文 章 信 息
第一作者：高君權、叶超
通讯作者：乔世璋
通讯单位：澳大利亚阿德莱德大学
DOI: 10.1021/acsnano.2c12587
研 究 背 景
由于水系电解质的安全性及低造价，水系电池被视为现今最有大规模储能应用前景的装置之一。而直接使用锌金属作为阳极，水系锌离子电池得以大大简化了电池的制造过程。然而，氢气、碱式盐、枝晶的生成影响了锌负极的稳定性及库仑效率。复杂的近表面环境使得难以有效的确认失效原因。现有的抑制析氢策略可简单分为两类：减少水活性及阻挡活性析氢位点。然而以上两种手段可能反而降低粒子导度或者增加循环过电位。相比之下，抗催化界面能有效地利用锚定的抗催化位点来抑制水系锌离子电池在循环时的析氢问题。
文 章 简 介
基于此，来自阿德莱德大学的乔世璋教授，在国际期刊ACS Nano上发表题为“Suppressing Hydrogen Evolution via Anticatalytic Interfaces towards Highly Efficient Aqueous Zn-Ion Batteries”的研究论文。
该工作报导了通过CuN3配位石墨碳氮化物（CuN3–C3N4）抗催化界面抑制析氢反应，以实现高效的水系锌离子电池。基于原位气相色谱及原位同步辐射X射线衍射谱，该工作证明了析氢反应触发了碱式盐的生成。透过原位红外光谱表征及密度泛函理论计算，该工作证明了抗催化界面能有效地调节析氢反应中间体的吸附。
因此，抗催化界面有效地提高了镀锌/剥离的库仑效率，使其在5500次循环中达到~99.7%，并且在1 毫安每平方厘米电流密度 （mA cm–2）和1 毫安时每平方厘米容量（mAh cm–2）下的循环可逆性超过1300小时。在抗催化界面的保护下，整个电池在1C的400次循环中显示出98.3%的优异库仑效率。
本 文 要 点
1 基于原位气相色谱及原位同步辐射X射线衍射谱，该工作证明了析氢反应触发了碱式盐的生成。在抗催化界面的作用下，水系锌离子电池在循环过程中减少了超过一半的氢气析出,同时在原位同步辐射X射线衍射谱观察到碱式盐的生成显著减少。
2 抗催化界面有效地提高了镀锌/剥离的库仑效率，使其在5500次循环中达到~99.7%，并且在1 毫安每平方厘米电流密度 （mA cm–2）和1 毫安时每平方厘米容量（mAh cm–2）下的循环可逆性超过1300小时。在抗催化界面的保护下，整个电池在1C的400次循环中显示出98.3%的优异库仑效率。
3 透过原位红外光谱表征及密度泛函理论计算，证明了抗催化界面能有效地调节析氢反应中间体的吸附。透过原位红外光谱的观察可发现在抗催化界面的作用下，近表面的H3O+ 物种吸附能力明显降低。而根据密度泛函理论计算，抗催化界面可大大地减少氢气的脱附。以此共同证明了抗催化界面的抑制析氢能力。
文 章 链 接
Chun-Chuan Kao, Chao Ye, Junnan Hao, Jieqiong Shan, Huan Li, and Shi-Zhang Qiao* Suppressing Hydrogen Evolution via Anticatalytic Interfaces towards Highly Efficient Aqueous Zn-Ion Batteries. ACS Nano 2023, DOI: 10.1021/acsnano.2c12587
通 讯 作 者 简 介
乔世璋教授，现任澳大利亚阿德莱德大学化工学院纳米技术首席教授，能源与催化材料中心（Centre for Materials in Energy and Catalysis）主任，主要从事新能源技术纳米材料领域的研究，包括电池、电催化、光催化等。作为通讯联系人，在 Nature、Nature Energy、Nature Synthesis、Nature Communications、Journal of American Chemical Society、Angewandte Chemie-International Edition、Advanced Materials 等国际顶级期刊发表学术论文超过496篇，引用超过10万6千次，h指数为165。
乔世璋教授已获得多项重要奖励与荣誉，包括2021年南澳年度科学家奖、2017年澳大利亚研究理事会桂冠学者（ARC Australian Laureate Fellow）、2016年埃克森美孚奖、2013年美国化学学会能源与燃料部新兴研究者奖以及澳大利亚研究理事会杰出研究者奖（DORA）。
乔教授是国际化学工程师学会会士、澳大利亚皇家化学会会士、英国皇家化学会会士等。同时，他担任国际刊物英国皇家化学会杂志EES Catalysis的主编和 Journal of Materials Chemistry A副主编，也是科睿唯安（Clarivate Analytics）/ 汤姆森路透（Thomson Reuters）化学、材料科学和环境与生态三个领域的高被引科学家(近十年有123 篇高被引论文)。
课 题 组 招 聘
招聘机会 – 硕、博士
研究方向
1 固态电池
2 水系电池（锌离子电池，锂/钠/钾离子电池，或其他水系体系）
3 硫电极体系电池 （锂/钠/钾硫电池，或其他硫电极体系电池）
硕士生入学要求（入学一年后优秀者可转为博士生，共4年）
1 已/即将获得材料类，物理类，化学类，或者化工类优秀本科学位毕业生；
2 英语成绩达到阿德莱德大学入学标准：
3 雅思成绩：平均6.5，其中听（6.0）说（6.0）读（6.0）写（6.0）or
4 托福ibt：总分79，其中听（13）说（18）读（13）写（21）；
5 一般需要自费一年 （容易得到签证）
博士生入学要求
1 已/即将获得材料类，物理类，化学类，或者化工类优秀硕士学位毕业生；
2 第一作者在知名杂志上发表过学术论文；
3 有相关固态，水系或硫电极方面研究背景者可优先考虑
4 英语成绩要求同博士生
奖学金情况
1有多种奖学金可选（每年32500 澳元无需付税）：
1 CSC（中国国家留学基金委奖学金）
2 澳大利亚国家奖学金
3 阿德莱德大学奖学金
4 项目经费直接支持的奖学金
招聘机会 – 博后
研究方向
1 固态电池
2 水系电池（锌离子电池，锂/钠/钾离子电池，或其他水系体系）
3 硫电极体系电池 （锂/钠/钾硫电池，或其他硫电极体系电池）
博后要求
1 丰富的文章发表经历、扎实的电池研究背景（有产业化经验者可适当降低文章要求）
2 在领域内国际知名专业期刊发表过文章，工作勤奋踏实，具有团队协作精神
3 到岗时间越快越好，初始合同为一年，可延至三年
课题组优势
1 经费充足、产业化合作紧密，鼓励未来申请澳洲优秀青年基金(DECRA Fellow)
博后起薪
1 税前工资及退休金：10.7-11.7万澳元
学校和研究平台简介
阿德莱德大学
阿德莱德大学是澳大利亚最富盛名的高等学府之一，同时也是澳大利亚“八大名校联盟”（即澳洲的藤校联盟）成员之一。自 1874 年建校以来，一直以其卓越的教学、学术和研究成功而享有盛誉。阿德莱德大学在历史上拥有 5 位诺贝尔奖获奖者，培养了 110 位罗德学者。校园位于市中心，生活便利，交通便捷，环境优美。
能源与催化材料中心、原位分析测试中心
在乔世璋教授的领导下，阿德莱德大学于2018年成立了能源与催化材料中心（Centre for Materials in Energy and Catalysis - CMEC）。中心使用实验，先进表征和理论计算结合的方法，致力研发应用于能源和催化的高效、经济、并且有工业应用前景的材料。另外在乔世璋教授的领导下，阿德莱德大学于2020年成立原位分析测试中心。
申请方式
有意者请将个人简历和一作文章（首页合并成单一文件）发送给叶超博士、郝俊南博士或乔世璋教授邮件：
chao.ye@adelaide.edu.au;
junnan.hao@adelaide.edu.au;
s.qiao@adelaide.edu.au
课题组页面
https://www.adelaide.edu.au/directory/s.qiao#
科 学 材 料 站 招 聘 信 息
科学材料站招聘2023年电催化工程师（二氧化碳还原方向，硕士研究生）
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