报告时间：2024年10月12日 早上8：30

报告地点：高水平实验楼B座一楼报告厅

报告题目：聚醚基固态锂金属电池的界面环境研究

报  告  人：刘苏城 博士研究生（华南理工大学）

报告摘要：

传统液态锂电池在高能量密度与高安全性之间难以取得平衡。这主要是因为广泛使用的有机液体电解液存在固有的安全隐患，包括易燃和泄漏等问题。相较之下，聚合物固态电解质因其卓越的热稳定性和低泄漏特性，能够显著提高锂电池的安全性。然而，聚合物固态电解质在实际应用中面临着一系列挑战，主要源于电解质与电极之间复杂的界面环境。这些挑战包括不良的固体-固体接触、高电压下的电化学副反应，以及电解质所处的锂金属富电子环境等。基于以上问题，本报告通过聚合物固态电解质本身的结构调控和界面环境的优化，为开发新型、性能优异的聚合物固态电解质提供新的设计思路。

报告人简介：

刘苏城，华南理工大学博士研究生，主要从事于新型二次储能材料的研究，包括聚合物固态锂金属电池和水系锌离子电池等方向。迄今为止，以第一作者/共同作者身份在Advanced Materials, Advanced Energy Materials, Advanced Functional Materials, Energy Storage Materials, Science China Chemistry等国际顶级/知名期刊上发表了5篇SCI论文，其中包括1篇ESI高被引论文，总被引用次数超过500。先后获得了博士研究生校长奖学金、硕士研究生国家奖学金及校级优秀毕业生等荣誉。

报告题目： 离子嵌入引起的电极膨胀：从材料设计到应变行为的综合研究

报  告  人： 石秀玲博士 （哈尔滨工业大学）

报告摘要：

为满足各国能源战略的迫切需求，二次离子电池技术在最近几年迎来了爆炸性的增长。然而高容量电极材料往往面临着离子嵌入/脱出引起的高体积变化以及机械应力，这将导致电极材料的最终失效。宿主材料嵌入不同离子时的体积变化行为不同，还可能经历显著的结构和化学变化，使其容量快速衰减。因此，电极的电化学性能与其电极材料设计和力学行为存在着密不可分的联系。合理预留内部空隙来适应电极循环过程中的膨胀，并实时获取电极力学行为演化对于理解电池的优化设计具有重要意义。与此同时，碳包覆或碳复合在一定程度上能够阻止活性物质与电解液之间的接触，同时也是制造电极材料内部空隙的重要手段。本研究中采用硬模板法形成内部空隙，并通过内部桥接的方式用单壁碳纳米管将活性物质Fe1-xS 与碳层连接（Fe1-xS/SWNT@C），形成独特的离子传输通道，大大提高了钠/钾离子电池的倍率性能。后以自模板法为基础，设计出部分硫化法以制备电极，构建了比传统摇铃结构具有更多接触点多、更小粒径的多核结构（Fe1-xS@C）。将其用于钾离子电池中，表现出了超长的循环寿命（在1Ag-1循环长达20000次仍有205mAhg-1的比容量)。以上独特的形貌设计有效地稳定了膨胀电极的结构，但将该过程中的体积变化量化仍是一个问题。在此，我们开发了一种基于数字图像相关（DIC）的原位应变测量技术，采用碳管复合和原位电化学转化策略形成均一的一维纳米线导电体系（CNT/VOOH），以此为模型，通过添加少量石墨形成自然散斑，测试了其在循环过程中的化学应变。结合电化学-力学耦合模型，量化了化学应变随时间（容量）的演化和残余化学应变随循环的变化，并估算了电极中残余离子的偏摩尔体积。结果表明，碳纳米管的引入能够明显降低了残余离子的偏摩尔体积，使其产生更小的应变，赋予其更高的机械稳定性。以上研究为材料科学和工程领域，特别是电化学和离子电池领域提供了新的方法和理解。

报告人简介：

石秀玲，哈尔滨工业大学博士。研究方向为电化学能源存储与转换基础研究，包括储能电池电极材料设计、界面行为、相变机制、应变机制等研究；储能体系具体涉及到锂/钠/钾/锌离子电池。曾在国际知名期刊Energy&EnvironmentalScience，Advanced Materials，ACS Nano，ACS Materials Letters，Journal of Materials Chemistry A 上以第一作者身份各发表论文一篇；累计发表论文11篇，申请发明专利7项。曾主持哈尔滨工业大学点子基金项目，并多次获得“优秀学生”等校级荣誉。

报告题目： 木质素基有序介孔碳的制备及其应用

报  告  人： 王晓琦 博士 （中国农业科学院）

报告摘要：

有序介孔碳 (OMC)是近年来新兴碳材料之一，它具有许多理想的特性，例如长程有序的孔道，较大的介孔尺寸，以及高的孔体积和化学惰性，在催化剂载体、吸附、电化学等领域具有潜在的应用前景。本研究利用木质素作为碳前体，逐步替代了传统的有毒的酚类化合物，并利用金属离子的络合作用逐步替代醛类交联剂合成了一系列功能化有序介孔碳材料，并将其应用到纤维素/半纤维素催化转化为高值平台化合物以及超级电容器领域中，具有较好的催化性能以及电化学性能。该合成方法具有一定的普适性，为以可持续的生物质大分子为碳前驱体制备功能化有序介孔碳提供了一项绿色环保的新策略。

报告人简介：

王晓琦，博士毕业于中国农业科学院，现于河北工业大学化工学院化学工程与技术工作站做博士后研究工作，主要研究方向为生物质固体废弃物资源化利用，主持河北省自然科学基金1项，参与国家自然科学基金等科研项目3项，发表科研论文10余篇，授权发明专利2项以及参编专著1部。

报告题目：矿区硫酸盐还原菌介导的矿物相转化及对砷行为的影响

报  告  人： 高坤 博士 （南方科技大学）

报告摘要：

在矿区周边的河流及地下水中(富含SO42-和Fe3+)，硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria, SRB)介导铁硫酸盐次生铁矿物相转化是导致砷污染的重要原因。铁硫酸盐次生矿物能够吸附、共沉淀水体中的砷，但当有氧环境转化为厌氧环境时，铁硫酸盐次生矿物会遇到SRB并被还原转化为Fe(II)矿物，导致负载的砷迁移和再分配。环境条件(如SO42-、PO43-浓度)会影响矿物的相转化及砷的归宿。我们利用矿区河流中富集的SRB及实验室合成的铁硫酸盐次生矿物(黄钾铁矾)为对象开展实验，探究了SRB介导的黄钾铁矾相转化的特征、砷迁移再分配规律与生物作用机制，SO42-、PO43-浓度对矿物相转化与砷迁移再分配的影响等。结果表明，SRB不能直接利用矿物中的SO42-，但SRB会促进矿物中的SO42-溶出，随后，SRB将溶出的SO42-还原为S2-，并通过S2-化学还原矿物中的Fe(III)，将黄钾铁矾转化为磁铁矿、蓝铁矿和马基诺矿。黄钾铁矾相转化过程中，负载的砷会释放进入水体，随后被新形成的磁铁矿与蓝铁矿部分固定，马基诺矿固定砷的能力较差。在低浓度SO42-体系(0.5 mM)，矿物的相转化产物主要为磁铁矿，砷的释放量较小；而在高浓度SO42-体系(10 mM)，矿物的相转化产物主要为马基诺矿，砷的释放量较大。高浓度的PO43-(800 μg/g)会改变矿物的相转化方向，使矿物更多的转化为蓝铁矿(而不是马基诺矿)，降低砷释放；低浓度的PO43-(20 μg/g)不会改变矿物的相转化方向，同时，少量的PO43-吸附于马基诺矿表面会进一步降低其固定砷的能力，增大砷释放。上述研究结果能够提升我们对矿区Fe、S和As生物地球化学行为的认识，为矿区砷污染的风险评估和治理提供理论支撑。

报告人简介：

高坤博士，南方科技大学研究助理教授，深圳市高层次人才，国家注册公用设备工程师（给排水）。2012年于山东建筑大学获学士学位（给水排水工程），2017年于长安大学获硕士学位（市政工程），2021年于华南理工大学获博士学位（环境科学与工程）。2012年7月-2013年8月在中建八局第二建设有限从事给排水施工管理工作；2021年7月-2023年7月在南方科技大学从事博士后研究工作；现南科大研究助理教授。研究方向为矿区重金属的污染修复，污水生物处理过程中的N2O释放特征。目前，已发表学术论文29篇，其中，第一/通讯作者论文10篇。主持国家自然科学基金（青年项目）、中国博士后科学基金和广东省区域联合基金（青年项目）。担任Geochimica et Cosmochimica Acta、ACS Earth and Space Chemistry期刊审稿人。

化学化工学院（碳中和未来技术学院）

2024年10月9日