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第一作者：邱伟 通讯作者：徐春明，周天航，牛迎春 通讯单位：中国石油大学 DOI：10.1021/acs.iecr.6c01513 感谢中国石油大学徐春明院士团队（第一作者：邱伟）校稿！工作简介本研究基于密度泛函理论（DFT）开发了一套全面的筛选策略以识别高效金属催化剂。根据吸附能、电子转移效率及抑制HER的能力，系统评估了12种金属。理论计算表明W(W)因与Cr(H2O)₅Cl₂⁺的强相互作用及有效抑制HER的能力而成为最优候选材料。基于预测，使用W改性碳布（WCC）电极组装的单电池在140mA/cm²下实现了83%的EE，并在300次循环中每循环EE衰减率仅为0.0117%。 《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》研究背景ICRFBs中的Cr²⁺/Cr³⁺表现出较差的电化学活性，且该体系易发生HER，严重阻碍了电池性能与寿命的进一步提升。因此，亟需开发有效的调控策略以优化Cr²⁺/Cr³⁺电对的反应动力学、抑制HER反应，并最终提升ICRFBs的整体性能。核心内容1.基于密度泛函理论筛选的金属催化剂图1.筛选催化剂 对元素周期表中的所有金属元素进行了初步筛选，最终选定了12种极具应用潜力的金属元素：Ti、Mn、Co、Y、Zr、Nb、Mo、In、Sn、W、Pb和Bi。Cr(H2O)₅Cl₂⁺在不同金属表面及石墨烯表面的吸附能与吸附距离显示Cr(H2O)₅Cl₂⁺在原始碳布电极表面的吸附能为−5.91eV。所有12种选定的金属表面均比石墨烯表现出更强的Cr(H2O)₅Cl₂⁺吸附能力。Cr(H2O)₅Cl₂⁺在Nb和W表面的吸附能分别为−17.36eV和−16.28eV，显著高于石墨烯上的−5.91eV；相反，其在Sn和Y表面的吸附能则低于Nb和W。与石墨烯相比，Cr(H2O)₅Cl₂⁺在大多数金属表面均呈现更优的吸附距离，其中W和Nb的表现尤为突出。 Bader电荷计算分析表明原始碳与Cr(H2O)5Cl2+之间存在有限的电子转移。W和Nb金属表面在向Cr(H2O)5Cl2+进行电子转移的过程中涉及更多电子，体现在微分电荷密度图中更显著的颜色差异及更大的电子密度变化幅度，表明W和Nb金属表面与活性材料之间存在更广泛的电子转移，从而显著提升了电子转移效率。相比之下，Sn和Y金属表面的电子转移仅发生在靠近Cr(H2O)₅Cl₂⁺区域的局部区域。与W和Nb的差分电荷密度图相比，Sn和Y表面的电子密度变化较小，表明金属表面与活性材料之间的电子转移相对较少。总电子转移次数显示Nb和W金属表面的总电子转移次数分别为2.39e和2.07e，约为石墨烯表面值（0.74e）的三倍，表明电极材料表面与Cr(H2O)₅Cl₂⁺之间的电子转移效率显著提高。相反，Sn和Y金属表面的电子转移效应较弱。此外，金属表面原子提供的电子导致金属表面产生正电荷，增强了Cr(H2O)₅Cl₂⁺的吸附作用，从而有望促进体系内氧化还原反应的进行。 态密度计算显示Cr(H2O)₅Cl₂⁺在吸附于W和Nb金属表面时，d带中心分别移至1.26eV和0.94eV，更接近费米能级。因此，Cr(H2O)₅Cl₂⁺更易在W和Nb金属表面发生电子转移，表现出更高的表面活性。投影态密度（PDOS）计算显示Cr-3d轨道密度与W-5p轨道密度存在显著重叠，而与C-2p及Nb-4p轨道的重叠相对较小。Cr的3d轨道与W的5p轨道之间的强杂化可增强电荷传输效率，从而促进Cr²⁺/Cr³⁺在W金属表面发生的氧化还原反应中的电荷转移。 此外，吉布斯自由能计算结果揭示W金属表面的氢吸附自由能（-1.59eV）低于石墨烯表面（-1.02eV）。W表面更负的氢吸附自由能表明其氢吸附能力更强，使得H*解吸步骤更为困难，从而从动力学角度抑制了整体HER反应速率。相比之下，Nb金属表面上的氢吸附自由能最接近于零，表明热力学上有利的H*吸附/解吸。尽管Nb金属在Cr²⁺/Cr³⁺氧化还原反应中表现出优异的催化性能，但其抑制HER的效果较差。   2结构与形态特征分析图2.不同电极的微观结构 SEM图像显示原始碳布（CC）具有光滑完整的纤维表面，热处理碳布（TCC）表面出现大量分布不均的碳缺陷孔；而改性碳布（WCC）不仅保留了热处理引入的缺陷结构，还呈现大量不规则颗粒状沉积物，证实催化剂已成功负载于电极表面。元素分布图显示WCC样品中O和W与主要元素C均匀分布，表明W基物种在碳布上实现了均一负载。HRTEM图像显示晶格间距分别为0.366纳米和0.393纳米，分别对应WO3的(001)和(110)晶面。相应的选区电子衍射图谱进一步证实衍射环分别对应WO3的(001)、(002)和(110)晶面。图3不同电极的结构和性质 WCC电极的等温线显示其氮气吸附容量显著高于CC电极，表明负载W后比表面积大幅增加。拉曼光谱分析表明WCC电极的ID/IG比值相较于CC电极略有升高，表明缺陷密度增加且石墨化程度略微降低。缺陷密度的增加促进了电解质物种额外活性位点的生成。XRD显示WCC电极的衍射谱中显示出明显的衍射峰，与WO3的衍射峰具有优异的结构匹配性，证实了碳布电极上W金属的成功改性。 接触角测试显示CC、TCC和WCC电极的接触角分别为132.21°、67.15°和0°。CC电极表现出较差的亲水性，水滴会在其表面长时间滞留；TCC电极经高温处理后亲水性显著提升；而WCC电极的接触角低于CC和TCC电极，表明其亲水性得到明显增强。   3.电化学性能分析图4电极的电化学性能 CV测试结果表明TCC电极与WCC电极均比原始CC电极表现出更高的活性。电极表面掺杂的W催化剂为Fe²⁺/Fe³⁺氧化还原反应提供了更大的有效比表面积，从而提高了峰值电流。同时，LSV测试表明WCC电极的析氢电位呈负向偏移，表明W金属催化剂对HER的抑制作用显著增强。此外，EIS测试显示与CC和TCC电极相比，WCC电极表现出最小的奈奎斯特半圆直径，对应最低的电荷转移电阻。   4.单电池性能测试 在第一个循环中，WCC电极表现出最高的EE和VE，分别达到83%和83.69%，显著高于CC电极和TCC电极。经过60次充放电循环后，WCC电极的EE和VE基本保持稳定，而CC和TCC电极的EE与VE均出现明显下降。此外，WCC电极的CE显著高于CC和TCC电极，并在整个循环过程中保持稳定；相比之下，CC电极的CE在后期循环阶段呈现明显波动，表明稳定性随循环次数增加而下降。 在不同电流密度下，WCC电极始终表现出最高的EE、VE和CE，展现出优异的充放电性能。即使先以200mA/cm²电流循环，再以80mA/cm²电流循环后，WCC电极仍能完全恢复其初始的EE、VE和CE，表明具有出色的循环稳定性。长期循环测试显示经过300次循环后CE基本保持稳定，充分证明了WCC电极卓越的循环稳定性；VE和EE仅出现轻微下降（EE从83%降至79.49%，相当于每循环损失0.0117%），而容量保持率在300次循环后仍维持在5.468%（每循环容量衰减仅为0.315%）。核心结论本研究建立了一种DFT框架，用于筛选和预测12种金属元素在ICRFB应用中的催化潜力。对吸附能、电子结构及HER动力学的系统性理论分析表明，在所筛选的12种金属中，W展现出最佳的Cr²⁺/Cr³⁺催化性能与HER抑制效果。与原始石墨烯相比，W对Cr(H2O)₅Cl₂⁺表现出显著更高的吸附能和更短的吸附距离。此外，Bader电荷计算和态密度（DOS）计算表明W表面通过Cr...

第一作者：贾潮洋 通讯作者：李先锋、鲁文静 通讯单位：中国科学院大连化学物理研究所 DOI：10.1093/nsr/nwag306 感谢大连化物所李先锋团队（第一作者：贾潮洋）校稿！工作简介非溶剂诱导相分离（NIPS）技术应用于聚合物多孔膜制备已逾60年，但多变量耦合导致其成孔机制仍不明确。传统理论将大孔洞（Macrovoids）、细胞状孔（Cellular...

第一作者：彭仕琦 通讯作者：贺高红 通讯单位：大连理工大学 DOI：10.1002/aenm.71164 感谢大连理工贺高红团队（第一作者：彭仕琦）校稿！工作简介本研究提出了一种通过刚性侧链将电荷引入亚纳米通道中部的策略，并开发出一种名为QPAEPi-3的膜材料，在保持水分子和离子高扩散系数的同时构建了连续的氢键网络。同时，作者团队还同步设计并研究了无侧链（QPAEPi-1）及含柔性侧链（QPAEPi-2）的膜材料。实验结果显示位于远离孔壁处的电荷虽会降低水分子吸附量，但能诱导形成更接近体相水的氢键网络，从而提升水分子和离子的自扩散系数。该膜材料实现了氯离子最高导电率（30°C时达42mS...

第一作者：詹成波 通讯作者：李先锋 通讯单位：大连化学物理研究所 DOI：10.1002/anie.4197481感谢大连化物所李先锋团队（第一作者：詹成波）校稿！工作简介本研究通过单晶X射线衍射（SCXRD）揭示了低温沉淀物的晶体结构为VSO₄·6H₂O，并结合原位变温拉曼光谱与密度泛函理论（DFT）计算阐明了其析出机制：该过程源于低温下HSO4⁻的去质子化作用增强（HSO4− +...

通讯作者：王晓龙 通讯单位：华能清洁研究院 DOI：10.1016/j.ensm.2026.105217工作简介本综述以失效机制为核心对多硫化物的氧化还原液流电池（PSRFBs）进行分析，将传统的材料聚焦视角转向系统完整性和可恢复性视角。作者团队首先审视长期储能（LDES）不断演变的市场和技术需求，随后系统剖析PSRFBs的四大主要失效模式：界面动力学限制、电解质不稳定性、交叉污染效应以及缺乏有效再平衡策略导致的容量失衡。针对每种失效模式，深入评估了电极、电催化剂、电解质和膜领域的最新进展。本文专门设立章节探讨电解质再平衡策略，并从材料与工程双维度对相应解决方案进行批判性评估。与对称系统（例如全钒液流电池）不同，PSRFBs可能需要更复杂的再平衡策略来应对不可逆的容量衰减。此领域虽尚未得到充分探索，却是实现商业化应用不可或缺的关键方向。本综述最后提出了未来研究方向：应优先考虑工程可扩展性和容量恢复能力，而非短期性能指标，旨在将PSRFBs从一项前景广阔的实验室级技术，转化为未来无碳电网中具有商业可行性的核心基础技术。 《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》研究背景当前大多数关于多硫化物基氧化还原液流电池的研究主要局限于实验室规模、以材料为核心的探索，例如传统电极改性、催化剂优化、电解质配方设计及隔膜开发。这些研究往往采用碎片化的评估框架，与工程级应用缺乏明确关联。更关键的是，现有文献倾向于孤立地处理每种材料挑战，忽视了在实际系统中这些局限性会协同作用导致系统级故障这一事实，而任何单一材料创新都无法单独解决这些问题。由正负极电解质失衡引发的容量衰减及其相应的再平衡策略仍缺乏充分研究；然而，正是决定PSRFB系统能否实现其理论预测的20000次循环寿命的关键失效模式。核心内容1.水基多硫化物氧化还原液流电池的应用图1.不同类型的卤素–多硫化物水系氧化还原液流电池   硫具有理论能量密度高（1672mAh g⁻¹）、溶解度好、资源储量丰富、成本低廉且可靠性高等优势。如今，多硫化物已与多种阴极电解质材料结合使用，主要包括溴/溴离子、碘离子/碘酸根、锂/锂离子、锌/四氢氧化锌以及亚铁/亚铁氰化物。 1.1.水基卤素–多硫化物氧化还原液流电池 多硫化物基阳极电解质与溴阴极电解质配对使用时具有高开路电压。在阴极充电过程中，Br⁻被氧化为Br2并以Br₃⁻复合物形式存在；放电过程则相反。然而，溴的毒性会污染环境，存在重大安全隐患。与Br2/Br⁻体系相比，I⁻/I₃⁻体系具有更低的挥发性、更高的溶解度以及更快且高度可逆的动力学过程。然而，Br2/Br⁻或I2/I₃⁻在电解质中以复杂形式存在，对电极上的氧化还原反应动力学并无益处。此外，需要使用高碱性电解质来稳定多硫化物，与卤素氧化还原电对在中性或弱酸性介质中的偏好直接冲突，它们的电化学动力学性能更优。 1.2.金属–多硫化物氧化还原液流电池 锂–多硫化物液流电池或锌–多硫化物液流电池属于混合固液体系。以锂–多硫化物液流电池为例，通常使用纯锂金属电极作为固态电极。该体系存在枝晶形成问题，也是锂金属电池面临的主要挑战。此外，由于锂与水之间的相互作用，锂–多硫化物液流电池始终基于有机溶剂，尤其是对于锂金属负极而言。对于水性锂–多硫化物液流电池，锂金属负极与水性氧化还原活性物种正极之间由玻璃陶瓷膜分隔。然而，锂/水体系的一个主要缺点是需要无裂纹的玻璃陶瓷膜，该材料成本高昂（LICGC...

通讯作者：荆延 通讯单位：新加坡国立大学 DOI：10.26434/chemrxiv.15001832/v成果简介本文报道了五种具有不同取代基或相同取代基在不同位置引入的吩嗪衍生物。五种分子中，T4PEPz在氧化态和还原态下均表现出优异的热稳定性，Pourbaix图谱结合原位红外光谱和pH监测进一步证实了可逆的双电子双质子转移机制。当与亚铁/高铁氰化物正极电解质配对时，电池在50%SOC下展现出1.24V的高开路电压；此外，基于0.6M...

第一作者：邓征坤 通讯作者：何忠义&郭雷 通讯单位：华东交通大学&铜仁学院 DOI: 10.1039/d6ta02451c 感谢论文第一作者邓征坤（华东交通大学与铜仁学院联合培养研究生）供稿！工作简介本研究针对中性锌锰液流电池中 Mn3+歧化、MnO2不可控沉积及正极界面反应可逆性不足等问题，提出采用乙酰脲（Ace）作为多功能正极添加剂的调控策略。Ace 分子中的羰基和氨基可与Mn2+发生强配位作用，重构锰离子溶剂化结构，调节电解液氢键网络，并优化正极/电解液界面化学环境，从而抑制不可逆“死锰”生成，促进 MnO2在碳毡表面的均匀、稳定和可逆沉积。结果表明，加入 0.1...

  通讯作者：王珏 通讯单位：中南大学 DOI：10.1021/acs.iecr.6c00782工作简介本研究设计了一种采用聚吡咯辅助形成Co−Nx位点的Co-PPy/C作为碱性多硫化物/铁氰化物氧化还原液流电池（S−Fe...

第一作者：刘朝镇 通讯作者：郑梦莲 通讯单位：浙江大学 DOI：10.1016/j.cej.2026.177666 感谢浙江大学郑梦莲团队（第一作者：刘朝镇）校稿！工作简介本研究开发了一种功能梯度阳极，通过在电极厚度方向上耦合亲锌性与电子导电性，将锌沉积导向多孔主体区域。通过依次在商用碳毡上静电纺丝铜掺杂和氮掺杂碳纳米纤维，制备出多层复合纳米纤维网络：富铜层对锌具有强亲和力，可促进快速且空间分布均匀的成核；而富氮层则提供适度导电性及丰富的二次成核位点，有助于均质化界面场并抑制膜附近积聚。多物理场模拟与循环后显微镜观测证实该设计实现了从表面局域生长向体积填充的转变，并有效抑制了枝晶形成。在锌铁液流电池中，梯度电极使比容量较原始碳毡提升30%，且在80mA...