2019年10月9日获悉，冶金与材料工程学院朱裔荣副教授在国际权威中科院一区期刊《美国应用材料与界面》（ACS Applied Materials & Interfaces，影响因子为8.758）上发表了题为“氮掺杂碳量子点/还原氧化石墨烯复合气凝胶改性多孔Fe₂O₃材料作为高容量、高倍率碱性水系电池负极材料的研究”（Porous Fe₂O₃ modified by nitrogen-doped carbon quantum dots/reduced graphene oxide composite aerogel as a high-capacity and high-rate anode material for alkaline aqueous batteries）的研究成果。

目前，制备高产率、低成本、高导电性的CQDs以及如何改善Fe₂O₃的有效利用率，提升其电化学动力学和结构稳定性的问题仍然是一个挑战。本工作采用高产率的石墨化碳量子点（CQDs）为插层剂和导电剂设计合成了三种不同Fe₂O₃含量的新型氮掺杂CQDs/还原氧化石墨烯/Fe₂O₃（N-CQDs/rGO/Fe₂O₃）复合气凝胶，并首次研究了其作为碱性水系电池负极材料的电化学性能规律，获得了超高的比容量、良好的倍率性能和优良的循环稳定性。这优异的电化学性能可归因于其大的比表面积、分级多孔结构的三维网络复合气凝胶结构，以及高容量的多孔Fe₂O₃和高导电性、高稳定的N-CQDs/rGO的协同作用。其中，N-CQDs/rGO/Fe₂O₃-1（Fe₂O₃，34.9 wt%）电极拥有最好的倍率性能（在5、50和100 A g^-1下的容量保持率分别为72.1、58.9和46.2%）和循环稳定性（在3 A g^-1下5000次循环后的容量保持率可达80.4%），而N-CQDs/rGO/Fe₂O₃-3（Fe₂O₃，62.3 wt%）电极拥有最高的比容量（在1 A g^-1下比容量为274.1 mAh g^-1）。该工作为设计和开发可用于高性能碱性水系电池等其它储能系统的新型三维CQDs基复合气凝胶提供了有价值的参考和指导。

（a）N-CQDs/rGO/Fe₂O₃复合气凝胶的形成过程图，所制备样品的（b）倍率性能和（c）循环性能图

该论文的第一作者为硕士研究生贠潇如，通讯作者为朱裔荣副教授，该研究得到了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、湖南省教育厅优秀青年基金的资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.9b12827