陈伟/潘建明/庞欢教授，Small：仿生构筑花状硒化钴/石墨烯异质结构用于高性能电容去离子

第一作者：付民

通讯作者：陈伟*，潘建明*，庞欢*

单位：山东科技大学, 清华大学，江苏大学，扬州大学

常见的水处理技术包括电渗、闪蒸、离子交换和反渗析等技术。由于具有成本低、效率高和无污染等优点，电容去离子技术被认为是一种低成本的很有潜力的脱盐技术。电极材料是电容去离子技术的核心要素，对除盐表现起着举足轻重的作用。因此，高性能电容去离子电极材料的研发至关重要。课题组前期工作（Advanced Materials, 2023, 35, 2300940；Carbon, 2023, 118183；Carbon, 2022, 199, 520-528；Small, 2021, 17(1), 2004827；Journal of Power Sources, 2021, 492, 229669）开发了一系列不同结构的金属化合物电极材料，研究表明材料结构调控在提升电化学表现方面扮演着关键角色。

近日，来自山东科技大学的陈伟，江苏大学的潘建明与扬州大学庞欢教授合作，在国际知名期刊Small上发表题为“Biomimetic mineralization synthesis of flower-like cobalt selenide/reduced graphene oxide for improved electrochemical deionization” 的研究型文章。

该研究开发了一种简便的仿生合成策略，得到花状硒化钴(CoSe₂)/石墨烯异质结构（Bio-CoSe₂/rGO）。花状结构牢固的锚定在石墨烯片层上，不仅增强了结构稳定性，而且改善了导电性，从而加速了离子传输和电荷迁移。良好的结构特性赋予了电极材料更好的电化学表现，所合成的Bio-CoSe₂/rGO复合电极材料表现出优异的除盐性能（在1.2 V和300 mg L^-1 NaCl溶液中，最大除盐量为56.3 mg g^-1，最大除盐速率为5.6 mg g-1 min^-1，60圈循环后保持率为92.5%）。吸附动力学研究表明，Bio-CoSe₂/rGO除盐电极的电容去离子行为更符合准二级动力学模型，其对钠离子的吸附由可逆的化学作用所主导。该工作不仅丰富和拓展了仿生矿化合成策略的应用领域，而且为高性能电容去离子电极材料的设计提供了新的思路。

仿生矿化合成策略通过将沉淀剂和反应溶液分离，减慢晶体成核和生长速度，可获得多级复杂的微纳结构。本工作构建了花状硒化钴/石墨烯异质结构。多种结构表征手段证实了这种异质结构的成功构建。这种异质结构促进了离子吸附，强化了电荷/离子传输特性。

传统块体材料通常存在活性位点不足和离子传输迟缓等弊端。仿生矿化合成策略构建的异质结构，能够提供大量的接触面积，充分释放活性位点，加快电荷/离子传输。得益于花状结构硒化钴和高导电石墨烯之间的协同作用，所合成的复合电极材料表现出优于纯花状硒化钴和水热法所得硒化钴/石墨烯复合材料的除盐性能。电容去离子性能测试、吸附动力学计算和循环后的结构表征证实了这种异质结构在促进离子吸附和强化电荷/离子传输特性方面独特的优势。

Biomimetic mineralization synthesis of flower-like cobalt selenide/reduced graphene oxide for improved electrochemical deionization

DOI:  https://doi.org/10.1002/smll.202312151

陈伟副教授简介：北京理工大学博士，现为山东科技大学化学与生物工程学院副教授，硕士生导师，主要从事分子辨识分离材料的研究工作。近年来以第一或通讯作者在Chemical Society Reviews，Small，Biosensors and Bioelectronics，Journal of Materials Chemistry A，Chemical Engineering Journal等期刊发表SCI论文30余篇，授权发明专利1项，编撰学术专著《Theranostic Bionanomaterials》第五章：Synthetic receptors with bioaffinity for biomedical applications。主持国家自然科学基金和山东省自然科学基金各一项。

潘建明教授简介：博士生导师，国家优秀青年基金获得者，江苏大学化学化工学院院长，中国化工学会分子辨识分离工程专委会委员、过程强化专委会青年委员、《盐湖研究》青年编委。长期从事液滴反应器构筑吸附材料、分子印迹强化辨识分离的研究，共发表第一/通讯作者SCI论文150余篇（影响因子大于10的70余篇，ESI 高被引论文12篇）；授权中国发明专利（第一发明人）30余项（转让16项），PCT专利授权3项；主持国家自然科学基金7项（国家优秀青年基金1项、区域联合重点项目1项）、江苏省重点研发项目等省部级项目13项；科研成果获得江苏省科技进步二等奖1项（第一）、中国石油与化学工业联合会科技进步二等奖1项（第一）；主编专著《分子印迹技术及其研究进展》、《现代分子印迹辨识技术》和研究生教材《分离科学与技术》。近年来，先后获评/入选江苏省优秀博士论文、江苏省“六大人才高峰”高层次人才、江苏省“333”工程培养对象、江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人、中国化工学会侯德榜化工青年奖、江苏省科技副总等称号。

付民副教授简介：北京理工大学博士，现为山东科技大学储能技术学院副教授，硕士生导师，主要从事储能及分离吸附等方面的研究工作。以第一或通讯作者在Advanced Materials，Small, Journal of Materials Chemistry A和Chemical Engineering Journal等期刊发表50余篇研究论文，其中高被引7篇，热点2篇，被引用2600余次，h因子27，连续两年（2022、2023）入选全球前2%顶尖科学家榜单（World’s Top 2% Scientists）。担任教育部学位中心论文评审专家、全国本科毕业论文抽检专家、山东省创项目评审专家、青岛市专业技术人才评审专家和聊城市绿色化工产业专家，担任Journal of Renewable Materials的客座编辑、稀有金属和Exploration的青年编委和30多个期刊的审稿人。