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研究组最新ESI学科贡献情况(2026年3月)
时间:2026-06-30
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   本期研究组共有高被引论文13篇,较上期新增1篇,论文成果分布于材料科学、化学、工程学、环境与生态、物理等学科。高被引论文分别来自于博士后Manasa P.、吴强红、王蕊,博士生赵磊、李祥业、何天启、袁梅梅、曾宦中,硕士生张田以及合作者。详情见研究组网站成果列表:https://www.xmol.com/groups/ran。


新增高被引论文简介


研究背景:

生物制造是利用生物有机体作为生产工具,通过生物工艺来合成或加工产品的一种新兴技术。凭借反应温和、特异性高、可定制化等优势,能够合成传统化学方法难以制备的复杂产物。植物细胞因具有丰富的内膜系统和细胞器,被视为天然的生物反应器,可通过调控代谢途径诱导合成特定功能物质。生物质衍生碳(BDC)具有高反应活性、环境友好性、低成本等优势但作为锂电负极其容量有限,难以满足高能量密度需求。过渡金属磷化物(如 Fe₂P)容量更高,却存在体积膨胀、循环稳定性差及制备污染等问题。而传统水热、煅烧法制备 C@Fe₂P 复合材料,不仅需大量有毒试剂、污染严重,还易出现碳包覆不全、颗粒团聚等缺陷,且工艺复杂难以规模化,亟需更绿色高效的合成策略。

主要内容:

本研究以浮萍细胞作为自然化生物反应器,吸收Fe3+作为反应物,基于其解毒机制产生的螯合物/络合物及沉淀物作为前驱体,并通过氩气气氛下的高温煅烧作为原位转化方法,最终制备出C@Fe2P复合材料。本研究特别阐明了被吸收的Fe3+在煅烧过程中转化为Fe2P的具体转化路径。与以往研究不同,该生物辅助策略环境友好,不产生大量有毒液体。此外,Fe2P在煅烧过程中由前驱体转化而成,并被很好地限制在源自自然化生物反应器的碳层内,无需额外的磷化处理。得益于碳层的约束作用,Fe2P得到充分保护,复合材料表现出良好的导电性和结构稳定性。电化学测试表明,该复合材料展现出卓越的"快充"性能,尤其在1 A g-1的高电流密度下循环2000次后,仍能保持约340 mAh g-1的比容量。此外,利用相同策略已成功制备出另外两种过渡金属磷化物(Co2P和Ni12P5),这表明该策略具有普适性。


文章亮点:

1、提出了一种生物辅助制备生物质衍生碳@Fe2P复合材料的新策略;

2、首次阐明被浮萍吸收的Fe3+在煅烧过程中转化为Fe2P的具体转化路径;

3、作为半电池负极活性物质时,Lm/Fe复合材料在1 A g−1高电流密度下具有优异的充放电性能,可实现高比容量(≈340 mAh g−1)与长循环寿命(2000次循环);

4、将植物修复与功能材料制备结合,兼具环保与资源循环价值。