申報2022年度湖南省自然科學(xué)獎

申報2022年度湖南省自然科學(xué)獎公示根據(jù)《關(guān)于做好2022年度湖南省科學(xué)技術(shù)獎提名工作的通知》有關(guān)規(guī)定，現(xiàn)將我校申報的湖南省自然科學(xué)獎予以公示，公示期為5個工作日，任何單位或個人對公示內(nèi)容有異議的，向科研管理處提出，并提供正確有效的聯(lián)系方式和必要的證明文件。個人提出異議的，應(yīng)署真實姓名；單位提出異議的，應(yīng)當加蓋本單位公章。凡匿名異議和超出期限的異議一般不予受理（受理電話：聯(lián)系人：）。詳細公示內(nèi)容見附件吉首大學(xué)年月日附件一、項目名稱

水系鋅金屬二次電池電極材料調(diào)控理論及性能優(yōu)化二、申報單位吉首大學(xué)、中南大學(xué)三、提名單位

吉首大學(xué)四、提名等級

湖南省自然科學(xué)二等獎

五、提名意見：圍繞“雙碳”及“能源強國”重大戰(zhàn)略需求，項目團隊在系列國家自然科學(xué)基金及省自然科學(xué)基金等項目的支持下，聚焦水系鋅金屬二次電池電極材料表界面科學(xué)問題，經(jīng)過六年的深入研究，提出了材料調(diào)控原創(chuàng)性理論與方法，取得了一系列在國內(nèi)外有較大影響力的原創(chuàng)性成果：開發(fā)了基于“缺陷工程”激活錳基儲鋅位點的新技術(shù)，并率先建立了“離子預(yù)嵌調(diào)控正極材料性能”的新方法，發(fā)展了“結(jié)構(gòu)調(diào)控和界面修飾協(xié)同抑制鋅枝晶和副反應(yīng)”的新策略。成果解決了水系鋅金屬二次電池錳基正極材料導(dǎo)電性及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、金屬離子易溶解、反應(yīng)機理復(fù)雜，以及二維平面鋅負極存在的枝晶、析氫、腐蝕等關(guān)鍵難題，為其大規(guī)模儲能應(yīng)用提供技術(shù)支持和理論支撐。研究成果在EnergyEnviron.Sci.、Adv.Funct.Mater.、J.Mater.Chem.A等國際權(quán)威及重要期刊發(fā)表的5篇代表性論文被Chem.Rev.、Nat.Rev.Chem.等期刊SCI他引1296次，單篇最高SCI他引549次，入選ESI高被引論文3篇、熱點論文2篇，入選“中國百篇最具影響國際學(xué)術(shù)論文”1篇，研究工作得到了孫世剛院士、趙天壽院士、LindaF.Nazar院士、PeterG.Bruce院士、YuryGogotsi院士等國內(nèi)外權(quán)威專家的高度評價和正面引用。六、項目簡介水系鋅金屬二次電池因其本征安全性、低成本、環(huán)境友好等優(yōu)勢成為規(guī)模儲能技術(shù)的一個研究熱點。電極材料是構(gòu)筑長壽命、高功率密度和高安全二次電池的關(guān)鍵。然而，最具商業(yè)應(yīng)用前景的錳基正極材料導(dǎo)電性及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、金屬離子易溶解，以及二維平面鋅負極存在的枝晶、析氫等問題進一步阻礙了其實際應(yīng)用?；诖?，項目團隊從缺陷構(gòu)筑、表(界)面修飾、結(jié)構(gòu)調(diào)控的解決思路出發(fā)，開發(fā)了系列長壽命、高導(dǎo)電新型錳基儲鋅正極材料和無枝晶鋅負極。明晰了電極材料中鋅離子傳輸行為；闡明了儲鋅機制以及錳溶解和鋅枝晶的抑制機理；獲得了高性能水系鋅金屬二次電池，為其大規(guī)模應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。具體科學(xué)發(fā)現(xiàn)如下：1、開發(fā)了基于“缺陷工程”激活錳基儲鋅位點的新技術(shù)。針對錳基正極材料容量低、倍率性能差等難題，研究了具有核殼結(jié)構(gòu)的中空多孔缺陷型ZnMn2O4的電極過程動力學(xué)行為，基于非化學(xué)計量比調(diào)控構(gòu)筑的錳缺陷激活了儲鋅活性位點，攻克了錳氧化物Zn2+遷移速率緩慢的難題。開發(fā)了“基于電化學(xué)預(yù)充形成離子缺陷”的新技術(shù)，揭示了Zn2+嵌入/脫出、Zn2+/H+共嵌的儲鋅機制及電化學(xué)性能提升的機理。2、率先建立了“離子預(yù)嵌調(diào)控正極材料性能”的新方法。針對錳基正極材料循環(huán)穩(wěn)定性差、金屬離子易溶解、儲能機理不清晰等問題，率先開發(fā)了水系鋅金屬二次電池預(yù)嵌鈉的錳氧化物Na0.44MnO2，揭示了Na+在充放電過程中穩(wěn)定其正極材料結(jié)構(gòu)的作用規(guī)律，清晰地闡明了鈉離子“支柱”效應(yīng)抑制錳溶解的機理以及錳基正極材料的儲鋅機制。3、發(fā)展了“結(jié)構(gòu)調(diào)控和界面修飾協(xié)同抑制鋅枝晶和副反應(yīng)”的新策略。針對水系鋅金屬二次電池負極存在枝晶、析氫等難題，采用一步液相沉積法制備了一種具有獨特三維結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定界面的鋅負極。并創(chuàng)造性地提出雙電層遷移模型，構(gòu)建遷移能壘、界面沉積/析氫活化能影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)氧元素的額外電荷可誘導(dǎo)促使親鋅雙電層的形成，優(yōu)先吸附并結(jié)合Zn2+，大幅度降低Zn2+在緊密層的遷移能壘。采用電子絕緣而離子導(dǎo)通的高嶺土涂層構(gòu)建了極其穩(wěn)定的耐腐蝕無枝晶鋅負極，發(fā)現(xiàn)均一孔結(jié)構(gòu)的層片高嶺土對離子起到篩分作用，能選擇性的傳輸Zn2+，減少和避免其它離子參與的副反應(yīng)，實現(xiàn)Zn2+傳輸?shù)挠行蛘{(diào)控和定向均勻沉積。以上成果發(fā)表在EnergyEnviron.Sci.、Adv.Funct.Mater.等期刊上，其中5篇代表作累計影響因子80.567，被SCI總引1462次，被SCI他引1296次，單篇最高SCI他引549次，先后入選ESI高被引論文3篇、熱點論文2篇(附件3)，中國百篇最具影響國際學(xué)術(shù)論文1篇(附件9.3.1)。相關(guān)研究工作得到了廈門大學(xué)孫世剛教授(中國科學(xué)院院士)、英國牛津大學(xué)PeterG.Bruce教授(皇家科學(xué)院院士/工程院院士)等國內(nèi)外權(quán)威專家的高度評價和正面引用。項目成果有力支撐了后續(xù)國家自然科學(xué)基金獲批(附件9.1.1~9.1.5，面上項目2項、青年基金2項、地區(qū)基金7項)、人才計劃入選(附件9.1.6，國家萬人計劃青年拔尖人才1項、湖南省杰出青年基金2項、湖湘青年英才3項、湖湘青年科技創(chuàng)新人才1項)、科睿唯安全球高被引科學(xué)家和愛思唯爾中國高被引學(xué)者入選(1人，附件9.3.2)，以及省級平臺(錳鋅釩產(chǎn)業(yè)技術(shù)2011協(xié)同創(chuàng)新中心，附件9.1.7)和省級團隊(低碳能源化學(xué)與物質(zhì)綠色合成，附件9.1.7)立項。七、代表作目錄序號代表作名稱/刊名/作者年卷頁碼（xx年xx卷xx頁）發(fā)表時間（年月日）通訊作者（含共同）第一作者（含共同）國內(nèi)作者（排序）他引總次數(shù)檢索數(shù)據(jù)庫知識產(chǎn)權(quán)是否歸國內(nèi)所有1Agreen-low-costrechargeableaqueouszinc-ionbatteryusinghollowporousspinelZnMn2O4asthecathodematerial/JournalofMaterialsChemistryA/XianwenWu,YanhongXiang,QingjingPeng,XiangsiWu,YehuaLi,RunciSong,FangTang,ZhixiongLiu,ZeqiangHe,XianmingWu2017年5卷17990-17997頁2017年7月28日吳賢文吳賢文吳賢文，向延鴻，彭清靜，吳湘思，李葉華，宋潤辭，唐芳，劉志雄，何則強，吳顯明206TheRoyalSocietyofChemistry是2Graphene-wrappedMnO/CcompositesbyMOFs-derivedascathodematerialforaqueouszincionbatteries/ElectrochimicaActa/FangTang,JinyuGao,QiaoyunRuan,XianwenWu,XiangsiWu,TaoZhang,LizhiXiong,YanhongXiang,ZeqiangHe,XianmingWu2020年353卷136570頁2020年9月1日吳賢文唐芳，高錦鈺唐芳，高錦鈺，阮巧云，吳賢文，吳湘思，張濤，熊利芝，向延鴻，何則強，吳顯明119Elsevier是3TheelectrochemicalperformanceofaqueousrechargeablebatteryofZn/Na0.44MnO2basedonhybridelectrolyte/JournalofPowerSources/XianwenWu,YehuaLi,YanhongXiang,ZhixiongLiu,ZeqiangHe,XianmingWu,YoujiLi,LizhiXiong,ChuanchangLi,JianChen2016年336卷35-39頁2016年12月30日熊利芝吳賢文吳賢文，李葉華，向延鴻，劉志雄，何則強，吳顯明，李佑稷，熊利芝，李傳常，陳薦86Elsevier是4Manipulatingtheion-transferkineticsandinterfacestabilityforhigh-performancezincmetalanodes/Energy&EnvironmentalScience/XuesongXie,ShuquanLiang,JiaweiGao,ShanGuo,JiabaoGuo,ChaoWang,GuiyinXu,XianwenWu,GenChen,JiangZhou2020年13卷503-510頁2019年12月21日周江解雪松解雪松，梁叔全，高嘉蔚，郭珊，郭家寶，王超，徐貴銀，吳賢文，陳根，周江549RoyalSocietyofChemistry是5ASieve-FunctionalandUniform-PorousKaolinLayertowardStableZincMetalAnode/AdvancedFunctionalMaterials/CanbinDeng,XuesongXie,JunweiHan,YanTang,JiaweiGao,CunxinLiu,XiaodongShi,JiangZhou,ShuquanLiang2020年30卷2000599頁2020年5月20日周江鄧燦彬鄧燦彬，解雪松，韓俊偉，唐艷，高嘉蔚，劉存鑫，史曉東，周江，梁叔全336Wiley是合計1296八、主要完成人姓名吳賢文性別男排名1國籍中國工作單位吉首大學(xué)行政職務(wù)副處長二級單位化學(xué)化工學(xué)院黨派中共黨員主要完成單位吉首大學(xué)所在地湖南湘西吉首單位性質(zhì)事業(yè)單位對本項目重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)的貢獻：本項目第一完成人，提出了該項目的總體學(xué)術(shù)思想、研究方案和技術(shù)路線，對所列三個重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)均有創(chuàng)造性貢獻。設(shè)計制備了低成本、長壽命和高安全性水系鋅金屬二次電池錳基正極材料，并針對其基礎(chǔ)科學(xué)問題展開了深入研究。開發(fā)了基于“缺陷工程”激活錳基儲鋅位點的新技術(shù)。率先建立了客體離子預(yù)嵌調(diào)控正極材料性能的新方法，揭示了儲鋅機制。本人在該項目研究中的工作量占本人工作量的70%以上，為代表性論文1、3的第一作者，代表性論文1、2的通訊作者，在代表性論文4中排名第8。見附件1.1、1.2、1.3、1.4。姓名周江性別男排名2國籍中國工作單位中南大學(xué)行政職務(wù)材料物理系副主任二級單位材料科學(xué)與工程學(xué)院黨派中共黨員主要完成單位中南大學(xué)所在地湖南長沙市單位性質(zhì)事業(yè)單位對本項目重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)的貢獻：本項目第二完成人，為本項目的重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)3做出了創(chuàng)新性貢獻。率先發(fā)展了“結(jié)構(gòu)調(diào)控和界面修飾協(xié)同抑制鋅枝晶和副反應(yīng)”的新策略，提出雙電層遷移模型。本人在該項目研究中的工作量占本人工作量的58%以上，為代表性論文4、5的通訊作者。見附件1.4、1.5。姓名熊利芝性別女排名3國籍中國工作單位吉首大學(xué)行政職務(wù)無二級單位藥學(xué)院黨派中共黨員主要完成單位吉首大學(xué)所在地湖南湘西吉首單位性質(zhì)事業(yè)單位對本項目重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)的貢獻：本項目第三完成人，為本項目的重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)1和2做出了創(chuàng)新性貢獻。明晰了材料電化學(xué)性能提升的機理。闡明了石墨烯包覆MnO/C抑制錳溶解、提高復(fù)合材料循環(huán)穩(wěn)定性的機制。提出了Na0.44MnO2制備技術(shù)路線，揭示了預(yù)嵌鈉在充放電過程中穩(wěn)定錳氧化物結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，闡明了陽離子“支柱”效應(yīng)抑制錳溶解的規(guī)律。本人在該項目研究中的工作量占本人工作量的55%以上，為代表性論文3的通訊作者，在代表性論文2中排名第7。見附件1.2、1.3。姓名吳顯明性別男排名4國籍中國工作單位吉首大學(xué)行政職務(wù)無二級單位化學(xué)化工學(xué)院黨派中共黨員主要完成單位吉首大學(xué)所在地湖南湘西吉首單位性質(zhì)事業(yè)單位對本項目重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)的貢獻：本項目第四完成人，為本項目的重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)1、2做出了創(chuàng)新性貢獻。創(chuàng)新性地提出通過碳微球模板輔助溶劑熱法制備具有核殼結(jié)構(gòu)預(yù)嵌鋅的中空多孔ZnMn2O4；分析了MnO和Na0.44MnO2的儲鋅機制。本人在該項目研究中的工作量占本人工作量的50%以上，在代表性論文1中排名第10，在代表性論文2中排名第10，在代表性論文3中排名第6。見附件1.1、1.2、1.3。姓名吳湘思性別女排名5國籍中國工作單位吉首大學(xué)行政職務(wù)無二級單位化學(xué)化工學(xué)院黨派中共黨員主要完成單位吉首大學(xué)所在地湖南湘西吉首單位性質(zhì)事業(yè)單位對本項目重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)的貢獻：本項目第五完成人，為本項目的重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)1做出了創(chuàng)新性貢獻。研究了中空多孔缺陷型ZnMn2O4的合成技術(shù)路線，揭示了MnO的鋅離子擴散動力學(xué)規(guī)律。本人在該項目研究中的工作量占本人工作量的43%以上，在代表性論文1中排名第4，在代表性論文2中排名第5。見附件1.1、1.2。姓名向延鴻性別女排名6國籍中國工作單位吉首大學(xué)行政職務(wù)無二級單位物理與機電工程學(xué)院黨派中共黨員主要完成單位吉首大學(xué)所在地湖南湘西吉首單位性質(zhì)事業(yè)單位對本項目重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)的貢獻：本項目第六完成人，為本項目的重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)1、2做出了創(chuàng)新性貢獻。構(gòu)建了具有多級微納結(jié)構(gòu)錳基正極材料，提升了錳基正極材料的電化學(xué)性能。本人在該項目研究中的工作量占本人工作量的38%以上，在代表性論文1中排名第2，在代表性論文2中排名第8，在代表性論文3中排名第3。見附件1.1、1.2、1.3。

九、主要完成單位單位名稱吉首大學(xué)排名1法定代表人黎奇升所在地湖南吉首市人民南路120號單位性質(zhì)事業(yè)單位傳政編碼416000通訊地址湖南吉首市人民南路120號聯(lián)系人滕怡單位電話07438563758移動電子郵箱jdxmglk@163.com對本項目科學(xué)發(fā)現(xiàn)的貢獻：（限600字）作為本項目的第一完成單位，吉首大學(xué)在項目的組織實施、科研場地、實驗設(shè)備與儀器、研究人員的工資和福利待遇等方面給予了大力支持，為本項目的順利實施創(chuàng)造了良好的科研條件。對本項目執(zhí)行過程中遇到的難題，學(xué)校組織專家精心指導(dǎo)、出謀劃策，確保了本項目的圓滿完成，對本項目的3個重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)和代表性論文1、2、3、4均做出了突出貢獻。單位名稱中南大學(xué)排名2法定代表人李建成所在地湖南長沙市單位性質(zhì)事業(yè)單位傳政編碼410083通訊地址湖南長沙市岳麓區(qū)麓山南路932號聯(lián)系人陳雅忱單位電動電子郵箱kjccgb@對本項目科學(xué)發(fā)現(xiàn)的貢獻：（限600字）作為項目的第二完成單位，中南大學(xué)根據(jù)有關(guān)規(guī)章制度對項目進行管理，在項目實施期間給予人力、財力、物力等方面的支持和保障，提供科學(xué)研究所需的實驗室、實驗場所和儀器設(shè)備，確保項目順利開展，為本項目的重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)3和代表性論文4、5做出了重要的貢獻。

十、主要完成人合作關(guān)系說明

吳賢文，項目第一完成人，2010-2013年到中南大學(xué)攻讀博士學(xué)位(導(dǎo)師：李新海教授)。2013-2014年在加拿大滑鐵盧大學(xué)從事博士后研究(合作導(dǎo)師：陳璞院士)。2014年9月加入吉首大學(xué)吳顯明教授團隊，主要從事水系鋅金屬二次電池方面的研究，本人先后主持國家自然科學(xué)基金項目3項、湖南省杰出青年基金項目1項、湖湘青年英才項目1項。擔(dān)任了“錳鋅釩產(chǎn)業(yè)技術(shù)”湖南省2011協(xié)同創(chuàng)新中心主任和“低碳能源化學(xué)與物質(zhì)綠色合成”湖南省高?？萍紕?chuàng)新團隊負責(zé)人。2022-2023年，以“西部之光”訪問學(xué)者在南開大學(xué)(合作導(dǎo)師：陳軍院士)從事水系鋅離子電池方面的研究。作為本