠硫全电池实现了在2 A·g-1电流密度下长达1500圈的循环寿命。另一方面,作为自支撑隔膜,实现了隔膜对于多硫化物的拦截和催化转化的协同效应,具有高扩展性的同时比商业隔膜具有更低的成本。该研究中合成方法简便易制备并且具有合成高效、普适化的优点,体现了绿色加工和可持续发展的理念。
基于此,该研究中提到的精准选择策略以及功能化应用可以推广到相关领域,如ORR、HER等。并且该研究成果被整理成两篇文章分别发表在材料类国际顶级期刊Advanced Materials(IF=32.086)和能源类国际顶级期刊ACS Energy Letters(IF=23.991)上。
王正硕,男,山东省青岛市人,青岛大学材料科学与工程学院2018级硕士研究生,指导教师为谭业强教授。
获奖成果为:通过掺杂和能量转移制备多重响应的海藻酸钠基室温磷光膜。该项目采用简单的物理掺杂方法制备了一系列 SA 基超长寿命室温磷光(p-RTP)薄膜。 SA 高分子网络提供了刚性基质,使掺杂其中的离子化合物有效簇聚,并限制其振动转动等非辐射跃迁,通过与化学接枝类似的作用机制实现高效p-RTP 发射。随着离子化合物共轭长度的增加,相应 SA 基材料的余辉颜色可由深蓝逐渐调节至红色。 值得注意的是, 掺杂膜表现出时间依赖和激发波长依赖性余辉发射。 这是由于化合物在SA基质中发生簇聚,进而形成多重具有不同最佳激发波长和磷光寿命的发射中心。 同时,通过将两种最佳激发波长、磷光寿命和磷光发射波长差异较大的化合物进行共掺杂,所得材料具有更丰富的多色余辉发射及动态发光性质。 其中,波长较短的紫外光更易激发具有较小共轭的化合物, 而波长较长的紫外光则更易激发共轭程度较大的化合物,从而使 p-RTP 发射的有效调节范围增加。当两种化合物同时被紫外光有效激发后,其三线态寿命也存在差异,因此停止激发后材料余辉的时间依赖性也较单一组分更明显。此外,这些 SA 基 p-RTP 材料的薄膜还能与商业化有机荧光染料产生显著的能量转移,将掺杂剂三线态能量转移至荧光染料单线态,从而进一步实现余辉颜色的调节。
该研究成果通过掺杂和能量转移的方法制备了多重响应的的海藻酸钠基室温磷光膜。该方法操作简单并且可以水溶液加工,将海藻多糖转化为多重刺激响应的室温磷光材料。这种室温磷光材料具有成本低和颜色可调的优点,并且体现了绿色加工和可持续发展的理念。基于该研究成果在材料领域国际顶级期刊Advanced Materials(IF=32.086,SCI大类一区)和中国重点类卓越期刊重点类Journal of Materials Science & Technology(IF=10.319,ESI高被引论文,SCI大类一区)上发表两篇高水平论文,并且已被国内发光材料领域唐本忠院士课题组和刘育教授课题组引用。