随着全球对可再生能源和绿色技术的迫切需求，钠离子电池凭借其成本效益、资源丰度和环境友好性，正逐渐崭露头角，展现出替代传统锂离子电池的巨大潜力。特别是在大规模储能系统中，钠离子电池被看作是未来的主导者。而普鲁士蓝类似物（PBAs），以其卓越的比容量、稳固的结构特性和宽敞的储钠空间，已成为钠离子电池正极材料的研究热点。然而，如何精妙地调控并优化PBAs的结构、形貌以及电化学性能，一直是科研人员亟待解决的难题。
近日，我院材料科学与工程专业2020级本科生王玮露，在邢政老师的悉心指导下，针对锰系普鲁士蓝类似物（PBAs）进行了深入研究，成功揭示了其结构、形貌与电化学性能之间的内在联系。这一重要发现不仅透彻阐释了PBAs在合成过程中的结构与形貌演化机制，更率先探明了过渡金属自旋态与充放电电位平台之间的微妙关系，为钠离子电池技术的持续创新与发展奠定了坚实的理论基础。
在这项研究工作中，王玮露同学采用简洁高效的一锅法，巧妙地借助自模板策略，成功合成出了中空笼状形貌的锰系PBAs。研究团队对样品的形成过程进行了详尽的探讨，不仅揭示了柯肯达尔效应、奥斯瓦尔德熟化以及沉淀-溶解平衡在这一过程中的综合作用，更发现随着合成反应的推进，样品结构会经历一系列连续而复杂的变化。这些变化对材料的最终形貌和性能产生了深远而决定性的影响。
值得一提的是，研究团队观察到了四个引人注目的同步转变过程：在结构上，锰离子逐渐从样品中浸出，与此同时，铁和钾离子则有序地嵌入其中；在自旋状态上，低自旋锰离子的数量呈现减少趋势，而铁离子的氧化态则相应降低；在形态上，由于前述的结构变化，样品的形貌实现了从立方体到开放笼状的华丽转变；在性能上，自旋状态的变化直接引发了低电位平台电位的降低和高电位平台电位的升高。
这一系列令人振奋的发现，不仅揭示了PBAs结构与形态之间的协同作用对其电化学性能的深远影响，还为我们提供了一种全新的视角来理解和优化这类材料的性能。研究结果显示，经过精心调控的后生成相展现出了更高的电位平台和出色的比容量，这无疑为钠离子电池的性能提升开辟了新的途径。
王玮露同学的这项研究不仅深入揭示了普鲁士蓝类似物的结构与性能关系，还为优化这类材料在钠离子电池中的应用提供了宝贵的理论支撑。相关成果以 “MnFe Prussian Blue Analogue Open Cages for Sodium-Ion Batteries: Simultaneous Evolution of Structure, Morphology, and Energy Storage Properties”为题发表在国际权威学术期刊《Small》（影响因子IF=13.3，一区TOP）上。中国矿业大学材料与物理学院为唯一单位，王玮露为第一作者，指导老师邢政、鞠治成为通讯作者。论文链接：MnFe Prussian Blue Analogue Open Cages for Sodium‐Ion Batteries: Simultaneous Evolution of Structure, Morphology, and Energy Storage Properties - Wang - Small - Wiley Online Library
这一成果的发布，凸显了我院对本科生科研能力培养的坚定投入和显著效果。在邢政老师的精心指导下，王玮露同学能够完成如此高质量的研究工作，正是我院以学生为中心的教育理念的生动实践。展望未来，我们坚信随着更多优秀学子的加入和教师们的不懈努力，我院必将在材料科学研究领域取得更加辉煌的成就！
王玮露同学简历:
王玮露，中共党员，中国矿业大学材料科学与工程专业2020级本科生，已顺利获得推免资格，即将进入北京理工大学深造，攻读硕士学位。在校期间，她以优异的成绩和出色的表现两次荣获校一等奖学金，并被评为校优秀共青团员。王玮露不仅学术成绩优秀，更担任班级学习委员，以实际行动引领班级学术氛围，其领导与组织才能备受认可。她早在大二便开始科研探索，主持了关于钠离子电池正极材料的大学生创新训练项目，展现了其对科研的热情与执着。在学术竞赛方面，她同样硕果累累，曾在第八届全国大学生能源经济学术创意大赛中获得佳绩，更在2023年“挑战杯”中国矿业大学大学生课外学术科技作品竞赛黑科技专项赛中斩获特等奖。王玮露同学以第一作者身份在国际权威学术期刊《Small》上发表SCI论文，这不仅是对其科研成果的认可，更凸显了她在科研领域的无限潜力与才华。
