近日，理工学院物理学系2019级材料物理专业本科生李子龙以第一作者在国际著名期刊Energy & Environmental Science (中科院1区TOP，影响因子39.714)发表论文“In-Situ Electrochemical Activation of Co(OH)2@Ni(OH)2 Heterostructure for Efficient Ethanol Electrooxidation Reforming and Innovative Zinc-Ethanol-Air Battery” (DOI:10.1039/D2EE01816K)，实现理工学子在高水平期刊发表论文新突破。物理学系王楠老师是论文的指导老师，他与孟辉教授、加拿大工程院孙书会院士为该论文的共同通讯作者。
本研究提出了一种通过原位电活化获得的钴镍异质结材料（Co(OH)2@Ni(OH)2），展现出卓越的电催化乙醇氧化活性(j10=1.30 V)与稳定性(>100h@j50)。在室温条件下，该材料通过4e-过程将乙醇定向转化为乙酸盐，法拉第效率高达97.9%。同步辐射技术、原位拉曼光谱和密度泛函理论计算揭示了Ni(NiOOH）是材料的关键活性位点，通过异质结及原位电活化的电子结构调制，电子从Ni转移到Co，使得Ni表面具有最优的吸脱附特性和最低的催化反应能垒，从而实现了高效的乙醇电氧化增值。
此外，基于乙醇氧化反应替代析氧反应的创新策略，本研究将乙醇引入锌空气电池中，首创性地提出了“锌乙醇空气电池”体系。该体系在不影响正常放电过程的同时，在相同电流密度下充电所需的电压比传统锌空气电池降低了300 mV以上。此外，该电池能够在极小的充放电窗口内连续稳定工作超过100小时，这得益于其避免了充电过程氧气释放对电极材料的破坏。这项工作提供了一个突破性的阳极反应替代策略，以显著提升锌空气电池的充电效率和整体稳定性。该设计思路有望推广到其它各类小分子有机物，这为可充电金属空气电池的发展指明了新的研究方向。
论文链接https://doi.org/10.1039/D2EE01816K
李子龙同学通过物理学系“思源创新人才培养计划”加入孟辉教授先进电池研究团队。在团队王楠老师指导下，李子龙同学勤奋学习、刻苦钻研，开展清洁能源领域科研工作三年有余，取得了优异成绩。目前，他以第一作者（或共同一作）在Energy & Environmental Science、Chemical Engineering Journal(2篇)、ACS Applied Materials & Interface、Inorganic Chemistry Frontiers上发表5篇文章，并作为团队负责人获得5项省部以上级科技创新竞赛奖励，也获得国家奖学金、优秀学生一等奖学金、优秀学生荣誉称号等十余项学业表彰，他已保送至中国科学技术大学继续深造。
论文指导老师王楠博士于2019年入职物理学系工作，加入孟辉教授团队，三年来以第一作者或通讯作者发表A类论文16篇（一区12篇），获得包括国家自然科学基金青年基金在内的多项资助，获2022年广东省高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛二等奖。在指导本科生开展科研活动方面，王楠老师尊重个性、因材施教，积极引领、指导学生参与学术研究，在培养本科生创新意识和创新能力方面成果斐然，先后共指导本科生以第一作者发表SCI论文7篇，并获得 “挑战杯”广东省赛三等奖、广东省大学生材料创新大赛二等奖等多项奖励，指导的国家级大学生创新创业计划项目入围2021年全国大学生创新创业年会。