温州大学，Small文章

在过去的十年中，许多负极材料在SIB中的应用得到了广泛的研究。这些材料包括过渡金属氧化物、合金基化合物、金属硒化物和金属硫化物。过渡金属硫化物(tms)因其高理论比容量、低成本、中等金属硫键强度和氧化还原可逆性而引起了人们对其钠存储应用的极大兴趣。其中，Sb₂S₃和FeS₂因其较高的理论容量(Sb₂S₃为946 mAh g^-1, FeS₂为894 mAh g^-1)而备受研究关注。然而，在钠化/解吸过程中，Sb₂S₃和FeS₂的体积变化剧烈，电导率低，最终导致其电化学性能较差。因此，改善Sb₂S₃和FeS₂的体积膨胀和提高电导率，对于推动过渡金属硫化物在SIB负极材料的发展具有重要意义。

近日，来自温州大学的金辉乐教授，宿州学院的朱光教授和中国矿业大学的凌意瀚、蔡武教授，在国际知名期刊Small上发表题为“Bimetallic sulfide Sb₂S₃/FeS₂heterostructure anchored in a carbon skeleton for fast and stable sodium storage”的研究文章。文章第一作者为宿州学院的余良浩博士和温州大学硕士研究生李转霞。

本文在密度泛函理论(DFT)计算的指导下，通过简单的溶剂热和煅烧方法合成了还原氧化石墨烯(rGO)的三维多孔网状Sb₂S₃/FeS₂复合材料，预测该复合材料有利于Na⁺的扩散。为了进一步了解钠离子在Sb₂S₃/FeS₂@rGO复合材料中的储存机制和过程，本文进行了原位和非原位分析，Sb₂S₃与FeS₂的独特结构和非均质界面使其钠储存能力显著增强。本研究表明，将氧化石墨烯与异质工程相结合，为合成具有优异电池性能的新型异质结构负极材料提供了一种理想的策略。

为了研究Sb₂S₃/FeS₂界面对Na⁺存储和速率容量的影响，采用密度泛函理论(DFT)计算了钠原子在Sb₂S₃和FeS₂界面上的吸附和扩散途径。密度泛函理论结果表明，异质结构的加入可以提高电子导电性，提高结构的稳定性。从而促进了循环过程中电荷的快速转移和离子的扩散，增强了电化学反应动力学，提高了反应的可逆性。这些发现与实验证据一致，突出了Sb₂S₃/FeS₂@rGO负极的优异储钠性能。

本文成功地用水浴和煅烧的方法合成了一种由石墨烯封装的球形双金属硫化物(Sb₂S₃/FeS₂@rGO)。在Sb₂S₃/FeS₂@rGO异质结界面上存在的缺陷和错配不仅有助于减轻充放电过程中的体积变化，而且还会产生一个促进电子转移的内部电场，这促进了有利的电荷转移动力学。同时，碳层具有优良的导电性，有利于可逆的电化学反应。

实验表明，得益于良好的结构设计，Sb₂S₃/FeS₂在5 A g^-1电流密度下，在2000次循环后具有536 mAh g^-1的可逆容量，在30 A g^-1电流密度下具有3000次的高倍率循环寿命。

选择商用磷酸钒钠与Sb₂S₃/FeS₂@rGO复合材料匹配混合电容器后进行性能测试，结果表明该储能器件具有良好的倍率性能。

通过原位X射线衍射(XRD)和非原位X射线光电子能谱(XPS)的表征，揭示了Sb₂S₃/FeS₂@rGO复合材料中Na离子的可逆存储反应。

金辉乐研究员简介：博士生导师，俄罗斯自然科学院外籍院士，省万人计划青年拔尖人才，入选2022/2023年全球前2%顶尖科学家榜单，担任温州大学化学与材料工程学院副院长/新材料与产业技术研究院院长，浙江省皮革工程实验室主任，浙江省国际联合实验室主任，中国“高起点新刊”《Carbon Energy》执行编辑等。获第十四届中国商业联合会服务业科技创新奖一等奖、中国发明协会“发明创业奖-人物奖”、“全国石油和化工优秀科技工作者”、俄罗斯联邦科技与高等教育部“教育功绩劳动奖章”等。长期从事曲率碳基能源材料和含氟高分子材料的基础及产业化研究工作。建立了杂原子掺杂曲率碳的原位脱卤精准合成理论，聚焦了杂原子掺杂曲率碳结构、掺杂组分和储能性能之间的构效关系。开发了多项半导体级高精尖零部件产业化技术如半导体封装专用ETFE树脂及离型膜加工技术和装备、半导体级PFA管关键加工技术、氟醚橡胶密封圈加工技术等，发表SCI论文161篇，包括Nat. Commun., Nat. Sustain., Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed等，论文他引超过6770多次（H因子43）。获授权发明专利103项，美国授权专利1项，并有3项技术进入中试开发阶段。

朱光教授简介：博士、教授，硕士生导师，自旋电子与纳米材料-安徽省重点实验室主任，安徽省“特支计划”创新领军人才，宿州学院学术委员会委员，安徽省高校拔尖人才，安徽省科研创新团队负责人。2013年11月从美国西北大学材料科学与工程系回国到我校工作。2011年获得宝钢优秀学生特等奖学金；2013年获得上海市优秀博士论文；2016年作为项目负责人获批“光电信息材料与新能源器件”安徽省高校科研创新团队；2016年遴选为宿州学院学术带头人；2018年遴选为安徽省教育厅高校学科拔尖人才，2019年获得省教学成果三等奖；2021年遴选为安徽省“特支计划”创新领军人才。朱光教授长期从事：（1）新型功能材料合成与能源存储与转换器件；（2）增材3D制造技术领域的研究工作，主要聚焦于原位测试、特殊条件下（如低温、高温、高压等环境）测试和机理研究。近年来，第一/通讯作者在Chemical Communications, Journal of Materials Chemistry, Nanoscale, ACS Applied Materials & Interfaces等国际著名期刊发表高质量学术论文50余篇（其中高引用率论文5篇，封面论文3篇、热点论文3篇，一区论文12篇），英文编著2部，授权国家发明专利6项，科技成果转让3项。主持/参与国家和省部级科研课题10余项，到账科研经费达300万元。

凌意瀚教授简介：博士生导师、洪堡学者、JSPS外国人特别研究员、江苏省双创团队核心、中国矿业大学青年骨干教师、Journal of Advanced Ceramics(SCI收录)编委，《无机材料学报》青年编委、中国硅酸盐学会矿物材料分会青年理事、矿大第八批优秀创新青年团队及江苏省高效储能技术与装备工程实验室骨干成员。先后主持国家重点研发计划政府间国际创新合作项目、国家重点研发计划“催化专项”青年科学家课题任务、德国洪堡基金、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省双创团队子课题负责人、博士后特别资助及面上项目等10多项科学研究项目。指导两项国家级和一项校级重点大学生创新项目及一项省创新工程（江苏省研究生实际创新计划），以第一作者/通讯作者在Appl. Catal. B: Environ Energy、 Adv. Funct. Mater.、 Matter、Applied Energy等能源与材料领域权威期刊发表100余篇，授权中国发明专利10余项。

蔡武教授简介：中国矿业大学采矿工程博士(2015)、安全科学与工程博士后(2015-2017)，英国帝国理工学院地球科学与工程博士后(2017-2020)，现为中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室研究员、江苏省特聘教授。主持国家自然科学基金青年/面上/国合、国家重点研发计划项目子课题等项目20余项，在《Engineering》、《Int.J. Rock Mech. Min.》、《Rock Mech. Rock Eng.》、《地球物理学报》等期刊发表论文60余篇。

余良浩博士简介：博士毕业于苏州大学，先后在宿州学院任教、中科院苏州纳米所/温州大学，瑞典林雪平大学进行博士后工作。主要从事新能源材料与3D打印电化学储能器件的研究。发表SCI论文三十余篇（高引用率论文5篇），其中以第一/通讯作者发表影响因子>10 的论文7篇，包括Adv. Energy Mater. (1篇)、Adv. Funct. Mater. (2篇)、ACS Nano (1篇)、Nano-Micro Lett.（1篇）、Small (2 篇)。主持/参与国家和省部级科研课题6项。