近日，美国化学学会旗舰期刊ACS Nano刊发我校重质油国家重点实验室吴明铂团队在富氧空位钛基复合储能材料的新突破“Controllably Enriched Oxygen Vacancies through Polymer Assistance in Titanium Pyrophosphate as a Super Anode for Na/K-Ion Batteries”。该成果提出一种新颖的在焦磷酸钛中可控构筑氧空位的方法，通过氧空位来增加材料的赝电容容量贡献为探索新的储能机理提供了重要参考。第一作者为化学工程学院李忠涛副教授，第二作者为硕士研究生董运发，李忠涛副教授与吴明铂教授为通讯作者，中国石油大学（华东）为唯一署名单位。

钠离子电池（钠电）和钾离子电池（钾电）在钠/钾自然丰度和成本上的优势，使得这两种新型储能设备在替代锂电上表现出巨大的潜力。然而，传统的碳基材料受限于其共轭层间距较小，储钠/钾比容量较低。由于独特的配位效应，开放的三维框架以及电化学稳定性，一些磷酸盐材料被广泛用作电解质材料。因此，采用磷酸盐材料作为钠/钾电负极将可能会有光明的前景。TiP₂O₇，在水系钠/钾电中得到了较好的应用。但还未将其应用到有机系的钠/钾电中，因其较低的电导率及不可逆的相转变。目前，在材料中引入氧空位是一种有效的策略来提升材料的比容量，因为空位可以增加活性位，加速离子传输，延缓结构转变以及减少离子嵌入的能垒。但是现有的合成条件大都需要严苛的还原环境，昂贵的设备等，因此通过简单高效，成本低廉且能可控的构筑氧空位是一大挑战。

有鉴于此，本文提出了一种含磷聚合物辅助法在TiP₂O₇中可控地引入氧空位。通过在高温下煅烧含磷聚合物包覆的TiO₂@GO,得到了富含氧空位的TiP₂O₇/C复合物，且在不同温度下可获得不同含量的氧空位。测试结果表明，该复合材料在钠/钾电中展现了优异的长循环性能及卓越的倍率性能。另外，引入的氧空位增加了材料的赝电容贡献，提高了钠/钾离子的扩散系数。利用氧空位调控赝电容行为也为探索储能机理提供了参考。并且，利用DFT计算证实氧空位可以极大的降低材料的嵌钠能垒。这种简便的合成方法实现了可控的引入氧空位以及原位生成的导电碳基底的协同作用，该富含氧空位的钛基复合材料将成为极具前途的钠/钾电负极材料，并有望构筑高性能动力型钠/钾离子电池。

审稿专家对该研究成果给予高度评价，认为该聚合物辅助法可控构筑氧空位的方法新颖高效，且具有较高的经济效益，对于开发更多的空位类型的钠/钾离子电池负极材料具有重要意义，在储能领域将会引起广泛关注。

ACS Nano是化学和材料科学领域的顶级期刊之一，在国际上拥有广泛的影响力，其收录的文章主要分布在纳米科学与技术领域，对研究的原创性、结构的新颖性等有着极为严格的要求，最新影响因子为13.942。