近日，我校材料学院王波教授团队在材料领域顶级期刊《Advanced Science》，IF=""17.5发表了题为" “Rationally Tailoring Superstructured Hexahedron Composed of Defective Graphitic Nanosheets and Macropores: Realizing Durable and Fast Potassium Storage”的研究型论文。该论文第一作者为袁飞博士，通讯作者为材料学院王波教授和李昭进博士。

多孔工程通常被视为提高钾离子储存性能的有效策略之一，因其能够提供丰富的吸附位点和缩短的离子扩散距离。然而，关于大孔组分在钾的储存中所起的作用还缺乏详细的研究，迄今为止鲜有报道。基于此，王波教授团队通过热解聚单宁酸前驱体制备了大孔组分与缺陷结构耦合的石墨碳纳米片。由于聚单宁酸在热解过程中沿不同方向和尺度会产生空间受限的两步局部收缩，因此确保了缺陷和大孔结构的形成。并通过碳化温度的调控实现了缺陷与石墨化度之间的平衡。这些优势不仅有利于离子/电子的快速传递，并且促进了电容行为的钾储存，从而实现了高容量（225.9 mAh g^{-1）、倍率以及循环稳定性（202.9 mAh g-1 在2 A g-1的电流密度下经过2000 次循环），研究成果为深入解析大孔组分以及缺陷结构在钾储存中的作用提供了重要支撑。}

图1. 缺陷/大孔耦合碳纳米片的合成示意图

图2. 三种不同碳化产物的形貌表征。a-c) SEM图像。d-f) TEM图像。g-i) HRTEM图像。j) 环形暗场STEM图像以及k, l) 元素映射

图3. a) 归一化的充放电曲线（900℃碳化产物负极、普鲁士蓝正极以及两者组成的全电池）。b）全电池在不同电流密度下的充放电曲线。c) 全电池的能量密度-功率密度图。d) 全电池在不同循环圈数下的充放电曲线。e) 全电池的长循环性能

自2020年以来，王波教授团队围绕钾离子电池碳负极材料方面，取得了一系列研究进展，包括固体电解质界面层（SEI）的合理设计 （Nano Energy, 2020, 75, 104979）、石墨/无定形碳的耦合构建（Energy Storage Mater., 2021, 38, 329–337）、富边缘氮掺杂石墨碳的合成（Chem. Eng. J., 2022, 432, 134321）、柔性碳纤维及其无粘结剂的设计（J. Power Sources, 2022, 523, 231043）、微孔/介孔与钾离子存储关系的揭示（Small, 2022, 18, 2107113）、本征碳缺陷与钾存储关系的探索（Adv. Funct. Mater., 2022, 2208966）、双碳耦合3D结构硬碳（Compos. Part B, 248:110379）以及大孔/缺陷石墨碳结构协同储钾机理的探究（Adv. Sci. 2022, 2205234）；同时围绕快速储钾动力学（J. Power Sources 2021, 484, 229244）、层状正极材料（J. Mater. Chem. A, 2021, 9, 8221-8247）、初始库伦效率（Chem. Eng. J., 2022, 428, 131093）以及固/固-固/液界面（Adv. Sci., 2022, 9, 2200683）发表了一系列观点文章。相关研究得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金、河北省青年拔尖人才支持计划等支持。