本工作研究了镍钴双金属磷化物(Ni-Co-P)在水溶液中的稳定性。结果显示，Ni-Co-P能与H₂O反应，发生自腐蚀生成Ni²⁺、Co²⁺和PO₄^3-离子，同时产生H₂。Ni-Co-P与H₂O的自腐蚀反应速率受到镍钴比例影响，Ni-Co-P中的Co含量升高，其在水中的腐蚀速率降低。详细研究了镍、钴投料比(n_Ni/n_Co)为1∶2制备的Ni-Co-P在水中的腐蚀行为，其在水中的腐蚀速率与溶液pH值、氧气含量、光照、温度等因素有关。为了抑制Ni-Co-P (n_Ni/n_Co=1/2)在水溶液中的腐蚀，在其表面包裹一层惰性TiO₂保护层，这层TiO₂保护层能有效减缓Ni-Co-P在水中的腐蚀，增强其稳定性。

石墨负极是目前锂离子电池中广泛使用的商品化负极材料，其在接触电解液发生储锂时会因有机电解液的还原分解而形成一层固体电解质界面膜(SEI)。该界面膜对锂离子电池的循环稳定性、快充性能、安全性能等诸多方面有着关键影响。通过在石墨表面构建一层包覆层，减少其与电解液之间的副反应并促进稳定电极界面的形成，可以提高储锂的电化学性能。表面包覆通常通过气相或液相法实现，包覆材料主要包括碳材料、锂离子导体、金属化合物和聚合物材料等体系。本文评述了不同包覆材料和方法对石墨负极性能的提升作用，分析了包覆改性策略影响电池快充性能和循环稳定性的机制，为锂离子电池负极材料的研究和开发提供了材料物理化学基础。

铁硫化物因其较高的理论容量，被认为是一种很有前途的钠离子电池负极材料。然而，铁硫化物在充放电过程中存在较大的体积变化，导致其倍率性能和稳定性较差。本文通过简单的一步法策略，制备了一种具有三维簇状结构的硫掺杂碳包覆的Fe_0.95S_1.05纳米球(Fe_0.95S_1.05@SC)，并研究了其储钠性能。硫掺杂碳层可提高材料的导电率，缓解Fe_0.95S_1.05纳米球在反应过程中产生的体积膨胀，故提升了材料的稳定性。Fe_0.95S_1.05@SC的相互贯通的簇状结构，为电子和离子的传输提供了通道，使材料具备优异的倍率性能。在半电池体系中，Fe_0.95S_1.05@SC在0.1 A∙g⁻¹下循环100圈后，保留614.7 mAh∙g⁻¹的高比容量，10 A∙g⁻¹下比容量仍可以达到235.7 mAh∙g⁻¹。在全电池体系中，在0.1和10 A∙g⁻¹时，Fe_0.95S_1.05@SC的可逆容量分别为482.8和288.3 mAh∙g⁻¹。该材料具有良好电化学性能，在钠离子电池中具有广阔的应用前景。

制备可以同时高效且高通量地处理纳米乳液的超浸润材料仍然具有挑战。为此，本文提出了一种通过在超分子骨架纳米片上修饰氧化石墨烯以增强亲水性的策略。通过将两种具有片状形态的材料连续抽滤于商业基质上，可制备得到氧化石墨烯辅助的超分子骨架复合膜，并用于分离具有纳米尺寸液滴的水包油乳液。骨架一方面通过均匀的纳米孔拦截乳液中分散的微小液滴，另一方面也通过带负电的表面提供静电相互作用来驱动破乳过程发生。具有良好亲水性的氧化石墨烯赋予膜材料改善的亲水能力和水合层。该复合膜具有纳米级的截留尺寸、带负电的表面和水下疏油性，并且还获得了高的水通量和耐油污染性。基于尺寸筛分和破乳效应，该复合膜可有效地去除分散在水包油乳液中由非离子、阴离子和阳离子表面活性剂稳定的纳米油滴。特别是对于离子型乳液，在分离后动态光散射未检测出残留液滴。滤液中总有机碳含量小于10 ppm，对应着大于99.9%的分离效率，优于许多国家和组织的标准。在各种乳液的分离过程中，复合膜表现出较高的分离渗透性，约为原始骨架膜的3.5倍。此外，具有防污效果的复合膜获得了较高的通量回收率，通过简单的水洗处理即可实现5次具有稳定分离性能的循环。该复合膜在重复使用过程中没有组分损失，在150 ℃内具有热稳定性，并能抵抗腐蚀性化学环境。在本工作中，我们试图将具有不同结构特性和表面特性的两种组分结合，通过简单的方法制备复合膜，并在功能协同作用下实现水包油型纳米乳液的高性能分离。

首先采用共沉淀方法制备富锂锰基正极材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂原始样品(P-LRMO)，然后通过简单的湿化学法以及低温煅烧方法对其进行不同含量Ga₂O₃原位包覆。透射电子显微镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)结果表明在P-LRMO表面成功合成了Ga₂O₃包覆层。电化学测试结果表明：含有3%Ga₂O₃的改性材料G3-LRMO具有最优的电化学性能，其在0.1C倍率(电流密度为25 mA·g^-1)下首圈充放电比容量可以达到270.1 mAh·g^-1，在5C倍率下容量仍能保持127.4 mAh·g^-1，优于未改性材料的90.7 mAh·g^-1，表现出优异的倍率性能。G3-LRMO在1C倍率下循环200圈后仍有190.7 mAh·g^-1的容量，容量保持率由未改性前的72.9%提升至85.6%，证明Ga₂O₃包覆改性能有效提升富锂锰基材料的循环稳定性。并且，G3-LRMO在1C倍率下循环100圈后，电荷转移阻抗(R_ct)为107.7 Ω，远低于未改性材料的251.5 Ω，表明Ga₂O₃包覆层能提高材料的电子传输速率。

构建表面无机-有机复合包覆层，用于改善高镍层状(NCM811)正极材料结构和界面不稳定问题。复合包覆层由纳米偏铝酸锂(LiAlO₂，LAO)和环化聚丙烯腈(cPAN)构成。该复合包覆层中LAO是一种典型的锂离子导体，可提供Li⁺迁移通道；PAN环化后，可产生离域的π键，形成具有电子导电性的cPAN。材料表面复合包覆层的结构及成分研究表明，该复合包覆层均匀分布在NCM811材料表面。半电池测试结果表明，在2.7~4.3 V(vs Li/Li⁺)电压范围内，在180 mA·g^-1电流密度下，改性后的NCM811材料循环150周后容量保持率为84.8%。而同样条件下，原始NCM811材料容量保持率为65.5%。该复合包覆层可有效提升NCM811结构和界面稳定性，减少电解液分解，降低界面阻抗。

This work adopts a multi-step etching-heat treatment strategy to prepare porous silicon microsphere composite with Sb-Sn surface modification and carbon coating (pSi/Sb-Sn@C), using industrial grade SiAl alloy micro-spheres as a precursor. pSi/Sb-Sn@C had a 3D structure with bimetallic (Sb-Sn) modified porous silicon micro-spheres (pSi/Sb-Sn) as the core and carbon coating as the shell. Carbon shells can improve the electronic conductivity and mechanical stability of porous silicon microspheres, which is beneficial for obtaining a stable solid electrolyte interface (SEI) film. The 3D porous core promotes the diffusion of lithium ions, increases the intercalation/delithiation active sites, and buffers the volume expansion during the intercalation process. The introduction of active metals (Sb-Sn) can improve the conductivity of the composite and contribute to a certain amount of lithium storage capacity. Due to its unique composition and microstructure, pSi/Sb-Sn@C showed a reversible capacity of 1 247.4 mAh·g^-1 after 300 charge/discharge cycles at a current density of 1.0 A·g^-1, demonstrating excellent rate lithium storage performance and enhanced electrochemical cycling stability.

通过溶剂热并辅以硫化法制备了金属有机骨架(MOF)基镍钴双金属硫化物微球，并通过高温热解有机碳源盐酸多巴胺制备了痕量氮掺杂碳包覆(NC)的Ni-Co-S@NC钠离子电池负极材料。这种改性能够有效提高电极材料的导电性以及结构和界面的稳定性，从而提高材料的循环稳定性。其中表面包覆约5 nm碳层的Ni-Co-S@NC-0.5微球具有出色的长循环寿命，其在1A·g^-1下循环1 000圈后，仍有381.8 mAh·g^-1的放电比容量和75.2%的容量保持率，相应地每圈循环的容量衰减量仅为0.126mAh·g^-1；Ni-Co-S@NC-0.5||NVP/C (NVP：Na₃V₂(PO₄)₃)钠离子全电池在1 A·g^-1下经过100次循环后，可逆放电比容量为386.2mAh·g^-1，容量保持率为88.6%，库仑效率稳定在98.1%左右。动力学研究表明，Ni-Co-S@NC-0.5的储钠过程以赝电容行为控制为主，钠离子扩散系数在10^-11~10^-13 cm²·s^-1之间，同时具有相对小的电荷转移阻抗(36.7 Ω)。

得益于较高的理论能量密度、环境友好性和丰富的海水储量，海水基锌-空气电池(S-ZABs)被认为是一种极具应用前景的储能和能源转换装置，是解决能源短缺和环境污染问题的能源装置之一。然而对于S-ZABs而言，构筑在海水中具有高耐氯离子腐蚀性与高性能的阴极氧还原反应电催化剂仍然具有挑战性。因此，我们通过高温硒化策略，在氮掺杂介孔碳材料上设计了超薄碳铠甲层封装的Co₉Se₈纳米颗粒高效ORR电催化剂(命名为NMC-Co₉Se₈)。外部的超薄碳铠甲层不仅可以改善催化过程中的电子转移过程，抑制纳米颗粒的团聚，而且可以作为盔甲保护内部活性位点免受Cl⁻吸附和腐蚀。得益于这种独特的结构，NMC-Co₉Se₈在0.1 mol∙L⁻¹ KOH海水电解质中表现出优异的ORR性能，其起始电位为0.904 V，半波电位为0.860 V。更重要的是，基于NMC-Co₉Se₈催化剂的S-ZABs可提供172.4 mW∙cm⁻²的功率密度和超过150 h的优异长期放电稳定性，均高于基于Pt/C的S-ZABs性能。这项工作为开发用于海水基锌-空气电池和其他能源转换技术具有耐氯离子腐蚀且高效的ORR催化剂提供了新思路。

可逆锌-空气电池因其高功率密度和环境友好性而得到了广泛研究。然而，氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)的缓慢动力学限制了其实际应用。迄今为止，二氧化铱和二氧化钌被认为是氧析出反应的最佳电催化剂，同时铂碳被认为是最有效的氧还原反应的电催化剂。然而，由于Pt、Ir和Ru的天然丰度低、成本高的原因，它们在ZABs中的实际应用严格受限。因此，探索低成本和高性能的双功能催化剂对促进可充电锌-空气电池的发展至关重要。具有高导电性、低氧还原反应能垒的过渡金属合金可作为有潜力的氧还原电催化剂。为提高过渡金属合金催化剂的双功能催化活性，可构筑过渡金属合金@过渡金属氮化物的核壳结构。在此，我们设计了一种氮掺杂碳纳米管包覆Fe_0.64Ni_0.36@Fe₃NiN核壳结构(Fe_0.64Ni_0.36@Fe₃NiN/NCNT)的双功能电催化剂，其具有高效的双功能催化活性。核壳结构可以为ORR/OER产生更多的活性点。Fe_0.64Ni_0.36核具有高导电性，有助于电荷转移。Fe₃NiN壳有助于提升催化剂的OER性能。氮掺杂碳纳米管不仅能够有效增强传质效应和内部电荷传递，还可以提升其电化学活性表面积。此外，具有高抗腐蚀性能的Fe₃NiN外壳可以有效地保护Fe_0.64Ni_0.36内核，从而提高了电化学过程中催化剂的稳定性。氮掺杂碳纳米管对Fe_0.64Ni_0.36@Fe₃NiN核壳结构也具有一定的保护作用，因此Fe_0.64Ni_0.36@Fe₃NiN/NCNT表现出优异的稳定性。Fe_0.64Ni_0.36@Fe₃NiN/NCNT催化剂表现出优异的双功能氧电催化性能，获得ORR的半波电位为0.88 V，在10 mA∙cm⁻²时的OER过电位为380 mV，以及高电化学稳定性(8 h后电流密度剩余92.8%)。此外，与基于Pt/C + IrO₂ (155 mW∙cm⁻²)和Fe_0.64Ni_0.36/NCNT (89 mW∙cm⁻²)的锌-空气电池相比，基于Fe_0.64Ni_0.36@Fe₃NiN/NCNT的锌-空气电池展现出更高的功率密度(214 mW∙cm⁻²)，提供781 mAh∙g⁻¹的高容量，并展现出了超长的循环稳定性(循环寿命超过1100 h)。我们相信这项工作将对于新型催化剂设计有所启发，从而实现高度稳定和高效的锌-空气电池。