近期，无机化学教研室李宏达博士团队在光催化固氮与固态锂电池领域取得系列进展，相关成果相继发表在Chemical Engineering Journal（《化学工程期刊》）、Chemical Communications（《化学通讯》）、ACS Applied Materials & Interfaces（美国化学会《应用材料与界面》）和Journal of Materials Chemistry A（《材料化学A》）等学术期刊上。
今年元月，Chemical Engineering Journal（《化学工程期刊》）在线发表了李宏达博士团队在光催化固氮领域的最新研究成果。论文题为“Cascaded S-Scheme g-C3N4/MoO3/Fe2O3/TiO2 Heterojunction with Multi-Metal Synergy for Efficient Photocatalytic Nitrogen Fixation”（具有多金属协同作用的级联S-型g-C3N4/MoO3/Fe2O3/TiO2异质结用于高效光催化氮固定）。李宏达博士为论文第一作者兼通讯作者，湖北师范大学为论文第一通讯单位；农村农业部规划设计院张冬丽博士为论文共同通讯作者。Chemical Engineering Journal是中科院一区Top期刊，最新影响因子为13.2。
该研究通过将g-C3N4修饰在三元MoO3/Fe2O3/TiO2（MoFeTiO）上，构建了一种级联式CN/MoFeTiO的S型异质结光催化剂。最优0.05CN/MoFeTiO实现了760.5 μmol g-1·h-1的优异氨产率，分别是单一MoFeTiO和g-C3N4的2.7倍和42.5倍，性能超过许多已报道的光催化剂。此外，其在450 nm处的表观量子效率（AQY）达到4.1%，凸显出优异的可见光利用能力。实验与理论联合研究表明，构建的级联S型异质结能有效分离载流子，同时多金属（Mo/Fe/Ti）位点协同降低了N≡N键活化和NH3脱附的能垒，从而提升了整体固氮效率。该项工作为通过仿生多位点设计与异质结工程相结合的策略，设计高性能固氮光催化剂提供了可行范例。
该工作得到了国家重点研发计划项目（No. 2024YFD1500704）、污染物分析与资源化利用技术湖北省重点实验室开放基金（No. PA250204）、湖北师范大学大学生创新创业训练项目（No. S202510513093）资助。
2025年12月，Chemical Communications（《化学通讯》）在线发表了该团队在光催化固氮领域的研究综述，论文题为“Advances in Molybdenum-Containing Photocatalysts for Nitrogen Fixation”（含Mo光催化固氮催化材料的研究进展）。李宏达博士为论文唯一通讯作者，湖北师范大学为论文第一通讯单位，应用化学专业2305班本科生朱旭与荆楚理工学院陈淑敏教授为论文共同第一作者。Chemical Communications是自然指数期刊、中科院二区TOP期刊，最新影响因子为4.2。
2025年11-12月，ACS Applied Materials & Interfaces（美国化学会《应用材料与界面》）和Journal of Materials Chemistry A（《材料化学A》）分别在线发表了该团队题为“Enhanced Ionic Conductivity and Stability in Li10SnP2S12 Solid Electrolytes via Tellurium Anionic Doping”（碲阴离子掺杂提高Li10SnP2S12固态电解质的离子导电率和稳定性）和“Heterovalent doping of amorphous oxyhalide solid electrolytes for high-performance all-solid-state lithium batteries”（异价掺杂无定形氧卤化物固体电解质用于高性能全固态锂电池）的研究论文。李宏达博士分别为论文第一/通讯作者和第一作者，湖北师范大学均为论文第一通讯单位；华中科技大学常海欣教授分别为论文的共同通讯作者和唯一通讯作者。ACS Applied Materials & Interfaces是中科院二区TOP期刊，最新影响因子为8.2；Journal of Materials Chemistry A是中科院二区TOP期刊，最新影响因子为9.5。
该研究通过高能球磨结合梯度退火合成了Te掺杂的Li10SnP2S12-xTex（LSPST，0≤x≤0.25）电解质。结构分析证实Te在S位点实现了均匀取代。在最优掺杂水平（x=0.1）下，改性电解质的性能显著提升，离子电导率达到4.3×10-3 S·cm-1，较原始LSPS提高45.2%，同时活化能降低至0.259 eV，且具备更优的电化学稳定性。理论计算表明，Te掺杂通过延伸Li-Te键减弱了Li+与骨架间的相互作用，并促进Li+沿z轴各向异性扩散（分子动力学模拟验证），从而提升了离子迁移。同时，该电解质将电子电导率抑制在8.33×10-9 S·cm-1，有效抑制枝晶生长。在Li-In/LSPST/Li6PS5Cl/NCM811全电池中表现出优异的电化学性能：初始放电容量达136.1 mAh·g-1，50次循环后容量保持率为67.9%，性能较未掺杂体系提升86%。该研究建立了一种阴离子掺杂策略，可同时提升低成本硫化物电解质的离子传输性能和结构稳定性。
该工作系统研究了异价金属离子掺杂（Cs+、Bi3+、Hf4+或Nb5+）对Li3.2TaCl5O1.6（LTCO）性能的影响，并重点选取最优掺杂离子（Hf4+和Bi3+）进行了深入的结构与电化学表征。结果表明，掺杂未改变电解质的非晶态性质，但显著提升了其离子电导率。最优掺杂浓度为x=0.1，此时Hf4+和Bi3+掺杂样品（Li3.3Ta0.9Hf0.1Cl5O1.6和Li3.4Ta0.9Bi0.1Cl5O1.6）的离子电导率分别达到8.48×10−3 S·cm−1和7.42×10−3 S·cm−1，显著高于未掺杂LTCO（6.85×10−3 S·cm−1）。这种提升可归因于异价离子（Hf4+和Bi3+）引起的晶格畸变，不仅拓宽了离子迁移通道，还降低了锂离子的结合能与迁移能垒。采用最优掺杂电解质组装的全固态锂电池表现出优异的循环稳定性、更高的放电比容量和改善的库仑效率。该研究表明，异价离子掺杂是提升非晶态氧卤化物固态电解质电化学性能的有效策略，为其在高性能全固态锂电池中的应用提供了新的研究思路。
以上两项工作得到了国家重点研发计划项目（No. 2022YFE0134600）、国家自然科学基金（Nos. 52272152、61674063和62074061）等项目的资助。
论文信息：
1. Cascaded S-Scheme g-C3N4/MoO3/Fe2O3/TiO2 Heterojunction with Multi-Metal Synergy for Efficient hotocatalytic Nitrogen Fixation
Hongda Li*, Lingzhi Yang, Sanmei Wu, Jiacheng Zhang, Zhiheng Shao, Yujie Zhou, Dongli Zhang*, Pengyan Li
Chemical Engineering Journal, 2026,DOI: 10.1016/j.cej.2026.172637.
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894726000938
2. Advances in Molybdenum-Containing Photocatalysts for Nitrogen Fixation
Xu Zhu1, Shumin Chen1, Jiale Wang, Shiyu Chen, Yuyan Wu, Bijun Zhou, Pengyan Li, Hongda Li*
Chemical Communications, 2026, DOI: 10.1039/D5CC06101F.
论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2026/cc/d5cc06101f/unauth
3. Enhanced Ionic Conductivity and Stability in Li10SnP2S12 Solid Electrolytes via Tellurium Anionic Doping
Hongda Li*, Shuai Jian, Lingzhi Yang, Wanting Zhang, Jiale Wang, Pengyan Li, Haixin Chang*
ACS Applied Materials & Interfaces, 2026, DOI: 10.1021/acsami.5c20087.
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.5c20087
4. Heterovalent doping of amorphous oxyhalide solid electrolytes for high-performance all-solid-state lithium batteries
Hongda Li, Lingzhi Yang, Wentao Zhou, Jiale Wang, Wanting Zhang, Fangzhi Wang, Pengyan Li, Haixin Chang*
Journal of Materials Chemistry A, 2025, 13, 42445-42453.
论文链接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2025/TA/D5TA07738A
