（通讯员林志颖）近日，刘刚课题组在多孔材料的制备与功能化应用领域取得重要进展，相关工作以课题组硕士生为第一作者发表在SCI期刊Separation and Purification Technology（一区，IF：9.136）、Fuel（一区，IF：8.035）、Electrochimica Acta（IF：7.336）和Energy & Fuels（IF：4.654）上。论文的第一贡献单位均为湖北省等离子体化学与新材料重点实验室，第一作者分别为课题组研究生王研铭、林志颖、华英楠、冯涛。

生物质衍生碳由于独特的多孔结构及大的比表面积，在储能、催化、吸附等领域有着广阔的应用前景。在前期的工作中，团队通过预碳化、水热、化学活化等有效结合，将生物质废弃物栀子花（Journal of Energy Storage, 2021,33,102061）和高粱（Journal of Energy Storage, 2021,44,103286）转化为具有大比表面积的分级多孔碳，在用作超级电容器电极材料时，获得了极好的电化学性能。为提高生物质衍生碳的机械性能，团队以香蒲废弃物和聚酰胺为前驱体，通过冷冻干燥和热亚胺化处理，制备了一种质轻、弹性优异、超疏水的气凝胶。该气凝胶在用于油水分离时，展现出极好的吸附性能，可在5 ~ 20 s内实现对多种油和有机溶剂的饱和吸附，吸附容量达到25.1 ~ 71.0 g/g。复合气凝胶可在重力驱动下持续分离氯仿/水混合物，分离通量高达4.5×10⁴ L m^-2 h^-1，分离效率为98.3%。此外，该气凝胶可以分离水包油乳液（水/甲苯），分离效率可达99.5%。由于具有优异的可压缩性，吸附后的气凝胶可通过压缩排除吸附物，并用于下一个吸附循环。该工作发表在中科院一区期刊Separation and Purification Technology上。

论文详情：Superhydrophobic polyimide/cattail-derived active carbon composite aerogels for effective oil/water separation, Separation and Purification Technology, 2023, 308, 122994.

团队进一步以生物质废弃物的组分腐殖酸为原料，构筑了一种具有交联结构的金属有机框架（MOF）材料。利用腐殖酸丰富的含氧官能团及4,4'-联苯二甲酸（BPDC）与金属中心原子强的配位作用，促进交联结构的形成，从而提高电极材料的对体积膨胀/收缩的耐受性，并获得优异的循环稳定性。该材料在用作锂离子电池的负极时，表现出极好倍率性能及循环稳定性，在5 A g^-1和10 A g^-1的超高电流密度下经1000次循环后比容量高达315 和242 mAh g^-1 (对应于84%和80%的高容量保持率)，高于目前所报道的大多数基于MOF的电极材料。该工作发表于电化学领域知名期刊Electrochimica Acta上。

论文详情：Humic acid-based interlocked MOF: Enabling stable cycling performance at ultra-high current densities for lithium-ion batteries, Electrochimica Acta, 2023, 142422.

金属有机框架（MOFs）作为一种典型的多孔材料，因具有高孔隙率和优异的结构可调性性，被认为是极具潜力的催化材料。然而，低的导电率和稳定性极大程度限制了其实际应用。基于此，团队利用MOF中心原子的表面电掺杂效应，诱导1T相MoS₂的形成，从而制备了负载于双金属MOF上、具有三维花状结构且富含缺陷的双功能电催化剂（MoS₂@Fe/Ni-MOF₆₀₀）。在用于碱性条件下电催化分解水时，该电极材料表现出优异的双功能催化活性和循环稳定性。其中，析氢和析氧的过电位分别为140和340 mV。论文详细研究了Fe/Ni-MOF₆₀₀的投料量对催化剂的结构及性能的影响。该成果发表在在中科院一区期刊Fuel上。

论文详情：Fe/Ni bi-metallic organic framework supported 1T/2H MoS₂ heterostructures as efficient bifunctional electrocatalysts for hydrogen and oxygen evolution, Fuel, 2023, 339, 127395.

此外，团队通过在导电聚合物中引入一维和/或二维纳米材料，实现了聚合物三维孔隙结构的构筑，所制备的导电聚合物/纳米功能材料复合物，在用作超级电容器电极材料时，表现出极好电化学性能，相关工作前期发表于Applied Surface Science, 2022, 593, 153457 (IF：7.392)，Journal of Energy Storage, 2021, 40, 102695 (IF：8.907)。 在此基础上，团队近期开发了一种通过二维层状范德华异质结（G-LS/WS₂-LS）提高聚苯胺（PANI）电化学性能的方法。得益于石墨烯良好的导电性和化学稳定性，以及WS₂的高氧化还原活性，所制备的三元纳米复合电极PANI/G-LS/WS₂-LS与PANI相比，超级电容性能得到显著增强。相关成果发表在Energy & Fuels上。

论文详情：Heterolayered 2D Nanohybrids of Graphene-WS₂ Nanosheets: Enabling Enhanced Supercapacitive Performance of Polyaniline, Energy & Fuel, 2023, 37, 6266.

刘刚教授课题组自2017年组建以来，一直聚焦新能源材料与器件（如超级电容器、锂离子电池、电催化）、污水处理、碳纳米材料等领域的研究。近两年（2021年至今），课题组以武汉工程大学为第一单位在Separation and Purification Technology，Journal of Energy Storage，Fuel，Electrochimica Acta，Applied Surface Science等期刊发表了研究论文12篇，其中影响因子大于7的论文8篇。

在研究生培养方面，课题组取得了较为突出的成果：已培养7名硕士研究生获得硕士学位并以第一作者发表了高水平SCI研究论文，其中4人的论文获校优秀硕士学位论文；1人获国家奖学金，多人获优秀研究生称号。

欢迎广大学子加入本课题组攻读博士或硕士学位。课题组负责人刘刚教授邮箱：lg8312@163.com。

                                                             (审稿人：王涛)