近日，北京化工大学王峰教授/牛津教授团队在国际知名期刊eScience上发表了题为“Inspired by green corrosion chemistry and wastewater remediation: A high-performance Zn anode with locally gradient microstructures”的研究工作。

在新能源产业快速发展的推动下，锂/锌原材料的需求激增，导致多金属矿的开采冶炼项目大量增加。镉离子（Cd²⁺）作为冶炼废水中并存的重金属污染物，在给环境带来挑战的同时，也激发了创新解决方案的灵感。该工作介绍了一种绿色腐蚀方法，在改性Zn负极材料的同时，废水中Cd²⁺、Pb²⁺和Cu²⁺的去除率大于99%。在受控腐蚀过程中，Cd²⁺被Zn直接还原成金属镉，而生成的Zn²⁺则在原位形成Zn₅(OH)₈Cl₂⋅H₂O（ZCH）纳米片阵列。之后的明胶辅助低温热解过程中，这些产物进一步转化为锌箔上的碳/镉/氧化锌（ZO-Cd-GC）多层结构，从而在局部形成特殊梯度化的改性锌负极：亲锌性逐层增强，Zn²⁺脱溶剂化逐层改善，电极-电解液界面的析氢能垒逐层增大。由此产生的Zn@ZO-Cd-GC负极可实现均匀的电子/离子传输、快速动力学、抑制副反应和无树枝状沉积。使用改性负极组装对称电池在2 mA cm^-2/1 mAh cm^-2的条件下寿命超过6,000小时，在20 mA cm^-2的条件下可稳定运行而不会发生短路。Zn@ZO-Cd-GC||NH₄V₄O₁₀软包电池在33.75 mA cm^-2的条件下可提供高放电容量，并在2,000次循环中保持稳定。

材料学院博士研究生毋冰为论文的第一作者，王峰教授、牛津教授为论文的共同通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。本研究工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。

文章信息：

Bing Wu, Weihao Song, Jiaying Peng, Qing Ma, Masatsugu Fujishige, Morinobu Endo, Jin Niu, Feng Wang. Inspired by green corrosion chemistry and wastewater remediation: A high-performance Zn anode with locally gradient microstructures, eScience, 2025,100459.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.esci.2025.100459