中南民族大学杨应奎课题组--导电碳载体上原位生长聚酰亚胺纳米阵列作为无金属阴极：可实现高倍率特性和长寿命充电储存

这里，在氧化石墨烯和碳纳米管（CNT）存在下，对二酐和二胺共聚单体盐进行有效的水热缩聚反应，分别形成了石墨烯片夹层的，和CNT包裹的聚酰亚胺（PI@GS 和PI@NT）。原位异质成核过程可实现相互交联的PI纳米片和导电碳基底之间的紧密接触，形成坚固的3D分级纳米体系结构，具有丰富的多孔通道和高度暴露的氧化还原活性位点。当用作阴极时，PI@GS和PI@NT显示出 快速的表面主导电容行为特征，这归因于电子的高速传输，电解质的高渗透性和离子的快速扩散。PI@GS阴极表现出卓越的电化学性能，高效的羰基利用率（90％），高比容量（在 0.1C 时达到165 mA h g-1），出色的倍率性能，以及长时间的循环稳定性（5000个循环后仍保留88％），明显优于其PI对应物和其它报道的聚合物阴极。在PI@GS阴极中还观察到稳定的Na离子存储性能。

Figure 1. 单体和聚酰亚胺的化学结构，以及PI@GS和PI@NT复合材料的合成路线。

Figure 2.PI@GS-2的（a–c）SEM和（d–g）TEM图像，（h）其C，N和O的元素映射。

Figure 3纯CNT和PI@NT的（a-c）TEM和（d-f）SEM图像。

Figure 4（a）纯PI，PI@GS和PI@NT复合材料的FT-IR光谱。（b）共聚单体盐，纯PI以及PI@GS和PI@NT复合材料的XRD图谱。

Figure 5（a）杂环亚胺组在PI链重复单元中的锂存储机制。电化学性能：（b）典型CV曲线和（c）充电/放电电压曲线; PI，PI@GS和PI@NT阴极的（d）倍率特性和（e）在各种电流速率下保留的容量。

该研究工作由中南民族大学Yingkui Yang课题组于2021年发表在Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文：In situ growth of polyimide nanoarrays on conductive carbon supports for high-rate charge storage and long-lived metal-free cathodes。

杨应奎，博士，教授，硕士生/博士生导师。2007年6月毕业于华中科技大学，获高分子化学与物理专业博士学位，2007年7月受聘于湖北大学材料科学与工程学院，2013年6月破格晋升为教授，2016年7月加入中南民族大学化学与材料科学学院。2007年7月至2016年11月期间，多次以博士后、研究员、访问学者或访问教授在香港城市大学、香港理工大学、澳大利亚悉尼大学和美国佐治亚理工学院开展学术交流与科研合作。曾获全国优秀博士学位论文提名奖(2009)和担任Composites Part B: Engineering 客座编辑，现为催化转化与能源材料化学教育部重点实验室副主任、湖北省化学化工学会理事，SCI源刊Energy & Environmental Materials (Wiley) 副主编和Reviews on Advanced Materials Science (De Gruyter)编委，CJFD源刊《胶体与聚合物》编委。

迄今主持国家自然科学基金(5项)、湖北省杰出青年科学基金、教育部/湖北省/武汉市人才计划、武汉市应用基础前沿项目、广东省佛山市"蓝海人才计划"创新创业团队(第九批)和企业合作项目共20多项，主要开展：(1) 聚合物基能源材料（超级电容器、金属离子电池、电催化）的基础研究；(2) 石墨烯基电子功能材料（导电浆料、热管理、EMIS）的应用开发。迄今在Advanced Materials、Energy & Environmental Science、Angewandte Chemie、Advanced Functional Materials、Materials Science & Engineering R、ACS Nano、Nano Energy等期刊上发表SCI论文100余篇，期刊封面论文10多篇，并被Chemical Reviews、Chemical Society Reviews、Progress in Polymer Science、Progress in Energy and Combustion Science、Materials Science & Engineering R等TOP综述期刊正面引评。主编Springer出版英文专著1部，撰写英文专著4章，编写中文通识教育教材1章；申请中国发明专利27项，已获授权15项。