发展高效能源转化与储能材料，对实现“双碳”目标和能源体系安全具有重要意义。近期，物理化学教研室刘野博士围绕光催化CO₂转化与锂金属电池关键材料设计，在无机–有机界面电子调控及功能聚合物电解质构筑方面取得系列研究进展。
在CO₂光催化转化方面，以半导体CdS与钴联吡啶分子催化剂为模型体系，通过表面官能团调控成功构建了具有方向性的无机–有机界面电场。研究发现，相较于─NH₂修饰体系，─COOH官能化CdS能够与分子催化剂形成更强的非共价静电相互作用，从而显著增强界面电子通量。结合原位红外光谱、瞬态吸收光谱等多种先进表征手段，系统揭示了界面电场促进高能轨道快速填充、使CO₂优先参与质子–电子耦合反应并有效抑制析氢副反应的作用机制。在可见光驱动的CO₂还原反应中，构建的CdS-COOH/Co-bpy体系实现了高达2.52mmol·g⁻¹·h⁻¹的CO生成速率，CO₂还原选择性达到96.3%，为高选择性太阳能驱动碳转化提供了新的界面调控思路。该成果于10月发表于化学领域顶刊、中科院SCI大类一区、自然指数期刊Angew. Chem. Int. Ed.（IF：16.4），华中农业大学邹偲容为论文第一作者，刘野博士为共同第一作者，华中农业大学Xing Ding、Hao Chen、Shengyao Wang，上海师范大学Bo Jiang为论文共同通讯作者，湖北师范大学为论文第二单位。
在锂金属电池关键电解质材料方面，研究团队通过原位共聚策略，构建了一种由丙烯酰胺（AM）与富氟丙烯酸酯（HFA）组成的动态凝胶聚合物电解质网络。研究表明，–CF₃ 与C=O官能团之间的协同偶极作用可有效调控锂盐溶剂化结构，促进锂盐解离并构建快速Li⁺ 传输通道，同时通过–NH₂基团对阴离子的锚定显著提高锂离子迁移数。理论计算与多尺度表征结果显示，该动态网络有利于在电极界面形成富含LiF的稳定SEI/CEI层，从而有效抑制锂枝晶生长并提升电池安全性与循环稳定性。电化学测试表明，该凝胶聚合物电解质在室温下实现了1.21 × 10⁻³ S·cm⁻¹的离子电导率和0.68的锂离子迁移数，Li‖Li对称电池可稳定循环超过1000 h，LFP‖Li全电池在200次循环后仍保持约87%的容量保持率。该成果于9月发表于中科院SCI大类一区、自然指数期刊Chem. Sci.（IF：7.9），刘野博士、德国亥姆霍兹研究所曾小慧研究员、安徽大学王启超博士和周腾飞教授为论文共同通讯作者，湖北师范大学为论文第二通讯单位。
上述研究从界面电子行为调控与分子结构协同设计两个层面，展示了功能材料在能源转化与储能领域中的应用潜力，为高效CO₂ 利用和高安全锂金属电池的设计提供了新的理论依据与技术路径。
论文信息：
1. High-Throughput Electron Transfer in Inorganic–Organic Interfacial Electric Field Enabling Selective CO2 Photoreduction
Sirong Zou1, Ye Liu1, Guimei Huang, Xing Ding*, Xi Zhou, Minghui Xiong, Yiwei Shan, Bo Jiang*, Hao Chen*, Shengyao Wang*
Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202516801
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202516801
2. Dynamic Networks of Fluorine-Rich Acrylates Enable Highly Conductive And Flame-Retardant Electrolytes for Lithium Metal Batteries
Junyi Gan, Yao Zhao, Zhan Jiang, Chenyu Yang, Da Ke, Qichao Wang*, Ye Liu*, Xiaohui Zeng*, Tengfei Zhou*
Chem. Sci. 2025,16, 18791-18798
论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/sc/d5sc05270j
