1月18日，《納米能源》（Nano Energy，影響因子10.325）正式接收了化學與化工學院青年王帥教授團隊的文章《基于金通過?級孔道對α型二氧化錳摻雜的超高儲能三維電極》（《Ultrahigh Capacitive Performance of Three-Dimensional Electrode Nanomaterials Based on α-MnO2 Nanocrystallines Induced by Doping Au through ?-Scale Channels》）。
王帥教授團隊近期在國際材料化學領域頂級期刊發表多篇高水平文章，在高質量大面積單層石墨烯制備及柔性器件領域取得最新研究成果。先后在《先進材料》（Advanced Materials，影響因子17.493）發表兩篇高水平論文，《氧化性刻蝕輔助法生長厘米級單晶石墨烯》（《Oxidative Etching Assisted Synthesis of Centimeter-sized Single Crystalline Graphene》 Adv. Mater., 2016, DOI:），《有機薄膜場效應晶體管用的高遷移率DPP共聚高分子》(《High-Mobility Diketopyrrolopyrrole-Based π-Conjugated Copolymers for Organic Thin-Film Transistors》Adv. Mater. 2015, 27, 3589-3606）；在《ACS納米》（影響因子12.881）發表論文《生長石墨烯中晶界的動力學形成規則》（《Governing Rule for Dynamic Formation of Grain Boundaries in Grown Graphene》ACS Nano, 2015, 9, 5792-5798）；在《納米快報》（影響因子13.592）發表論文《基于氮摻雜碳納米管/金摻雜二氧化錳的超快全固態薄膜超級電容器》（《Solid-State Thin-Film Supercapacitors with Ultrafast Charge/Discharge Based on N-Doped-Carbon-Tubes/Au-Nanoparticles-Doped-MnO2 Nanocomposites》Nano Lett., 2015, DOI:10.1021/acs.nanolett.5b02489）。
用化學氣相沉積法制備高質量石墨烯薄膜，是實現其高遷移率和導電性能，在光電子器件領域中應用的前提。目前，制備的主要問題集中于降低成核密度，提高石墨烯單晶晶粒尺寸，減少石墨烯晶界的形成，保證石墨烯較高的電學傳輸性能。已報道的降低成核密度的方法均不適用于規模化的工業生產，王帥教授團隊通過氧化性刻蝕輔助法，在無需任何復雜前處理工藝的條件下，成功實現了厘米級單晶石墨烯的制備。通過調節生長氣氛中微量的氧化性雜質（水蒸氣，氧氣）控制石墨烯的成核密度和生長速率。團隊通過改進化學氣相沉積設備，在氣路中加入干燥裝置以除去大多數水蒸氣雜質，通過調控氧氣濃度，實現對石墨烯成核點和生長速率的精確調控。
此外，通過對聚合物主鏈及側鏈的修飾、以及金屬和非金屬對碳管進行摻雜，提高材料的光物理性質、分子堆積及其器件性能，開發出了大面積、全柔韌性、高性能場效應晶體管器件和超級電容器。如在碳布基底上組裝氮摻雜碳管/金摻雜二氧化錳的三維中空納米復合電極，并以此電極分別組裝成對稱和非對稱（多孔三氧化二鐵納米柱作為負極）的全固態薄膜超級電容器，充分利用納米材料的多方面優勢加速電子在活性材料中的傳遞，進而實現超級電容器的快速充電。
課題組呂其英博士另辟蹊徑，采用電沉積方法在氧化鋅納米柱上生長金摻雜α-型二氧化錳納米復合膜，首次解決了α-型二氧化錳導電性差的缺點，為實現α-型二氧化錳在超級電容器中應用提供了重要的理論依據和設計方向。該研究工作是采用電沉積方法在氧化鋅納米柱上生長金摻雜α-二氧化錳納米復合膜，得到電化學性能優異的三維納米復合材料，通過理論計算進一步驗證了該方法能使金原子巧妙地摻雜進入α-二氧化錳的晶格，從本質上提高了α-型二氧化錳的導電性。該方法簡單易控，可操作性強，且可以推廣到更為廣泛的儲能研究領域，比如鋰離子電池、燃料電池等。
據了解，該研究團隊的研究工作得到了國家自然科學基金委、科技部、教育部、湖北省科技廳和學校的支持。目前團隊正通過進一步優化電極材料，更大程度地提高超級電容器的能量密度和超快充電能力，探索其在能量存儲與轉換領域的應用。
