▲第一作者：吴志彬；通讯作者： 郭再萍；Bernt Johannessen 论文DOI： https://doi.org/10.1002/adma.201905632
拓扑绝缘体具有独特的理化性质，然而其优势在电化学储能领域却很少被提及。本文通过球磨法获得了拓扑绝缘体 SnSb2Te4 纳米点与高度掺杂石墨烯的复合材料，并表现出优异的储锂和储钾的特性，而其高倍率长循环能力则可归因于 PN 异质界面的构建(有利于离子的快速传输)、拓扑表面态的高度导电特性(有利于电子的快速传递)以及超高的赝电容贡献比。
多组分金属硫属化合物得益于其多元素之间的协同效应在电化学储能方面备受关注，然而在该类材料的理化特性的设计与理解上仍然存在一定的不足。层状的 P 型拓扑绝缘体 SnSb2Te4 具有高达 3702 mAh cm-3 的理论体积比容量和 565 mAh g-1 的理论质量比容量，以及其可能的混合阳离子协同效应、较大的层间距，这激发了我们的研究兴趣。值得一提的是，拓扑绝缘体自 2007 年被发现以来，成为了凝聚态物理领域的一个的新热点，并获得 2016 年诺贝尔物理学奖，具有内部绝缘，但表面导电(被拓扑保护的电子态)的独特性质。拓扑绝缘体在理论预测和实验验证上的巨大突破,也吸引了我们对其在电化学储能方面的探究。
a） 构建了拓扑绝缘体 SnSb2Te4 纳米点/石墨烯的复合材料，并在负载量高达 11mg/cm-2下（~450 mAh g-1 at 200 mA g-1）循环了将近 80 圈
▲Figure 1 (a) Schematic illustration of the ball-milling-driven exfoliation and doping process to form the SnSb2Te4/G composite; (b) Crystal structure of SnSb2Te4; Rietveld refinement profiles for (c) NPD and (d) XPRD data of SnSb2Te4 (e) XPS patterns; (f) Raman spectrum.
▲Figure 3 Electrochemical performances of LIBs
▲Figure 4 In-situ XRPD and XANES
▲Figure 5 Electrochemical performances of PIBs.
▲Figure 6 Summary of the high-rate lithium/potassium storage mechanism of the SnSb2Te4/G composite.
本文通过构建拓扑绝缘体 SnSb2Te4 纳米点与高度掺杂石墨烯的复合材料，实现了高倍率长循环的锂离子电池和钾离子电池，并提出了提升电池性能的新策略——增加暴露的拓扑表面态、原子级掺杂级别以及界面相互作用。
Coupling topological insulator SnSb2Te4 nanodots with highly doped graphene for high-rate energy storage. Advanced Materials, 2019, 1905632https://doi.org/10.1002/adma.201905632
郭再萍博士，现任澳大利亚伍伦贡大学杰出教授（Distinguished Professor），兼任 ACS Applied Materials & Interfaces 杂志副主编，曾获得澳大利亚伊丽莎白女王基金奖、澳大利亚青年科学家奖、伍伦贡大学 Vice-Chancellor’s Research Excellence Award。该课题组致力于电化学储能材料的机理与性能研究，并着力于以低耗高效的方式合成二次电池电极材料以开发高性能电池，解决可充电池以及其他储能设备中的关键问题。此外，郭再萍教授在材料的设计与构筑，物理化学特性、原位表征及电化学测试和模拟等方面拥有丰富的知识和经验，并有一套完整的研究体系。
郭再萍教授在 Nat. Common., Sci. Adv., JACS, Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater. 等国际著名期刊发表多篇科研论文，其中 if >10 超过 150 篇。论文被引次数超过 21642 次，H-index 为 79 (基于谷歌学术，统计自2019.11.30)。2018, 2019 年，获得 Highly Cited Researcher Award（Clarivate Analytics 评选），Peer Review Awards（Top 1% in Field）。
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