学术成果

近日，团队在《Nature Materials》上发表了题为《Towards scalable synthesis of two-dimensional heterostructures and superlattices beyond exfoliation and restacking》的综述论文，深入探讨了二维材料异质结和超晶格的大面积制备。

研究团队报道了一种新型硬碳阳极材料的合成及其高稳定KIB研发。通过结构的理性设计，一方面赋予材料高度有序的多孔球形纳米结构，以增加比表面积、强化互联孔隙结构和活性位点；同时通过S、O原子掺杂，以强化K离子吸脱附及其质量传输效率和容量，所构筑的KIB在2.0 A g⁻¹的电流密度下，展现出~200 mAh g⁻¹的高可逆容量，且拥有11,000个循环后比容量几乎无衰减的高稳定性。

研究团队围绕 Cs2BIBIIIX6 双钙钛矿材料研究进行了系统综述，重点论述了BI和BIII位阳离子掺杂对该双钙钛矿材料的电子结构和光学性质的影响与规律，深入阐述了掺杂对能带、光吸收、激子局域、能量转移机制、缺陷密度、稳定性和发光效率等方面的调控及机理，全面总结了掺杂Cs2BIBIIIX6双钙钛矿材料在发光二极管、防伪加密、X射线闪烁体和光热测量等光电子器件应用进展，并展望了Cs2BIBIIIX6双钙钛矿光电器件未来研究方向和挑战。

近日，团队在材料领域顶级期刊Materials Science and Engineering: R: Reports发表了题为“Non-precious metal-based single-atom catalysts for oxygen reduction reaction: fundamentals and applications”的综述论文。本综述首先深入阐述了两种电子转移机制的ORR反应机理，随后系统论述了M-X-C SACs催化剂设计与性能评估的关键策略与手段，围绕高性能M-X-C SACs在ORR路径调控研究的最新策略与进展，详细探讨了通过精确调控催化剂组成、结构以及界面效应，实现ORR路径的选择性优化，进而提升整体催化效率与产物选择性。最后，深入探讨了M-X-C基SACs在未来发展中所面临的挑战与机遇，展望了其在推动燃料电池商业化、提升金属-空气电池能量密度以及绿色高效生产H₂O₂等方面的应用前景。

宁波工程学院微纳材料与器件创新研究院梁钊博士、杨为佑教授与长沙理工大学李微教授合作，利用一步静电纺丝技术混合压电相BaTiO3纳米颗粒，制备了SrTiO3/BaTiO3异质结复合材料纳米纤维。基于异质结构建和压电效应，促进载流子分离和输运，实现了高效光催化剂的研发。

近日，团队在Cell姊妹刊Chem发表了题为“Cation-exchange-upgraded nanostructures for photocatalysts”的学术论文。 论文链接：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.11.009光催化技术是一种在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术。然而，其迈向实际应用仍然面临量子效率低、太阳能利用率低以及稳定性差等关键难题。要克服这些挑战，关键在于开发具有高催化活性和高稳定的光催化材料。阳离子交换法是一种化学转换技术...

针对DPs研究领域所存在的问题，近日，宁波工程学院杨为佑研究员和郑金桔教授与广西大学杜振涛助理教授合作，在国际期刊“Chemical Engineering Journal”上发表题为： “Scalable and room-temperature preparation of Cs2HfCl6 double perovskites with recorded photoluminescence efficiency and robust stability”的研究论文(DOI: 10.1016/j.cej.2023. 1475 43)。该研究工作基于离子液体[Hmim]Cl辅助Bi3+和Te4+共掺杂的空位有序Cs2HfCl6 (CHC) DPs的室温(RT)宏量制备，实现了具有高显色指数(CRI)的单组分宽带双发射。合理设计的配体[Hmim]Cl促进了配体与DPs之间的强化学相互作用。这种相互作用允许[Hmim]Cl与未配位的Hf4+离子配位，并向DPs表面提供多余的氯离子。

最近，杨向东研究员、湖南大学段曦东教授联合美国加利福尼亚大学洛杉矶分校段镶锋教授发表了相关论文，展示了一种高度可重复的大规模范德华集成方法，用改进的石英/PDMS混合印章使得PDMS对金属阵列施加均匀的力，从而保证了电极在拾起/释放的过程中受力均匀，避免了经常出现的气泡、褶皱等问题，从而实现晶圆级金属电极的拾取、对准和大规模集成。通过对比基于单层MoS2的大规模范德华接触FET和传统蒸镀接触FET，作者证明了范德华接触可以避免传统工艺所带来的损伤，并且基于此制备出的FET具有更好的性能和可重复性。基于此方法制备出高电压增益的反相器和多种逻辑电路，表明了该大规模范德华集成技术可以推动二维半导体与半导体工业的成熟的技术相融合，促进二维半导体的技术转型。第一作者为杨向东教授（现已入职宁波工程学院）和副教授李佳，通讯作者为刘渊教授和段曦东教授。相关文章以“Highly reproducible van der Waals integration of two-dimensional electronics on the wafer scale”发表在Nature Nanotechnology上。

宁波工程学院杨为佑研究员和魏启亮副教授以及湖南大学滕杰教授，基于声化学策略，实现了常温常压条件下在金属Zn上平方厘米级大面积可控制备ZnO纳米片阵列（Zn@SC-ZnO），同时在玻璃、硅片和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底上也可实现大面积ZnO纳米阵列的生长，展示该技术的普适性。

近日，宁波工程学院侯慧林副教授、杨为佑研究员与天津大学的何芳教授合作，在国际知名期刊“Applied Catalysis B: Environmental”上发表题为：In-situ cation-exchange strategy for engineering single-atomic Co on TiO2 photoanode toward efficient and durable solar water splitting”的研究论文(DOI: 10.1016/j.apcatb.2023.122630)。该研究工作基于一种原位气相阳离子置换材料来调控TiO2光阳极的表面态，实现Co单原子活性位点在TiO2光阳极表面的有效构筑，探究了所构筑光阳极材料在模拟太阳光下的水氧化性能及其机理。基于材料实验表征、水氧化性能的系统测试以及DFT计算等手段，证实了Co单原子活性位点引入可实现光生电子-空穴对的有效分离以及材料可见光波段吸收的提高，同时亦可降低水氧化的反应势垒，所制备的Co/TiO2光阳极的光电流密度达1.47 mA cm-2 (1.23 V vs.RHE) , 是纯TiO2 光阳极3倍，并展示出长达100 h的稳定性。该工作为先进光电阳极材料的理性设计提供了一定的新思路。