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《超级电容器：二氧化硅介导的CNT薄膜上的硫化镍纳米片的形成，用于多功能储能（小15/2019）》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2019-04-14

  • 在文章编号1805064中，Feng Hou，Ji Liang和同事通过硅化转化工艺制造柔性，独立且连续的硫化镍纳米片/碳纳米管（NS / CNT）薄膜。 具有可控相和组成的硫化镍纳米片均匀且紧密地附着在高度石墨化和几壁化的CNT上。 NS / CNT可直接用作多功能电极，可实现超级电容器应用和Li / Na离子存储的卓越性能。

    ——文章发布于2019年4月12日

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  • 《新型钙钛矿纳米晶体以塑料“毛发”和二氧化硅为外壳，表现出更强的耐用性》
    • 来源专题：可再生能源
    • 编译者：pengh
    • 发布时间：2019-12-27
    • 钙钛矿纳米晶体有望改善从激光到发光二极管等各种光电设备，但其耐久性问题仍然限制了这种材料的广泛商业用途。 佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的研究人员展示了一种旨在解决材料耐久性问题的新方法:将钙钛矿包裹在由塑料和二氧化硅制成的双层保护系统中。 在11月29日发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的一项研究中，研究团队描述了一个多步骤的过程，以生产出在潮湿环境中表现出很强抗降解能力的包覆钙钛矿纳米晶体。 “钙钛矿纳米晶体非常容易降解，尤其是当它们接触到水的时候，”佐治亚理工学院材料科学与工程学院教授林志群说。“这种双壳系统提供了两层保护，同时允许每个纳米晶体保持不同和独立的单元，实现优化光电子应用所需的钙钛矿的最大表面积和其他物理特性。” 钙钛矿这个术语指的是这种材料的晶体结构，通常由三部分组成:两个不同大小的阳离子和一个介于两者之间的阴离子。几十年来，研究人员一直在尝试用各种化学物质来替代这种结构，以获得独特的特性。特别是，钙钛矿含有卤化物化合物，如溴和碘，可以作为光吸收剂和发射器。 在这项研究中,美国空军科学研究办公室的支持下,美国国家科学基金会,美国国防威胁降低机构和能源部,林的小组在卤化最常见的配置,形成从methylammonium,铅和溴化。 他们的过程包括首先在一个单糖分子上生长21个聚合物臂来形成星形塑料分子，作为“纳米反应器”。然后，一旦二氧化硅和钙钛矿纳米晶体的前体化学物质被装载到塑料分子上，几个阶段的化学反应就产生了最终的体系。 星状塑料发挥了纳米反应器的作用后，星状的成分就像头发一样永久地附着在包裹钙钛矿的二氧化硅上。这些毛发充当第一层保护，排斥水，防止纳米晶体聚集。随后的一层硅增加了进一步的保护，如果任何水通过防水的塑料头发。 “在过去五年中，钙钛矿纳米晶体的合成和应用一直是一个快速发展的研究领域，”该论文的合著者、佐治亚理工学院(Georgia Tech)前研究生何艳杰说。“我们的战略，基于一个明智设计的星状塑料作为纳米反应器，在高质量钙钛矿纳米晶体的制造上实现了前所未有的控制，具有复杂的结构，这是传统方法无法达到的。” 为了测试这种材料，研究人员在玻璃基片上覆盖了一层钙钛矿薄膜，并进行了几次应力测试，包括将整个样品浸泡在去离子水中。通过在样品上照射紫外线，他们发现钙钛矿的光致发光特性在30分钟的测试中从未减弱。作为对比，研究人员还将未封装的钙钛矿浸入水中，观察它们的光致发光在几秒钟内消失。 林说，新方法释放了调整双壳纳米晶体表面特性以增强其在更大范围应用中的性能的可能性。 从星形塑料制造新的钙钛矿纳米晶体的过程也是独特的，因为它使用了低毒性的低沸点溶剂。 未来的研究可能集中在开发不同的钙钛矿纳米晶体系统，包括全无机钙钛矿，双钙钛矿和掺杂钙钛矿。 Lin说：“我们认为这种钙钛矿纳米晶体将非常有用，可用于制造用于生物成像，生物传感器，光子传感器和辐射检测以及下一代LED，激光器和闪烁体的耐用光电设备。” “这是因为这些毛状钙钛矿纳米晶体具有独特的优势，包括高缺陷耐受性，较窄的发射带和高闪烁效率。”
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  • 《二维石墨烯氧化物纳米片涂层有效解决锂枝晶问题》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2018-05-27
    • 锂金属电池是一款极具前景的高能量密度电池，其理论比容量高达3860 mAh/g，近10倍于锂离子电池。然而，锂金属电池存在一个致命缺陷，那就是在充放电过程中会产生大量枝晶，从而刺穿隔膜会引起电池短路，导致性能衰退甚至燃烧爆炸，因此亟需研究抑制锂枝晶生长的方法。 由伊利诺伊大学芝加哥分校Reza Shahbazian-Yassar教授课题组牵头的联合研究团队制备了新颖的二维石墨烯氧化物纳米片薄膜，作为保护层涂覆在玻璃纤维隔膜上，有效地抑制了锂枝晶的形成，从而显著地增强电池性能和循环寿命。研究人员通过喷雾热解方法将二维石墨烯纳米片（GOn）涂覆在玻璃纤维隔膜（GF）上，随后通过真空干燥处理，形成GOn修饰复合隔膜GOn-GF。扫描电镜表征显示，GOn均匀地嵌入到玻璃纤维GF的空隙中，从而有效地避免了GOn的堆叠和脱落，形成致密的二维涂层薄膜覆盖在GF表面，有助于锂离子快速传输。随后研究人员将制备的GF、GOn-GF隔膜应用于锂金属电池，并开展电化学性能测试进行对比研究。测试结果显示，在2 mA cm−2充放电电流密度下，采用无GOn修饰的GF隔膜电池经过80次循环后，电池容量就衰减了20%，但而当进一步增加循环次数到115次后，电池容量大幅衰减至初始状态的20%，库伦效率为80%；相反，采用GOn-GF隔膜的电池在经过160次循环后，电池容量仍可维持初始状态的83%以上，库伦效率接近100%，展现出更加优异的电池性能和循环稳定性。通过电化学阻抗谱测试发现，无GOn修饰的GF隔膜电池内部的界面传输电阻高达170 Ω，且循环后电池阻抗增加到了250 Ω，这主要是由于锂枝晶形成诱导高阻抗的固态电解质膜所致；相反，采用GOn-GF隔膜的电池内部界面传输电阻仅为70 Ω，且不会随着循环增大。研究人员指出，GOn-GF隔膜的电池性能提升主要得益于两方面改善，一是GOn-GF隔膜中二维石墨烯纳米片为锂离子提供了快速的传输通道增强电池充放电性能，二是有效地抑制了锂枝晶的形成增强了电池循环寿命。更为关键地是，该GOn涂层薄膜制备工艺简单、易于规模化且成本较低。 该项研究针对锂金属隔膜设计合成了新型的二维石墨烯氧化物纳米片保护涂层，增强锂离子的传输、抑制了锂枝晶的形成，增强了电池性能和循环寿命。为设计和开发高性能的锂金属电池提供了新的路径。相关研究工作发表在《Advanced Functional Materials》 。 （郭楷模）
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