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每天5分钟,碎片时间追顶刊

今天 • 2020年7月13日 • 星期一
20:25

AM:高强度、高导电、自支撑MXene膜的大面积制备

研究团队:澳大利亚迪肯大学Joselito M. Razal教授研究团队
研究内容:在不借助任何粘合剂或成膜助剂的条件下,采用刮涂法(blade-coating)实现了兼具高强度、高导电性的自支撑MXene膜的简便大面积、连续化制备。该制备方法所制备的导电膜MXene薄片高度有序排列,940 nm厚度的自支撑膜抗张强度达568 ± 24 MPa、杨氏模量达20.6 ± 3.1 GPa,214 nm膜厚电导率达约15,100 S cm-1;同时,该MXene膜材料展现出优异的电磁屏蔽性能(940 nm 厚度薄膜约50 dB)。
文献信息:Scalable Manufacturing of Free-Standing, Strong Ti3C2Tx MXene Films with Outstanding Conductivity (Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202001093) [原文链接]

20:25

陈成猛研究员:脱除多孔炭表面不稳定含氧官能团优化超级电容器性能

研究团队:中科院山西煤化所的陈成猛研究员团队
研究内容:文章以生物质基多孔炭为模型材料,通过原位追踪炭材料表面含氧官能团在低温氢气还原过程中的演变机制,成功搭建炭材料表面化学与有机系超级电容器性能的关系。本文以生物质基多孔炭为模型材料,通过调控氢气还原过程中的温度,在保持其形貌和孔结构不变的前提下实现了多孔炭表面不稳定含氧官能团的有效脱除;采用原位追踪揭示了还原过程中含氧官能团的演变机制;建立了含氧官能团与超级电容器电化学性能的构效关系。不稳定含氧官能团的脱除极大地提升了多孔炭电化学界面的稳定性,显著改善了其自放电、漏电流和循环稳定性。因此,本工作为炭材料表面含氧官能团的脱除提供了一种有效的解决方案,为炭材料表面化学结构的优化设计提供了科学指导。
文献信息:Structure evolution of oxygen removal from porous carbon for optimizing supercapacitor performance (Journal of Energy Chemistry, 2020, DOI: 10.1016/j.jechem.2020.04.004) [原文链接]

20:24

金属纳米片的制备及在锌离子电池负极上的应用

研究团队:中南大学陈立宝教授研究和新加坡南洋理工大学颜清宇教授团队
研究内容:合作发展了一种新的可批量制备二维金属纳米片的方法,该方法利用两性金属或较活泼的金属箔表面本身存在的超薄钝化物层(主要是氧化物)作为阻挡层,利用单一金属箔进行反复自折叠-轧制(SFR),然后液相超声剥离成功制备了锌、铝和铜金属纳米片。该方法略去了刻蚀步骤,更加经济高效,同时可通过改变自折叠-轧制次数来改变金属片厚度。本文进一步制备了分层结构的碳包覆锌微米片用作锌离子电池负极,该负极是利用自折叠-轧制后超声制备的锌金属微米片与粘结剂CMC混合,然后原位碳化制得改性的多层碳包覆锌金属负极(Zn MS@C)。对称电池显示在0.2 mA cm-2和0.1 mA h cm-2条件下可稳定循环超800h,匹配MnO2正极也展示出了良好的循环性能(300 mA g-1电流密度下循环140 圈后仍有217.4 mA h g-1)。
文献信息:A New Scalable Preparation of Metal Nanosheets: Potential Applications for Aqueous Zn-Ion Batteries Anode (Advanced Functional Materials, 2020, DOI:10.1002/adfm.202003187) [原文链接]

20:24

华南理工彭新文教授AM:可再生木材纤维素碳气凝胶用于柔性锌空电池体相电极

研究团队:华南理工大学彭新文教授团队
研究内容:利用纤维素制备出一种立体型自支撑式柔性空气电极材料,与传统复杂的自下而上的合成方法不同,该课题组展示了一种铁基N,P掺杂碳气凝胶的简便制造策略,通过定向冷冻浇铸-退火处理纳米纤维素导向合成具有原位生长的FeP/Fe2O3纳米颗粒的3D蜂窝状的块体碳气凝胶电极材料,将此电极材料应用于自支撑式柔性锌空电池和流动锌空电池表现出了优异的ORR / OER电催化活性、循环稳定性和高能量效率。
文献信息:An Iron-Decorated Carbon Aerogel for Rechargeable Flow and Flexible Zn-Air Batteries (Adv. Mater. 2020, DOI:10.1002/adma.202002292) [原文链接]

20:24

Chem. Rev.:超全讲述无机全固态电池的界面和相间

研究团队:加州大学圣地亚哥分校孟颖(Ying Shirley Meng)、Abhik Banerjee与Xuefeng Wang等人
研究内容:介绍了ASSBs中典型界面和相间的独特特征,并总结了有关识别、探索、理解和设计它们的最新工作。这项工作对全固态电池界面和中间相的最新研究进展以及该领域尚存的挑战进行了全面的综述。大多数高导电性SE(卤化物、硫化物、氧化物和氮化物)具有较低的电化学氧化稳定性,导致SE氧化形成CEI。另一方面,除了少数二元SE(Li2S、Li3P、Li3N和LiF等)外,大多数SE对Li金属不稳定,因此形成SEI。尽管到目前为止在ASSBs方面取得了重大进展,但在SE、电极材料及其界面方面仍存在许多挑战。
文献信息:Interfaces and Interphases in All-Solid-State Batteries with Inorganic Solid Electrolytes. Chem. Rev. 2020, DOI:10.1021/acs.chemrev.0c00101 [原文链接]

20:23

惊叹,蜘蛛绝对是顶级纺丝高手!《Nature》子刊:科学家揭秘蜘蛛丝的形成过程,并成功模仿!

研究团队:谢菲尔德大学Anthony J. Ryan和Oleksandr O. Mykhaylyk教授课题组
研究内容:以聚环氧乙烷(PEO)水溶液为研究对象,重现了蜘蛛丝的固化过程。他们发现在水溶液中,由于氢键相互作用每个PEO重复单元由约1.6个水分子保护,形成了一层水化层。当PEO链段被剪切流动拉伸后,与水分子之间的氢键断裂,聚合物的构象熵也随着拉伸而降低,从而降低了晶核形成的能垒,当溶液过冷度高时,晶核形成的临界功只有0.1 MPa,剪切流动380s后溶液中形成了PEO晶体。原位rheo-SAXS/WAXS分析发现,只需要60 s,PEO就能在水溶液中形成72螺旋状晶体结构。这一研究有望形成一种新的纤维加工方法,与现有方式相比能耗显著下降。
文献信息:Flow-induced crystallisation of polymers from aqueous solution (Nature Communications, 2020, DOI: 10.1038/s41467-020-17167-8) [原文链接]

20:23

香港城大支春义&上海理工彭成信AM:构建“液膜”实现可逆水系锌/硫电池

研究团队:香港城市大学支春义教授、上海理工大学彭成信教授
研究内容:开发了第一个可逆水系锌/硫电池,该电池中由包裹在PEDOT:PSS中的4-(3-丁基-1-咪唑)-1-丁磺酰离子液体(IL)组成的“液膜”(LF)发挥了至关重要的作用,PEDOT:PSS网络保留了IL为Zn2+的传输提供了通道并增强了多硫化物正极的结构稳定性。该锌/多硫化物体系在0.3 A g-1下可提供高达1148 mAh g-1的容量和724.7 Wh kg-1的优异的能量密度。在放电阶段,S62-主要被Zn还原到S2-(S6→S2-),进一步优化的高浓缩盐电解质可提高电池的可逆性,在1 A g-1下循环寿命能超过1600次,并保持204 mAh g-1的容量。这种简便的方法和所开发的水系Zn/S化学的优异性能为硫基电池提供了一个新的平台,并有可能解决其他金属/硫电池体系的问题。
文献信息:Initiating a Reversible Aqueous Zn/Sulfur Battery through a “Liquid Film”(Advanced Materials, 2020, DOI: 10.1002/adma.202003070) [原文链接]

2020年7月10日 • 星期五
19:50

高载量快充舍我其谁,连续碳纤维纵贯首尾

研究团队:美国特拉华大学(University of Delaware)付堃教授
研究内容:他们通过构筑碳纤维纵贯厚(FAT)电极,实现了活性物质载量高、离子扩散容易、电子传输速度快三个电极材料优点(图2),取得了高面积电容量和体积电容量的双重目标。本工作报道的FAT电极相比传统浆料涂布法制备的厚电极具有迂曲度低、电/离子传输快、热耗散容易、活性物质载量高等优势。此外,FAT的结构还有利于减少电池中无活性成分(如隔膜)的体积和重量(图6),从而提高电池整体的能量密度。
文献信息:Low Tortuous, Highly Conductive, and High-Areal-Capacity Battery Electrodes Enabled by Through-Thickness Aligned Carbon Fiber Framework (Nano Lett., 2020, DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c02053) [原文链接]

19:50

迷雾中的灯塔 ——理论模拟为三维结构电池的发展“保驾护航”

研究团队:苏州大学的王珍珠、倪江锋、李亮和阿贡国家实验室的陆俊
研究内容:文章系统地总结了电池模拟的理论基础及近些年三维结构的电池在理论模拟方面的进展,并对其后续发展提出了见解,旨在加强理论研究与实验设计的结合,促进储能电池的进一步发展。
文献信息:Theoretical Simulation and Modeling of Three-Dimensional Batteries (2020, DOI: 10.1016/j.xcrp.2020.100078) [原文链接]

19:50

山东大学Nat. Commun.:用于光电化学水分解的高活性缺陷型三元硫化物光阳极

研究团队:山东大学夏玉国老师、陈代荣教授
研究内容:开发了一种缺陷型的三元金属硫化物(CdIn2S4)光电阳极,通过引入表面硫空位来显着提高了其PEC性能,在模拟太阳光,1.23 V vs. RHE偏压下的光电流密度为5.73 mA cm-2,在0.477 V vs. RHE的光电转换效率为2.49%。实验表征和理论计算突出了表面硫空位对界面电荷分离和转移动力学的增强作用,也证明了引入表面硫空位后,表面态分布受到抑制,为调节半导体/电解质界面电位提供了一种途径。这项工作可能对开发硫化物基光电阳极有重要的启发作用。
文献信息:Highly active deficient ternary sulfide photoanode for photoelectrochemical water splitting(Nat. Commun., 2020,DOI:10.1038/s41467-020-16800-w) [原文链接]

19:49

中国地质大学宋怀兵/朱斌Science:半导体异质结大幅降低燃料电池工作温度!

研究团队:中国地质大学(武汉)材料与化学学院宋怀兵和朱斌
研究内容:文中提出了一种利用NaxCoO2/CeO2半导体异质结构设计来增强质子导体的方法,在该方法中,界面处的场诱导金属态加速质子输运,作者从而开发了一种离子电导率为0.30 S/cm的PCFC,它在520℃下功率输出为1 W/cm2。这种半导体异质结的方法,让人们更加深入了解质子输运机制,这也可能改善其他能源应用中的离子输运。
文献信息:Proton transport enabled by a field-induced metallic state in a semiconductor heterostructure (Science, 2020, DOI: 10.1126/science.aaz9139) [原文链接]

19:48

大连理工大学段春迎教授课题组:“套娃”式超分子催化新策略

研究团队:大连理工大学精细化工国家重点实验室段春迎教授团队
研究内容:提出利用辅酶基金属-有机限域超分子结构与天然酶催化体系相耦合的“套娃”式催化新策略,可直接应用于仿生催化单加氧反应。论文揭示出这种“套娃”式主客体催化策略有利于催化单元、辅助催化单元和底物在空间距离的接近,并通过结构中丰富的氢键稳定反应过渡态进而加速反应的进行。利用光谱表征和理论计算,论文阐明了中间层携带内层客体分子同样通过主客体途径进入外层的天然酶蛋白催化口袋,在这种“套娃”式主客体体系的作用下,中间层辅酶不需要在串联反应间转移,确保质子和电子的传递可以原位进行,在温和条件下即可实现环酮和硫醚化合物高效的单加氧反应。同时论文所提出的“套娃”式主客体催化策略不需要添加额外的氧化剂和还原剂且不生成化工中常见的过度氧化产物,为精细化学品催化材料的设计提供理论指导,并为精细化工产业的绿色发展做出贡献。
文献信息:A host–guest approach to combining enzymatic and artificial catalysis for catalyzing biomimetic monooxygenation (Nat. Commun., 2020, DOI: 10.1038/s41467-020-16714-7) [原文链接]

19:48

4.5V高电压长寿命钴酸锂

研究团队:中科院物理所陈立泉院士、李泓和Jie-Nan Zhang等人
研究内容:通过对LCO材料进行Al掺杂氧化锌(AZO)表面包覆处理的方式显著提升了LCO材料在4.5V(vs Li+/Li)高电压的循环稳定性,并保持率优异的倍率性能。在该项研究中作者通过湿混的方式在LCO颗粒表面均匀的包覆了一层Al掺杂氧化锌(AZO)材料,具体方法为将LCO与AZO在酒精中进行研磨,然后分别在400℃、600℃和800℃下进行焙烧处理。
文献信息:Realizinglong-term cycling stability and superior rate performance of 4.5 V–LiCoO2 byaluminum doped zinc oxide coating achieved by a simple wet-mixing method (Journalof Power Sources, 2020, DOI: 10.1016/j.jpowsour.2020.228423) [原文链接]

2020年7月9日 • 星期四
17:37

吉大Adv. Mater.:机械性能优异、有弹性且可修复的离子凝胶构建高度敏感的超耐用离子皮肤

研究团队:吉林大学的孙俊奇教授团队
研究内容:报道了一种通过将离子液体(ILs)浸入到机械性能优异的poly(urea-urethane)(PU)网络中,制造出具有优异的可修复性和高灵敏度的超耐用离子皮肤(I-skins)。其中,PU网络是由结晶的聚(ε-己内酯)和柔性的聚(乙二醇)通过受阻的脲键和氢键动态交联组成。利用该设计策略所制备的离子凝胶具有较高的机械强度、良好的弹性,与天然皮肤相似的杨氏模量,并且具有极好的自修复性。基于离子凝胶的I-皮肤在各种应变(0.1-300%)和压力(0.1-20 kPa)下都表现出高的灵敏度。更重要的是,在10000次不间断的应变循环中,I-皮肤显示出高度可重复的电响应。在露天存放200天后,I-皮肤的传感性能几乎与刚制备的I-皮肤的感官性能相同。此外,破裂的I-皮肤可以通过在65 °C的温度下加热而轻松的自修复,从而恢复了其原始的超耐用传感性能。研究发现,I-皮肤的长期耐用性是由于ILs的非挥发性、出色的可修复性和精心设计的机械性能。
文献信息:Mechanically Robust, Elastic, and Healable Ionogels for Highly Sensitive Ultra-Durable Ionic Skins.(Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202002706) [原文链接]

17:36

中国石油大学(华东)胡涵、吴明铂教授课题组ACS Nano: 富本征缺陷多级孔碳骨架抑制多硫化锂的穿梭效应

研究团队:中国石油大学(华东)胡涵、吴明铂教授课题组
研究内容:提出利用一种简易的制备方法构筑富含本征缺陷的分级孔碳骨架来负载硫,利用缺陷位点的强极性来锚定和催化转化多硫化锂,提升锂硫电池性能。首次揭示了碳材料本征缺陷对多硫化锂的强吸附能力和催化转化性能。通过简便的两步退火法,可以大规模生产富含本征缺陷的分级孔碳骨架。这种碳材料可实现高达90%(质量比)的硫负载量。载硫后的S@DHPCs在0.5 C倍率下比容量为1182 mAh g-1、倍率性能佳、稳定性优良,即使在2 C的高倍率下,圈均容量衰减仅为0.06 %。
文献信息:Intrinsic Defect-Rich Hierarchically Porous Carbon Architectures Enabling Enhanced Capture and Catalytic Conversion of Polysulfides (ACS Nano, 2020, DOI: 10.1021/acsnano.0c02294) [原文链接]

17:36

哈工业(深圳)&澳大 AM综述:具有微/纳米结构的卤化物钙钛矿:从材料到集成和器件

研究团队:哈尔滨工业大学(深圳)的肖淑敏教授和Qinghai Song、澳门大学的邢贵川教授
研究内容:报道了一篇关于卤化物钙钛矿的综述。在本文中,作者首先系统的回顾了用于制备纳米结构钙钛矿的图案化和集成技术,并将其分为四个主要类别:模板集成、微球体-蛋白石辅助沉积、空间受限的自组装和自上而下的制造技术。然后,提出了基于纳米结构钙钛矿的独特光学响应性引起的新型器件应用的最新进展。最后,还讨论了基于纳米结构钙钛矿在应用中的挑战和前景。
文献信息:Micro- and Nanostructured Lead Halide Perovskites: From Materials to Integrations and Devices (Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202000306) [原文链接]

17:36

姚建年/王熙教授Angew:构筑双催化位点新型电荷催化剂实现高效析氢

研究团队:北京交通大学姚建年/王熙教授
研究内容:通过针对电荷催化的精准调控进行了探索,同时也通过针对模型催化剂的电荷层次的精准调控研究进而完善电荷催化的这一新催化路径。鉴于此,团队在构建具备丰富钛空位的单层二氧化钛纳米片的基础上,通过静电吸附-锚定的策略实现了铂在阳离子缺陷二氧化钛纳米片(Ti1-xO2)上的原子级嵌入分散(Pt1O1/Ti1-xO2),凭借PtO4原子晕内部的电荷转移,实现了高活性且结构稳定的Pt-OPt双催化位点的一类新型电荷催化剂。
文献信息:Engineering Platinum‐Oxygen Dual Catalytic Sites via Charge Transfer towards High‐Efficient Hydrogen Evolution (Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202008117) [原文链接]

17:35

新加坡杨会颖教授EnSM:调控介孔Fe0.95S1.05纳米棒的“呼吸”以实现快速持久的钠存储

研究团队:中南民族大学的黄绍专博士和新加坡科技设计大学的杨会颖副教授
研究内容:设计并合成了一种新型的SIBs负极材料以实现持久、快速的钠存储。负极材料由包裹有还原性氧化石墨烯纳米片(Fe0.95S1.05@C-rGO)的介孔硫化铁(Fe0.95S1.05)纳米棒组成,其中介孔硫化铁纳米棒由互连的Fe0.95S1.05纳米晶体@碳(Fe0.95S1.05@C)的核壳结构组成。相互连接的碳壳形成初级集流体,石墨烯用作次级集流体,两者都使电子连续且快速的进入Fe0.95S1.05纳米晶体。而且,材料中丰富的介孔以及双层碳封装结构显著地容纳并抑制了循环时的体积变化。原位透射电子显微镜(TEM)显示,在嵌钠过程中,介孔先被占据以适应体积膨胀,同时整个纳米棒膨胀以释放内应力而不破坏纳米棒结构。在脱钠时,纳米棒收缩并且介孔恢复以维持稳定的结构。因此,Fe0.95S1.05@C纳米棒在完全嵌钠后显示出较小的膨胀,在完全脱钠后显示出较小的收缩。合理设计的Fe0.95S1.05@C-rGO具有高效的离子/电子路径和可逆的电极“呼吸”,可实现出色的倍率性能和超稳定的循环性能。此外,通过原位X射线衍射(XRD)和选区电子衍射(SAED)研究了钠的存储机理。作者还将Fe0.95S1.05@C-rGO负极与Na3V2(PO4)3/C正极配对成全电池,该电池显示出极好的倍率性能和出色循环稳定性。
文献信息:Regulating the Breathing of Mesoporous Fe0.95S1.05 Nanorods for Fast and Durable Sodium Storage (Energy Storage Materials, 2020, DOI: 10.1016/j.ensm.2020.06.039) [原文链接]

17:35

Chem Soc Rev最新综述——如何通过表面设计改善正极材料电化学性能

研究团队:北京大学深圳研究生院的潘锋教授课题组
研究内容:发表了关于正极材料表面修饰的综述性文章。在该文章中,他们介绍了四种表面重构模式,展示了不同表面结构材料容量发挥,循环性能以及倍率性能的差异,并在原子尺度上解释了锂离子如何在表面扩散,为什么表面结构对材料由如此关键的影响,如何设计优良的界面等问题。
文献信息:Harnessing the surface structure to enable high-performance cathode materials for lithium-ion batteries (Chem. Soc. Rev, 2020, DOI:10.1039/d0cs00137) [原文链接]

2020年7月8日 • 星期三
22:49

王心晨Nature Catalysis:从分子水平上解读氮化碳单晶光催化分解水的活性晶面

研究团队:福州大学的王心晨教授
研究内容:使用高角度环形暗场扫描透射电子显微镜,能量色散谱图和像差校正的相衬成像技术研究了原位光沉积助催化剂之前和之后的PTI/Li+Cl-单晶,表明棱形PTI的{10`10}面比{0001}面光催化活性更高。理论计算证实,电子在能量上有利于向{10`10}面迁移。
文献信息:Molecular-level insights on the reactive facet of carbon nitride single crystals photocatalysing overall water splitting (Nat. Catal, 2020, DOI: 10.1038/s41929-020-0476-3) [原文链接]

22:48

AM:钠离子电池的高效正极钠补偿

研究团队:中科院化学研究所郭玉国研究员
研究内容:报道了一种高效正极钠盐补偿剂-草酸钠(Na2C2O4),其理论容量高达400 mA h-1,容量利用率高达99%。通过调节不同物理化学特性的导电添加剂,研究人员将Na2C2O4氧化电位从4.41降至3.97 µV,成功实现了Na2C2O4作为牺牲钠物种,并分析了相应的氧化电位调控机理。电化学分析结果表明,在以硬碳为负极,P2-Na2/3Ni1/3Mn1/3Ti1/3O2为正极,以Na2C2O4为钠源的全电池中,200次循环后容量保持率从63%提高到85%,能量密度从129.2 W h kg-1提高到172.6 W h kg-1。
文献信息:High-Efficiency Cathode Sodium Compensation for Sodium-Ion Batteries (Adv. Mater. 2020, DOI: 10.1002/adma.202001419) [原文链接]

22:47

郭再萍AEM:盐阴离子化学法制备近中性Zn/MnO2水溶液电池用于可逆Mn4+/Mn2+氧化还原反应及无枝晶锌负极

研究团队:澳大利亚伍伦贡大学郭再萍教授,上海工程技术大学毛建锋团队
研究内容:采用近中性醋酸盐电解质(pH≈6)来促进Mn4+/Mn2+双电子氧化还原反应,同时获得稳定的锌负极。研究发现,醋酸盐阴离子引发高度可逆的MnO2/Mn2+反应,保证了高容量的同时,又避免了MnO2结构崩塌的问题。同时,该负极友好型电解质使锌负极具有优异的稳定性和较高的电镀/剥离库仑效率(99.8%)。通过简单地控制电解质中的盐离子,这种新的近中性水锌锰电池具有556 mA h g-1的高容量,4000次循环后,寿命保持稳定性,以及高达70 mA cm-2的优异倍率性能。研究发现,醋酸盐阴离子不仅改善了MnO2正极的表面性质,而且为Zn负极创造了一个高度相容的环境。
文献信息:Toward a Reversible Mn4+/Mn2+ Redox Reaction and Dendrite-Free Zn Anode in Near-Neutral Aqueous Zn/MnO2 Batteries via Salt Anion Chemistry (Adv. Energy Mater. 2020, DOI: 10.1002/aenm.201904163) [原文链接]

22:47

AM:高镍NMA:锂离子电池正极材料NMC和NCA的无钴替代品

研究团队:德克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram
研究内容:尽管比容量有所降低,但高镍NMA的工作电压比高40 mV,并且与NMC和NCA相比,倍率性能没有丝毫降低。在与石墨配对的软包电池中,高镍NMA的性能优于NMC和NCA,在1000个深度循环后,性能仅略落后于NMCAM和商用正极。研究人员用差示扫描量热法研究了NMA对NMC、NCA和NMCAM的热稳定性,结果表明NMA比NMC、NCA和NMCAM具有更好的热稳定性。
文献信息:High-Nickel NMA: A Cobalt-Free Alternative to NMC and NCA Cathodes for Lithium-Ion Batteries (Adv. Mater. 2020, DOI: 10.1002/adma.202002718) [原文链接]

22:47

汪国秀Nano Letters:柔性和亲钠基体上的接触应变助力无枝晶钠金属电池

研究团队:悉尼科技大学孙兵,汪国秀教授团队
研究内容:报道了一种柔性的石墨烯基体,将多孔的还原石墨烯氧化物(PRGO)薄膜用于无枝晶的钠成核和镀钠以制造具有高性能的钠金属电池。PRGO膜具有明显的亲钠性和柔韧性。在电镀初期,亲钠的PRGO膜能使Na均匀成核。此外,具有较小杨氏模量的柔性PRGO薄膜有效地缓解了电沉积钠的织构变形,形成了致密的无枝晶的钠沉积层。结果表明,在PRGO薄膜上得到致密的枝晶状Na金属负极,其平均库仑效率为99.5%,在半电池中具有优异的循环性能(800次以上)。当与Na3V2(PO4)3(NVP)正极耦合时,具有Na@PRGO负极(Na预沉积在PRGO膜上)的全电池表现出优异的电化学性能,包括高比容量、长循环能力和增强的能量密度。
文献信息:Dendrite-free Sodium Metal Batteries Enabled by the Release of Contact Strain on Flexible and Sodiophilic Matrix (Nano Lett., 2020, DOI:10.1021/acs.nanolett.0c02215) [原文链接]

22:46

Nature Commun:表面聚阴离子实现层状化合物中高度可逆的氧氧化还原

研究团队:哈尔滨工业大学徐成彦教授,德克萨斯大学奥斯汀分校penghao xiao,Graeme Henkelman
研究内容:研究人员从理论上研究了Li2MnO3表面的氧,Li2MnO3是富锂层状氧化物(LLO)“活化”后的端元和主要成分。研究发现,表面氧的过度氧化归因于其表面阳离子空位配位不充分,从而产生了额外的高能轨道(IO2p’)。最小能量路径(MEP)计算结果表明,动力学有利的表面氧释放引起了表面Mn的反向扩散,从而触发了尖晶石的相变。因此,通过硫沉积诱导表面聚阴离子的形成,以避免表面氧的非键配位,从而稳定表面。研究人员在实际LLO, Li1.2Ni0.2Mn0.6O2循环实验验证了理论预测。实验结果显示,硫沉积显著提高了正极的稳定性,在1C下,循环100次后容量保持率为99.0%(194 mA h g-1)。
文献信息:Highly reversible oxygen redox in layered compounds enabled by surface polyanions (Nat Commun, 2020, DOI:10.1038/s41467-020-17126-3) [原文链接]

2020年7月7日 • 星期二
20:57

孟颖EES:用于宽温区金属锂电池的液化气电解液

研究团队:加州大学圣地亚哥分校的Ying Shirley Meng,来自South 8 Technologies 公司的Cyrus S. Rustomji,以及来自美国陆军实验室的Oleg Borodin合作
研究内容:发表了其关于宽温区金属锂电池电解液的研究成果。基于这一液化气电解液体系。采用氰化甲烷(AN) 作为共溶剂,1.2M的LiTFSI为锂盐。该体系的电解液在-78℃到+75℃区间表现出较高的离子电导率,拓宽了FM电解液可用的高温范围,且该电解液对高电压正极也表现出良好的兼容性,所组装的4.5V金属锂电池能在-60℃-55℃区间稳定运行。
文献信息:Liquefied Gas Electrolytes for Wide-Temperature Lithium Metal Batteries (Energy Environ. Sci., 2020, DOI: 10.1039/D0EE01446J) [原文链接]

20:51

SCMs|SnO2/Sn3O4异相工程促进CO2电催化还原生成甲酸

研究团队:黑龙江大学付宏刚教授、任志宇教授和哈尔滨工程大学王贵领教授团队
研究内容:利用简单的水热过程,首次设计合成得到以Sn3O4为主的具有高密度相界面的片状SnO2/Sn3O4异相催化剂。实验和理论模拟结果表明,异相界面的电荷再分布和内建电场促进了CO2的吸附和HCOO*的形成,加速了催化剂和反应物之间的电荷转移,最终大大提高了SnO2/Sn3O4异相催化剂对CO2RR的内在活性。同时,在CO2RR过程中原位生成的多孔结构和金属Sn改善了反应物和电子在SnO2/Sn3O4片内的传质和传荷。SnO2/Sn3O4异相催化剂对CO2RR表现出较高的活性和选择性,提高了CO2还原电流密度。在-0.9 VRHE时甲酸的法拉第效率为88.3%,且对CO2RR具有长期的耐受性。
文献信息:Heterophase engineering of SnO2/Sn3O4 drives enhanced carbon dioxide electrocatalytic reduction to formic acid (SCIENCE CHINA Materials. 2020, DOI: 10.1007/s40843-020-1361-3) [原文链接]

20:51

Angew Chem.: 利用沸石咪唑型框架(ZIF)修改双金属电催化剂的d带电子结构,以增强氮气还原反应性能

研究团队:新加坡南洋理工大学林歆怡副教授团队
研究内容:使用沸石咪唑型框架(ZIF)修改双金属电催化剂的d带电子结构,以改善NRR性能。沸石咪唑型框架是一种多孔材料,具有很高的氮气捕获能力。值得注意的是,铂/金(Pt/Au)电催化剂表面上的ZIF涂层(Pt/Au@ZIF)可以对铂/金催化剂的d带进行电子修饰。这种修饰削弱了催化剂与氢原子的相互作用,并通过ZIF的高氮气捕获能力进一步增强了催化剂与氮气的相互作用。此外,电子修饰还会在铂/金表面上形成缺电子区域,从而使氮气能够被吸附。另外,ZIF的疏水性组分抑制了水分子接触电催化剂活性表面,同时选择性地吸附和浓缩了靠近电催化剂表面的氮气。
文献信息:ZIF‐induced d‐band Modification in Bimetallic Nanocatalyst: Achieving >44% Efficiency in Ambient Nitrogen Reduction Reaction (Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202006071) [原文链接]

20:51

Joule点评钠电池的前世今生:锂电池的补充还是替代品?

研究团队:法兰西公学院(Collège de France)Jean-Marie Tarascon教授
研究内容:钠电技术正在成为现实,但请不要把它当作一个革命性的新想法。通过强调各种钠电与锂电的优缺点,作者希望用户现在能够对钠电有一个清晰的认识,不是作为锂离子的替代品,而是作为锂离子电池的补充用于能量密度需求不高的大规模存储应用,从而最大限度地减少对锂电池短缺的担忧。目前正处于锂离子时代的早期阶段,必须采取行动,不要重复聚合物的历史——导致了21世纪全球塑料污染的主要问题。为了避免重蹈覆辙,长期以来人们一直在预测、但至今尚未实现的钠离子技术,成为了更环保、更可持续的电池的一个有吸引力的选择。这是让世界电气化而不给后代造成新的环境负担的唯一途径。
文献信息:Na-ion versus Li-ion Batteries: Complementarity Rather than Competitiveness (Joule, 2020, DOI: 10.1016/j.joule.2020.06.003) [原文链接]

20:50

基于锰离子插层修饰Ti3C2Tx MXene的电磁屏蔽功能微型超级电容器

研究团队:西安电子科技大学宁静副教授
研究内容:基于层间锰离子修饰的Ti3C2Tx功能材料,创新性提出兼具抗电磁干扰功能的微型超级电容器。本文研究了嵌入Mn2+离子与Ti3C2Tx表面终端基团相互作用情况,探讨了嵌入离子对微型超级电容器电化学性能和电磁波层间传输的影响和机制。
文献信息:Functional integrated electromagnetic interference shielding in flexible micro-supercapacitors by cation-intercalation typed Ti3C2Tx MXene (Nano Energy, 2020, DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104741) [原文链接]