近日，江漢大學光電材料與技術學院2021級化工專業碩士研究生丁英杰在嚴朝雄博士、桑鴻乾副研究員和徐志花教授的指導下，在湖北省高等學校優秀中青年科技創新團隊科研項目、江漢大學四新學科專項和雙一流學科建設經費支持下，以第一作者和共一作者，在《Small》（IF=13.3）和《Chemical Engineering Journal》（IF=15.1）等國際著名期刊發表研究論文。江漢大學為第一完成單位。
鎳鈷層狀雙氫氧化物（NiCo-LDH）具有高理論比容量，獨特的層狀結構，豐富的活性位點等優勢。但NiCo-LDH材料存在導電性和循環穩定性差、以及易聚集等缺點。在充分發揮NiCo-LDH電極材料的優勢下，丁英杰針對其不足進行改性，采用微波合成法在碳布上原位生長了Mo摻雜的NiCo-LDH電極材料（MoNiCo-LDH/CC）。結果發現Mo摻雜對NiCo-LDH的電子結構和氧空位具有積極的調控作用，最佳Mo摻雜含量的MoNiCo-LDH-0.05/CC電極在1 A g–1的電流密度下表現出417.1 mA h g–1的高比容量，在32 A g–1的大電流密度下容量保持率為84.8%，明顯優于NiCo-LDH/CC的比容量。組裝的混合型超級電容器件在750 W kg–1的功率密度下具有103.3 W h kg–1的能量密度，經過5000次循環充放電后，該器件仍保留初始容量的85.2%。兩個組裝的超級電容器串聯可以點亮30個LED燈，具有一定的實際應用潛力。
圖1. MoNiCo-LDH/CC電子結構和氧空位的調控及器件性能（Small 2023, 2308767）
同時，丁英杰與王國勝同學合作，采用金屬元素摻雜和核殼異質結構建策略成功制備了導電性增強的Co3O4@Mn-Ni(OH)2/CC電極（圖2）。Mn摻雜和其誘導產生的氧空位增大了Ni(OH)2的電導率，抑制了Ni(OH)2在充放電過程中的不可逆相變，提升了電極的長時間循環穩定性。同時，核殼異質結構促進了活性位點的暴露，并減少了界面的電荷轉移阻力。Co3O4@Mn-Ni(OH)2/CC電極在1 A g–1時的比容量為313.4 mA h g–1（1128.4 C g–1或2051.6 F g–1），約為Ni(OH)2/CC電極（48.9 mA h g–1）的6.4倍。其組裝的混合超級電容器件在800 W kg–1時的能量密度達到65.5 W h kg–1。兩個串聯的器件驅動6個綠色LED可達1700多秒。這項研究為合理設計和制備高利用率的電極材料提供了一些思路。
圖2. Co3O4@Mn-Ni(OH)2/CC電極材料界面結構及電化學性能（Chemical Engineering Journal 469 (2023) 143984）
丁英杰還以第一作者在《Materials Chemistry and Physics》（IF=4.6）和《江漢大學學報》上發表論文各一篇，并獲得江漢大學研究生科研基金項目(KYCXJJ202325)。他與課題組其他同學合作，以合作者身份在《Journal of Colloid and Interface Science》（IF=9.9），《Chemical Engineering Science》（IF=4.1，化工三大期刊之一），《》Journal of Environmental Chemical Engineering》（IF=7.7），《》Applied Surface Science》（IF=6.7），《》Journal of Alloys and Compounds》（IF=6.2），《Electrochimica Acta》（IF=6.6）及《Catalysis Science & Technology》（IF=5）等國際期刊發表SCI論文8篇。丁英杰目前已成功被中國地質大學（武漢）材料與化學學院擬錄取為博士研究生。（文圖：光電材料與技術學院 編輯：趙明）
圖3. 丁英杰在做實驗
