近期，太阳3平台登录地址郝国林副教授课题组与西湖大学徐宇曦研究员合作在国际权威学术期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)发表题为“基于纳米限域策略超小氯氧铋纳米颗粒的可控合成及其尺寸诱导的可逆与超高容量储钾性能研究”(Nanoconfinement Synthesis of Ultrasmall Bismuth Oxyhalide Nanocrystals with Size-Induced Fully Reversible Potassium-Ion Storage and Ultrahigh Volumetric Capacity)的研究论文，同时该论文被选为期刊的内封底(Inside Back Cover)。郝国林副教授为论文的第一作者，徐宇曦研究员为论文的通讯作者，我校为论文第一作者单位。

社会的快速发展导致人们对电化学储能的大规模需求越来越高，锂离子电池的成本逐渐成为人们关注的焦点。具有成本低廉、能量密度高、循环稳定性好以及快速充放电功能的钾离子电池吸引了人们越来越多的关注。卤氧铋(BiOX，X = Cl, Br, I)是一类典型的三元化合物层状半导体材料。这种层状结构赋予了BiOX独特的理化性质，在光催化、能量储存与转换、水分解等领域展现出广阔的应用前景，尤其是纳米结构化可进一步提升BiOX的性能。然而目前制备BiOX超小纳米结构的方法十分有限，同时已有的BiOX作为电极材料的报道均存在电化学不可逆和容量严重衰减的问题。

该研究提出了一种简便而通用的纳米空间限域策略，成功制备了一系列原位均匀生长在石墨烯片上的超小BiOX纳米晶(6 nm)，并将制备得到的三维复合材料用作钾离子电池的自支撑柔性负极材料，该电极材料在0.05 A∙g-1下表现出521 mAh∙g-1和1148 mAh∙cm-3的超高容量，并具有优异的倍率性能(205 mAh∙g-1/5 A g−1)和循环稳定性(94.7%/3000圈)。通过结合原位X射线衍射和非原位高分辨率透射电子显微镜等测试方法，首次揭示了相对于较大的BiOCl纳米颗粒(80 nm)，超小BiOCl纳米晶可实现完全可逆的转化-合金化反应过程(BiOCl↔Bi↔K3Bi)，使得BiOCl材料的高理论容量(618 mAh∙g-1)可完全获取，并展示了BiOX在电化学储能领域具有巨大潜力。

图1 基于空间限域策略合成超小氯氧铋纳米纳米颗粒-石墨烯复合物示意图

论文得到了国家自然科学基金、湖南省重点研发项目、湖南省自然科学基金优秀青年基金项目的支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202201352