近日，我院纪效波教授团队关于Co₃X₄形貌调控及储钠机理的最新研究成果在国际知名期刊Nano Energy (IF=12.343)上在线发表，论文题目为 “Anions induced evolution of Co₃X₄(X=O, S, Se) as sodium-ion anodes: The influences of electronic structure, morphology, electrochemical property” (Nano Energy, 2018,48, 617-629)。2016级博士生葛鹏为第一作者。

在钠离子电池研究领域中，由于适配性电极材料的匮乏，新型钠离子存储材料的设计及合成受到了越来越多的关注。Co₃X₄材料在光电领域，催化领域，光解水领域有着广泛的运用，这为该材料在其他领域的运用提供了新的见解。作为转换型材料，Co₃X₄的容量贡献主要来源于阴离子与钠离子之间转换，因此阴离子基对于转换型材料有着至关重要的作用。因此本工作通过阴离子置换调控电极材料Co₃X₄的电子结构，形貌特征，电化学性能的变化，为电极材料的设计提供了广阔的思路。

在此工作中，首先通过第一性原理泛密度函数来计算通过阴离子置换，Co₃X₄晶体结构，键能，键长以及能带间隙的变换，以及其对于材料电导性的影响。模拟发现，随着阴离子半径的增加 (O < S <Se)，材料的电导性逐渐增强，进一步增强储钠能力。由于在材料形成的过程中，发生了柯肯达尔效应，因此导致材料的表面形貌，活性位点，比表面积以及孔洞比例都发生了相应的变化。通过原位XRD进一步验证了Co₃Se₄的转换反应机理。此外，由于逐渐减小的摩尔生成焓(Na₂O > Na₂S > Na₂Se), 有助于加强材料的倍率性能。详细的赝电容探究证明了半径较大的阴离子的引入，有利于材料的表面控制电化学行为的加强。本研究的目的有助于深度理解随着VI主族元素的变换，材料的电化学性能的变化，指导其他高倍率电极材料的作为储钠材料的研究。

葛鹏同学2016年进入中南大学攻读博士学位。目前以第一作者身份在Nano Energy, Energy Storage Materials，Advanced Science, ACS Applied Materials & Interfaces等知名期刊发表SCI论文7篇。