石河子大学客座教授王舜课题组近年来主要致力于新能源材料领域的研究，围绕氢、氧、锂、钠等轻质材料的储能体系及化学能/光能-电能转化体系，运用表界面化学和缺陷工程策略，建立了多种增强能量储存与转化效率的新方法、新原理与新机制，设计发展了多种具有新颖结构的低成本、高性能、长寿命的碳基纳米能源材料，先后在Nat. Commu.、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Energy Mater.、Nano Energy以及Energy Storage Mater.等学术杂志上发表学术论文100余篇。2018年，在王舜教授课题组的不懈努力下，石河子大学-温州大学合作发表高水平学术论文5篇。代表性创新成果包括：

1.Angew. Chem.：一类超高密度无金属多级孔碳基超级电容器电极材料

随着便携式电子产品和电动汽车向着轻量化、小型化的快速发展，开发与之相匹配的兼具高体积能量密度和高功率密度的长寿命超级电容器电极成为当前的迫切需求。王舜教授课题组提出并建立了一种基于含氮杂环化合物与卤代共轭二烯间原位脱卤聚合的新方法，设计构建了一系列具有超高真实密度（1.58-1.99 g cm^-3）的多重杂原子掺杂的多孔级碳材料。运用N,P,O－三重掺杂多级孔碳材料构建的对称型超级电容器，创造了无金属碳材料在碱性水系介质中很高的体积比电容（760 F cm^-3）和迄今最高的体积比能量（36.8 Wh L^-1）以及大电流（10 A g^-1）充放电条件下的长循环寿命（> 6万次），性能媲美当前广泛使用的镍氢电池。该研究为多级孔碳材料在便携式电子产品和电动汽车等领域的大规模应用提供了重要的理论与实验基础。

[1] Huile Jin, Xin Feng, Jun Li, Matthew Li, Yuanzhi Xia, Yifei Yuan, Chao Yang, Bin Dai, Zhiqun Lin, Jichang Wang,* Jun Lu,* and Shun Wang*. Heteroatom-Doped Porous Carbon Materials with Unprecedented High Volumetric Capacitive Performance, Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201813686.

2.Adv. Mater.：一类具有超高硬度的三维多孔石墨烯自支撑材料

    石墨烯是碳家族明星，作为一种二维晶体，是人类已知硬度最高的物质，比钻石还坚硬，硬度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。然而在实际应用过程中，石墨烯易于面/面聚集，造成机械性能急剧降低，如何可控制备三维石墨烯组装体，进而有效发挥石墨烯优异机械性能的集合效应，是一个巨大的挑战！为此，王舜课题组创造性地提出了基于-Si-O-C-化学键共价桥连促进石墨烯三维有序组装的新方法，实现了单层氧化石墨烯片在油-水两相界面上的原位还原和同步三维共价组装，可控构筑了高强度的三维互通纳米多孔结构的泡沫状石墨烯宏观体。该方法不仅解决了传统石墨烯片在实际应用过程中易于面/面聚集，造成有效比表面积急剧降低以及不易加工成型等难题，还有效地发挥了单层石墨烯构建单元在分子水平上的集合增强效应，使该泡沫状石墨烯宏观体材料不但具有目前三维自支撑碳基多孔材料最高的硬度，而且具有优异的导电、导热以及热稳定性性能。这种不同寻常的机械性能和热稳定性使三维多孔石墨烯可望成为高强度轻质复合材料的潜在候选者，在防弹衣，太空升降机以及汽车或航空航天器制造等方面具有潜在的广泛应用。

[2] Huile Jin, Yongfeng Bu, Jun Li, Jianping Liu, Xing Fen, Liming Dai, Jichang Wang, Jun Lu,* and Shun Wang*. Strong Graphene 3D Assemblies with High Elastic Recovery and Hardness, Adv. Mater., 2018, 30, 1707424.

3. Nano Energy：一类具有全pH氧还原活性的N / S共掺杂多孔碳片

纳米结构碳材料具有结构多样、资源丰富、导电性好、比表面积大、化学稳定性高等优点，被认为最有希望替代质子交换膜燃料电池阴极贵金属电催化剂。然而，目前发展的无金属碳基氧还原电极材料在酸性介质中催化活性较低，至今仍不能满足PEMFC的实际应用要求。最近，王舜教授课题组开发了一种新的掺杂策略，通过氮和硫掺杂类型和含量的控制，合理地设计了一类具有全pH氧还原活性的N/S共掺杂多孔碳片电催化剂。该催化剂在酸性介质中不仅具有优异的循环稳定性和抗甲醇能力，而且具有超高的氧还原（ORR）活性，起始电位(0.89 V vs. RHE)和半波电位(E_1/2 ≈ 0.75 V vs. RHE）甚至与Pt电催化剂相近，优于目前已报道的所有无金属碳基电极材料。

[3] Chao Yang, Huile Jin, Cuixia Cui, Jun Li, Jichang Wang, Khalil Amine, Jun Lu* and Shun Wang* Nitrogen and sulfur co-doped porous carbon sheets for energy storage and pH-universal oxygen reduction reaction, Nano Energy,2018, 54, 192–199

4.Energy Storage Mater.：非线性电化学法合成Te-TexSy@聚苯胺杂化纳米棒储锂材料

针对有机-无机杂化储能固体由于导电网络不连续、体积变化大以及表/界面失稳等导致倍率性能差、稳定性不足等科学问题，在国际上率先建立了一种普适的非线性电化学合成技术，原位制备了具有新颖核壳结构的Te-Te_xS_y@聚苯胺无机-有机杂化纳米棒储锂固体，并首次运用原位TEM观察到了嵌锂过程中体积不膨胀的棒状非晶Te_xS_y纳米固体，实现了高比能Li-Te_xS_y电池长期循环的稳定性和优异的倍率性能。

[4] Jun Li, Yifei Yuan, Huile Jin, Huihang Lu, Aili Liu, Dewu Yin, Jichang Wang, Jun Lu* and Shun Wang*. One-step nonlinear electrochemical synthesis of Te_xS_y@PANI nanorod materials for Li-Te_xS_y battery. Energy Storage Mater. 2019, 16, 31–36.

5.Adv. Energy Mater.：高体积比电容和比能量的生物质衍生超级电容器电极材料的研究进展

针对碳基超级电容器由于多孔碳密度低导致体积容量和体积能量密度低的核心科学问题，王舜教授课题组创新性地利用可再生的廉价生物质杨梅、鸡蛋等为前驱体，低成本量化制备了铁/氮/硫共掺杂的多级孔碳球/片杂化纳米固体（FeSN-C）储能材料。该材料创造了生物质碳基材料迄今最高的体积比电容（1320.4 F/cm³）和体积比能量（221.9 WhL^-1）以及大电流充放电（100 A.g^-1）条件下的最长循环寿命（>10万次）。研究结果发表在全球权威期刊Adv. Energy Mater. 2018(1702695) 和Adv. Energy Mater.2018（1803221）上，并受邀在Adv. Energy Mater.2018(1801007)上发表的综述论文。

[5] Huile Jin, Jun Li, Yifei Yang, Jichang Wang, Jun Lu*, Wang Shun*. Recent Progress in Biomass-Derived Electrode Materials for High Volumetric Performance Supercapacitors. Adv. Energy Mater., 2018, 8(23), 1801007.