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《青岛能源所在石墨炔基高效储钠电极材料研究中取得进展》

  • 来源专题：中国科学院亮点监测
  • 编译者： 于改红
  • 发布时间：2018-07-11

  • . 青岛能源所在石墨炔基高效储钠电极材料研究中取得进展。 我要分享新浪微博微信 QQ好友人人网文章来源: 青岛生物能源与过程研究所发布时间: 2018-04-04 字号: 小中大石墨炔材料是一种唯一能通过低温、常压下合成, 同时含有sp和sp2两种杂化形式碳的二维平面全碳材料, 是中国科学家在国际上引领的新的研究领域, 具有中国知识产权。目前石墨炔已实现了样品的快速宏量制备, 及百平方厘米大面积、高质量薄膜的可控制备 (图1)。石墨炔具有大共轭体系、优异的导电性能、及优良的化学稳定性, 特别是丰富的分子孔道可以提供更多的存储空间及位点, 有利于锂钠等金属的吸附及传输。因此, 石墨炔材料在多种储能器件方面均展现出优异的综合性能和巨大的应用空间石墨炔的基础和应用研究, 一直吸引世界各国科学家的目光 　　近日, 在中国科学院院士李玉良的指导下, 中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员黄长水带领的碳基材料与能源应用研究组, 将石墨炔类材料先后应用于锂离子电池、钠离子电池、超级电容器、锂硫电池等多..。

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相关报告

  • 《新疆理化所在生物基凝油材料研究领域取得进展》
    • 来源专题：中国科学院亮点监测
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2019-01-10
    • 石油及各种油类在社会经济发展中起着十分重要的作用。伴随着人们对各种油品需求量的不断增加，在石油开采、加工、运输等过程中常常会发生溢油、漏油事故，这会严重影响水体安全和生态平衡。采用多孔材料对水面溢油进行吸附，可以简单有效地实现水面清洁、溢油回收，这种方法对汽油等流动性好、粘度低的液体具有较好的吸附效果，但对原油、润滑油等粘度较高的油类处理效果欠佳。 　　近期中国科学院新疆理化所环境科学与技术研究室科研人员突破传统观念束缚：从增加水面溢油粘度这一策略出发，研发出麦麸基凝油材料。该材料能有效地将水面浮油吸引、凝聚并与之形成固体状聚集体，凝油聚集体可通过金属网将其与水分开，从而实现快速油水分离过程（图1）。研究人员采用不同方法对材料的凝油机理进行了研究，提出了聚集诱导凝胶化（Aggregation-Induced Gelation, AIG）的概念来解释上述现象：麦麸凝油剂表面含有亲油性组分，可以将水中的油滴吸引并吸附到颗粒内部；此外，材料中还存在着亲水性官能团，这有助于在麦麸颗粒之间以及麦麸和水分子之间形成氢键，从而使吸附有油类的凝油剂发生聚集并进一步形成固体状凝胶，凝胶在一定力度的摇晃之后仍能保持完整的状态。 　　基于麦麸的凝油材料可直接以粉末形式撒到溢油上，具有操作简单、凝油速度快的优点，特别适合用于高粘度油类的凝聚。材料具有较好的热稳定性和循环凝油性能，凝集的油类可通过加热得到回收并使凝油材料得以再生。此外，所得的凝油材料具有较好的环境适应性，在酸性、碱性和模拟海水条件下都有较好的凝油效果，在水面溢油以及泄露化学品回收领域具有广阔的应用前景。 　　该项研究工作得到新疆重大科技专项、研究所135重点培育方向等项目支持，相关成果近期发表在材料化学前沿（Materials Chemistry Frontiers）杂志，并被选为杂志内封面。
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  • 《宁波材料所在二维纳米防护薄膜材料方面取得进展》
    • 来源专题：中国科学院亮点监测
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2019-03-30
    • 石墨烯具有大的比表面积、高的化学惰性以及优异的阻隔性，被认为是已知最薄的防护材料，采用化学气相沉积（CVD）法制备的石墨烯薄膜可直接用于金属的腐蚀防护，逐渐成为制备石墨烯防护薄膜最主要的方法。但石墨烯薄膜在制备过程不可避免会引入空位、晶界等结构缺陷，将其长时间暴露在空气中，腐蚀介质容易通过这些缺陷与基底金属发生反应，且高导电的石墨烯薄膜将促进界面处的电化学反应进而加速基底金属的腐蚀。 　　近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋新材料与应用技术重点实验室研究员王立平团队利用CVD技术在多晶铜衬底上成功制备了一系列的氮掺杂石墨烯薄膜，通过调节NH3的气流量获得不同氮浓度的氮掺杂石墨烯薄膜。同时，研究发现氮掺入石墨烯晶格网络中会造成薄膜体系的导电率相比于原始石墨烯下降，在大气长效暴露试验条件下，低导电的氮掺杂石墨烯薄膜可抑制电子在腐蚀界面的传输，降低铜和氮掺杂石墨烯界面处的电化学腐蚀速率，有效延缓腐蚀区域的扩散，表现出更佳的长效腐蚀防护性能（图1），但该方法仍不能根除薄膜在生长过程中形成的结构缺陷，以及所造成的表面不均匀的腐蚀点。相关结果已经发表在Journal of Materials Chemistry A（2018, 6, 24136-24148）上，并作为期刊的Inside back cover被亮点报道。 　　另一方面，六方氮化硼（h-BN）纳米片作为一种石墨烯类似物，也具有很好的抗渗透性。王立平团队通过CVD法在多晶铜衬底上生长出不同层数的h-BN薄膜，由于h-BN自身的绝缘特性，无论是单层或是多层h-BN薄膜，将其包覆在铜衬底表面都表现出优异的大气长效防护性能。在高温加热条件下（200℃），单层h-BN薄膜包覆铜箔的氧化主要发生在薄膜晶界和缺陷处，而多层h-BN的氧化主要集中在薄膜的褶皱区；相比于单层h-BN薄膜，多层h-BN薄膜能够有效阻碍氧气的横向扩散，显著提高了基底铜的抗氧化性能（图2）。相关结果发表在ACS Applied Materials & Interfaces（2017, 9, 27152-27165）上。 　　以上研究工作得到中国科学院前沿科学重点研究项目（QYZDY-SSW-JSC009）、国家自然科学基金（41506098）、青岛海洋科学与技术国家实验室开放基金（QNLM2016ORP0409）等的资助。
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