近日，北京科技大學新材料技術研究院曲選輝團隊在Energy & Environmental Science（IF=30.067 ）上發表了題為“Zero-strain K0.6Mn1F2.7 hollow nanocubes for ultrastable potassium ion storage”的論文（DOI: 10.1039/C8EE01611A），該工作報道了一種合成均勻中空KMnF-NCs的新方法，並通過控制刻蝕反應時間在晶體結構中創造缺陷與空位。
論文鏈接：
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ee/c8ee01611a#!divAbstract
由於K和F空位的存在，這個特殊結構可以容納由於鉀離子插入引起的體積膨脹，進而提高KIBs的容量、倍率性能和循環穩定性。同時，該研究表明KMnF-NCs的晶體結構缺陷對刻蝕反應具有重要影響。在可逆充放電過程中，該片層結構包覆的空心納米塊可以提供較大的比表面積並具有贗電容特性，進而使材料具有展現出高容量、高穩定性和優秀的倍率性能。
KMnF-NC結構的合成示意圖及微觀結構表徵
在400 mA·g-1的大電流密度下循環10000次仍可保持110 mAh·g-1 的容量，容量保持率高達99%。除此之外，該工作通過原位XRD和DFT計算，證明了該材料在脫嵌K離子過程中的體積變化基本可以忽略，表明刻蝕後的KMnF-NCs可以作為一類新的具有良好循環穩定性的零應變KIBs負極材料。北京科技大學劉志偉博士和李平教授為該論文的第一作者，北京大學王偉博士為共同通訊作者。
曲選輝教授團隊長期從事特種粉體材料製備、粉末冶金近終形成形技術的研究。近年來，該團隊在曲選輝、秦明禮和李平教授的帶領下，致力於將新型粉體材料技術應用於難熔金屬、軟磁合金、高導熱氮化鋁、鋰離子和鉀離子電極材料及燃料電池催化劑等新材料中。研製的近球形微細（納米）鎢粉、鐵粉和氮化鋁陶瓷粉滿足了粉末注射成形技術的需要，實現了這類難加工材料製品的近終形精密製造。相關產品已在國防和民用領域獲得應用，曾獲國家發明專利40餘項，教育部技術發明一等獎1項（2011年度）、中國有色金屬工業科學技術獎（技術發明）一等獎2項（2016、2017年度）。
曲選輝，北京科技大學
2016年以來，該團隊設計合成了一系列新型的電極材料，顯著提高鋰離子和鉀離子電池循環容量與穩定性。同時，為了降低貴金屬催化劑在催化領域的用量，提出了貴金屬催化劑納米晶在碳與非貴金屬催化劑表面固定的概念。基於這些新材料，該團隊探索了其在電容器，電解水析氫、析氧以及吸波材料等領域的應用。該系列創新性成果發表在Adv. Funct Mater, 2018, Accepted; Energy Storage Mater, 2018, 10, 268. J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 11147; J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 7053; ACS Appl. Mater. Inter, 2016, 8, 15582; ACS Appl. Mater. Inter, 2016, 8, 25954, Chem. Commun, 2017, 53, 2922等國際知名期刊上。（來源：材料科學與工程公眾號綜合自北科大、EES期刊及網絡）
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