日前，洛阳师范学院化学化工学院刘贵龙博士、刘献明教授与香港科技大学金章教教授、北京科技大学吴宏辉副教授一起，开发了一种锐钛矿/板钛矿纳米花电极材料，并揭示了其在钠离子和锂离子电池中的能源存储机制。相关成果在线发表在英国皇家学会《纳米尺度视界》上。

锐钛矿作为一种电极材料，具有廉价、无毒等特点，但其电化学活性往往受限于其较低的导电性和缓慢的电化学动力学。虽然通过微纳化、碳包覆等途径可有效改善锐钛矿氧化钛的储锂和储钠性能，然而其电化学性能仍不理想。

考虑到氧化钛的晶型多样性，同时各种晶型易于相互转化的特性；该研究团队利用板钛矿的原位转化过程一步合成了具有丰富氧空位的锐钛矿/板钛矿异质结构材料。实验结果表明，该复合材料的二维结构、氧空位和钛碳键，促进了锂离子和钠离子的扩散动力学，改善了锐钛矿的赝电容行为；密度泛函理论研究表明，界面处的内建电场及其对锂离子和钠离子强吸附行为，使得异质结面以“离子泵”的形式加速锂/钠离子在材料中的扩散。

该研究从理论和实验的角度出发，揭示了锐钛矿/板钛矿异质结构材料的快速储钠和储锂机制，为多尺度—多组分电极材料的设计提供了重要的理论和实验依据。