近日，北京市教委组织开展了2020年北京市普通本科高校大学生毕业设计（论文）评优工作，课题组16级本科生刘嘉宁同学的本科毕业设计（论文）《高性能锌–空气电池正极催化剂的设计》获评为2020年北京市普通高校优秀本科毕业设计（论文），指导教师张强教授获评为优秀指导教师。
图1. 北京市优秀本科毕业设计证书在本论文中，刘嘉宁同学以钴配位的卟啉有机骨架为基底，复合以层状双金属氢氧化物，通过此方式得到的双功能催化剂，稳定性好、性能较贵金属催化剂高，进一步将其引入锌–空气电池体系，可有效改善正极电化学反应动力学缓慢、三相界面稳定性不足等问题，实现长循环稳定。具体地，该论文工作合理设计和制备的LDH-POF复合双功能催化剂，具有ΔE= 0.68V的催化活性，超过了贵金属的Pt/C+Ir/C催化剂和大多数已报道的非贵金属双功能催化剂；当被引入电池正极时，其构筑的可充电锌–空气电池可提供185 mW cm−2的高峰值功率密度、减小的放电/充电电压间隙以及2400圈以上的循环稳定性。刘嘉宁同学的研究工作提供了一种具有出色性能的先进双功能催化剂，并进一步启发了在能源相关应用中多功能电催化的不同活性位点集成的策略设计。
图2. LDH-POF复合双功能催化剂的活性测试及性能对比
刘嘉宁同学是清华大学化工系2016级本科生。在本科学习期间，他的研究课题主要集中于高性能金属–空气电池双功能催化剂的研发。他先后探索了基于卟啉有机骨架体系的复合催化剂及其复合策略设计，并取得了优异的性能，相关研究成果发表在Advanced Materials、Advanced Functional Materials等国际学术期刊。刘嘉宁同学本科毕业后选择继续在清华大学化工系攻读博士学位，导师为张强教授。
个人简介：刘嘉宁，清华大学化工系张强教授课题组博士研究生，2020年本科毕业于清华大学化工系。主要研究方向为实用化边界条件下高性能二次金属–空气电池的开发。曾获第十届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛一等奖、北京市本科优秀毕业设计（论文）、清华大学第三十六届“挑战杯”学生课外学术科技作品竞赛一等奖、清华大学第十一届才华文化节一等奖、清华大学科技创新优秀奖学金等奖项。以（共同）第一作者身份在Advanced Materials、Advanced Functional Materials等期刊发表SCI论文3篇，参与申请专利1项。