全球能源危机和生态环境污染的严峻挑战，中国“富煤、贫油、少气”的资源禀赋，国家绿水青山和“双碳”战略目标的内在要求，亟待重构现代能源新体系。为此，全国重点实验室杨应奎教授带领团队，面向国际科学前沿和国家“双碳”战略，聚焦电化学储能和能源催化两个领域，基于聚合物分子工程和材料基因工程，通过本征结构调制、微观结构调控、功能导向调谐和构效关系调节开展应用基础研究，取得了系列重要进展。
（一）电化学储能领域：在锂离子电池方向，通过原位聚合法可控制备碳纳米管@聚合物“核-壳”异质复合材料（ACS Nano 2024, 18, 23958），解决了聚合物电极导电性差、活性位点少且利用率低的问题，同时提高离子输运能力，构筑了高比特性聚合物基全电池（Angew. Chem. Int Ed. 2024, 63, e202401253）；构筑了超细亚纳米线/聚合物复合固态电解质，发现富氢键网络促进了界面锂离子传输（ACS Nano 2025, 19, 29096），阐明了高电压锂金属电池中电极/多相聚合物电解质界面的动态演化、离子输运和耐久性失效机制（Matter 2025, 8, 102168）。在钠离子电池方向，构筑具有连续异质界面的MgTi₃O₇@Na₂Ti₃O₇负极，并在MgTi₃O₇→Na₂Ti₃O₇方向形成内建电场，显著增加储钠位点和离子传输，提高电池比容量和倍率性能（ACS Nano 2025, 19, 10337）；基于原位电诱导重构苝二亚胺二钠盐，优化有机正极微结构，构建了超高倍率和超长寿命钠离子电池（ACS Nano 2025, 19, 13097）。在锌离子电池方向，提出了金属锌负极宿主设计的新观点、新思路（Energy Environ. Sci. 2024, 17, 369），通过氧空位工程与二维范德华异质结，构筑了兼具“纳米泵-限域催化”特性的碘正极材料（Matter 2025, 8, 102154），并以两性离子液体为电解液添加剂重构锌负极、碘正极界面，抑制锌枝晶生长、碘单质溶解和多碘离子形成（Nature Commun. 2025, 16, 5565），在超高倍率、超长循环下仍保持其高容量、高稳定性，推动了锌基电池实用化进程。
（二）能源光/电催化领域：在能源光催化方向，基于金属-载体强相互作用构筑金纳米颗粒/钒酸铋光阳极，发现其兼具高效界面电荷转移和表面水氧化分解性能（Angew. Chem. Int Ed. 2024, 63, e202402435）；基于富电子吩噻嗪、吩噁嗪修饰大环配体，设计钴基金属有机框架，提高光生电荷分离与迁移能力，实现高效光催化CO2还原（J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 33330）。在能源电催化方向，调节分子催化剂中钴中心配位微环境，调控反应中间体吸附能，诱导CO₂还原路径向特定产物（e.g., CO）定向转化（ACS Nano 2025, 19, 32507）；设计高能界面催化剂（Ag‒CoOOH@NiOOH），以热力学更有利的尿素氧化反应替代析氧反应，大幅降低充电电压，构建了高能效、快充电的“尿素辅助”锌-空气电池新体系（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202410845）；基于Co‒Ag异核原子对的双金属电子协同效应，局域活化并稳定晶格氧参与反应（Adv. Funct. Mater. DOI: 10.1002/adfm.202521658）；构筑分级中空碳球负载高载量Fe单原子催化剂，利用微孔限域调控Fe-N4电子结构并降低ORR能垒，中空孔结构提升传质与位点可及性，提高ORR动力学（Adv. Funct. Mater. 2025, 35, 2510108）；设计多孔碳球负载氧桥联Fe、Co双原子催化剂，通过Fe-O-Co-N6氧桥诱导电荷重分布，优化氧中间体吸/脱附动力学，提高锌-空气电池性能（PNAS 2024, 121, e2404013121）；通过连接体调控酞菁钴共轭聚合物电子态，优化氧中间体吸/脱附行为，提升ORR性能（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202405594）；应邀系统总结并提出了活性中心设计、大分子链工程、拓扑结构调节、异质结构调控等功能导向调制高分子电催化剂的新观点、新方向（Chem. Soc. Rev. 2024, 53, 1447）。
国际TOP期刊封面论文
据悉，杨应奎教授团队于2023年1月组建，先后8名成员入职，新晋升教授4人、副教授2人，新入选湖北省高层次人才5人、省杰青1人、中国科协青年人才托举工程1人，2人荣获湖北省化学化工青年创新奖，3人挂职湖北省中小微企业“科技副总”。依托纺大主持国家自然科学基金11项（面上5项、青年6项），成员以纺大为第一或通讯署名在Chem. Soc. Rev.、Nature Commun.、PNAS、Angew. Chem. (4篇)、J. Am. Chem. Soc.、Matter (4篇)、Energy Environ. Sci.、ACS Nano (7篇)、Adv. Funct. Mater. (3篇)等期刊上发表IF>10论文65篇、IF>20论文11篇，其中封面论文5 篇、ESI高被引12 篇、自然指数期刊论文25篇；申请发明专利24件，获授权6件；以第一完成人获评中国商业联合会技术发明特等奖、湖北省技术发明二等奖、第十一届国际发明展银奖、湖北省自然科学三等奖、中纺联高等教育教学成果奖一等奖和校级教学成果特等奖各1项。
