近日，浙江师范大学胡勇教授课题组与杭州高等研究院谢斌斌副研究员合作在国际顶级学术期刊Small上在线发表研究论文“Phosphorus-Mediated Local Charge Distribution of N-Configuration Adsorption Sites with Enhanced Zincophilicity and Hydrophilicity for High-Energy-Density Zn-Ion Hybrid Supercapacitors”。该刊物是目前材料科学国际顶级期刊之一，为中科院分区一区期刊，最新影响因子为13.3。浙师大化学与材料科学学院陆雯实验员与谢斌斌副研究员为论文的第一作者，胡勇教授为通讯作者，浙师大为第一通讯单位。
锌离子混合超级电容器，具有储量丰富、氧化还原电位低(-0.76 V vs. SHE)、理论比容量高(820 mAh g-1和5855 mAh cm-3)等优点，被认为是下一代极具发展前景的储能器件之一。但是，原始的碳材料，由于缺乏丰富的亲锌位点以及其自身疏水的表面，阻碍了它们的实际应用。
因此，胡勇教授课题组成员提出了一种磷介导的策略来同时调控碳材料的亲锌性和亲水性，并详细阐明了其提升机制。得益于N和P双掺杂的协同效应，N和P共掺杂中空多孔碳纳米纤维显示出优异的电化学性能，在0.2 A g-1条件下具有230.7 mAh g-1的高比容量并且在10000次循环后具有99.74%的循环稳定性。此外，在155.53 W kg-1的功率密度下，获得了高达196.10 Wh kg-1的超高能量密度，该性能优于大多数的碳基材料。密度泛函理论计算表明，P元素的引入会引起碳材料的局部电荷重新分布，增加吡啶-N的电负性，促进Zn2+的吸附。分子动力学模拟表明，P原子的引入提高了该碳材料的电负性，提供了一个更亲水的微环境，从而提高了电极和电解质界面的反应动力学。这项工作揭示了P物种对Zn2+存储的双重影响，对高性能碳材料的研发具有指导性意义。
