新型多元层状化合物的设计合成和电学性质研究

由于化合物合成及其性质研究联系不够紧密，从化合物合成到发现其优良性能至少需二十年。86年发现的超导体La2-xBaxCuO4的母体La2CuO4是60年发表的，2008年发现的FeAs基超导体La(O,F)FeAs的母体LaOFeAs 72年就已发表；54年合成的MgB2直到2001年才发现超导电性；锂离子正极材料LixCoO2在58年即被合成出来，81年才发现其电化学性质。本项目将化合物的合成及电学性质研究结合起来，现有结构和性质测量的现代化必能加快其进程。层状超导铜氧化物是以铜氧面和岩盐层及萤石层结合发展成上百种超导体。在发展优良电学性质的新型功能材料时，这一点可以用来设计其它新型层状氧化物和硫化物。电池材料要求优良的离子导电和电子导电性；在发现其离子导电性之后，需设法改良其电子导电性，将其设计成层状化合物也是一条途径。丰富的化合物种类及其性质研究，将为发现新材料打下基础。

本项目设计合成了多种新型层状化合物并研究了其电学性质。设计合成了新型层状化合物，掺杂型层状复合材料，并研究了其电化学反应机理；有效改良了电极材料的电子导电性，丰富了层状化合物用于锂离子电池的种类及其性质研究，为发现新材料打下基础。如设计合成高电导率的铁系/石墨夹层化合物，其比容量为膨胀石墨的2~3倍，发表在ChemSusChem。在含氧酸盐阴离子基团材料研究方面，研究了锂离子或钠离子电池的多种正极材料（如Li2MnSiO4、Na3V2(PO4)3、NaTi2(PO4)3），发表在J. Power Source, J. Electrochem. Soc.,等杂志。在无机纳米材料的新合成方法及电学性能研究中，如在高压釜中同步合成了四方相层状α-FeSe@C复合材料，其比容量明显高于同电压的Li4Ti5O12的理论容量，发表在Electrochem. Commun；熔融法制备了具有高电化学性能的硅纳米电极材料，发表在Angew. Chem. Int. Ed.；制备出β-MnO2/α-Fe2O3一维异质纳米结构Adv. Funct.Mater.。