中科院深圳先进院研发出室温高电压双碳结构钙型双离子电池

正日前,中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队成功研发出了一种基于双碳结构的钙型双离子电池。相关研究成果A Novel Calcium-Ion Battery Based on Dual-Carbon Configuration with High Working Voltage and Long-Cycling Life已在线发表于国际材料科学期刊Advanced Science(Advance Science,2018,DOI:10.1002/advs.201701082)上。     

深圳先进院研发出基于氮硫共掺杂空心碳纳米带的高效钠离子电容器

<正>日前,中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究员及其团队联合湖南大学马建民教授研发出基于氮硫共掺杂空心纳米带的钠离子电容器,并获得了高容量和长循环寿命。在5A/g的高电流密度下循环10000次后,容量保持率接近100%。相关研究成果以"Hollow     

深圳先进院等制备出离子增强型高效黑磷晶体管

正近日,中国科学院深圳先进技术研究院喻学锋研究员团队与深圳大学教授张晗、武汉大学教授廖蕾团队合作,在二维黑磷领域取得新进展,通过金属离子修饰的方法制备出高稳定性高性能黑磷晶体管。相关成果发表于材料学领域刊物《先进材料》上。论文第一作者是博士郭志男,第一单位是中科院深圳先进院。近年来,与石墨烯一样拥有二维层状结构的黑磷展现出卓越的电学和光学特性,被视为新的超级材料,其在晶体管、     

MoS_2/WO_3纳米复合材料的制备及其吸附性能的研究

以钨酸钠、无水硫酸钠、钼酸钠和硫代乙酰胺为原料,利用温和的两步水热法,不加任何模板和表面活性剂成功制备出MoS_2/WO_3纳米复合材料。利用XRD、TEM、FT-IR、UV-Vis和BET分别对MoS_2/WO_3纳米复合材料的结构、形貌、尺寸、吸附性能和比表面积进行了表征。结果表明,MoS_2/WO_3样品展现了较高的比表面积(139.9m2/g),理想的纳米结构和优异的吸附性能。MoS_2/WO_3吸附剂对亚甲基蓝有较高的选择性吸附。在初始浓度为10mg/L,100mL的亚甲基蓝溶液中加入10mg的吸附剂,60min后吸附效率可达100%(无需进一步光催化),吸附容量优于380mg/g。     

SiO_2离子纳米粒子/聚苯硫醚复合材料的性能

以纳米SiO_2为核,通过表面接枝3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵,然后与壬基酚聚氧乙烯醚磺酸钠进行离子交换反应,得到室温可流动SiO_2离子纳米粒子。将粒子作为填料与聚苯硫醚(PPS)共混制备复合材料。透射电镜结果表明7%(质量分数)填充量时粒子均匀分散在PPS基体中;力学测试表明粒子能够提高PPS的断裂伸长率,7%填充量时弹性模量最大;断面扫描电镜结果表明SiO_2离子纳米粒子通过其表面有机长链离子聚合物与PPS基体相互作用能够提高材料的韧性。热重分析结果表明10%填充量能够降低复合材料的初始热分解温度,这可能与填充量高时,表面柔性分子链降低聚合物分子链刚性所致。     

TiO_2/MoS_2复合材料的制备及其在光催化和储能电池中的应用研究进展

TiO_2与MoS_2具有良好的物理和化学性质,但它们在很多领域的应用仍受到自身缺陷的限制。而TiO_2与MoS_2复合后形成的异质结可有效克服两种材料的缺陷、有效提高复合材料的光电属性,进一步提高复合材料作为光催化剂和电极材料的应用性能。综述了包覆型和负载型TiO_2/MoS_2复合材料的制备及其在光催化和储能电池方面的最新研究进展,并对复合材料的应用进行了展望。     

MoS_2为基纳米复合材料的制备及性能研究进展

二硫化钼(MoS_2)是一种层状过渡族金属硫化物材料,由于其单层独特的电子结构及物理化学性能被广泛地应用在各个领域,包括光降解有机染料、电化学析氢及太阳能电池等方面。近几年,二硫化钼纳米材料由于比表面积较大、禁带宽度窄、优秀的电学性能及其较高的电子迁移率等,引起人们的强烈关注,但其内部存在缺陷,因此作为一种单一的半导体材料,限制了其在许多方面的应用。介绍了MoS_2的不同形貌结构及其最新的制备方法,除此之外,可以通过MoS_2界面改性处理的手段耦合其他半导体,增加其活性位点,降低电子空穴的复合速率,提高其循环稳定性。最后,对其在环境和能源方面的应用进行总结介绍。     

MoS_2与TiO_2一维纳米复合材料的制备与表征

本文采用气相还原法制备了MoS2包覆TiO2的一维纳米复合材料,首先用水热法制备TiO2纳米管,并制备前驱体(NH42)MoS4;用浸渍法将(NH4)2MoS4附着于TiO2纳米管表面;然后利用氢气还原前驱体得到MoS2包覆层。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征所得产物的结构及微观形貌。结果表明当还原反应温度较高(≥600℃)时,产物呈烧结状态,而当反应温度为500℃时,可以得到表面均匀包覆MoS2的TiO2纳米管复合材料,其中包覆层MoS2的结晶程度较低。在此基础上,本文提出了该产物的生长模型,并对包覆前后的样品做荧光性能分析。     

MoS_2/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能

采用水热法以钼酸铵、氧化石墨烯和硫脲作为原料制备得到不同石墨烯含量的MoS_2/石墨烯复合材料。利用XRD、Raman、SEM、TEM和电化学测试对复合材料的形貌、结构和电化学性能进行了表征。结果表明,氧化石墨烯和钼酸根离子被成功地还原成MoS_2/石墨烯复合材料,同时MoS_2纳米片均匀地分散在石墨烯表面上。当氧化石墨烯为800mg时复合材料的电化学性能最佳,在电流密度为1A/g时,比容量高达310F/g,经过500次循环后比容量仍保持在230F/g。以上研究结果说明,石墨烯片层的介入有效地阻碍了MoS_2纳米片的堆叠,提高复合材料的比容量和循环稳定性。     

FeS2/RGO纳米复合材料的制备及热电池放电性能

以氯化亚铁、硫代硫酸钠和氧化石墨烯(GO)为原料, 采用水热法制备FeS₂/还原氧化石墨烯(RGO)纳米复合材料, 并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分布仪和差热分析仪(DTA)等对FeS₂/RGO复合材料进行了表征。结果表明, 在水热反应过程中加入GO可以防止FeS₂颗粒的团聚, 使FeS₂形成疏松的球状颗粒。采用LiCl-KCl电解质, 在450℃以100mA/cm²电流密度放电时, 截止1.5 V时, FeS₂/RGO比容量为314.9 mAh/g, 较FeS₂高65.6 mAh/g; 采用LiF-LiCl-LiBr电解质, 在500℃以100 mA/cm²电流密度放电, 截止1.5 V时, FeS₂/RGO放电比容量为302.3 mAh/g, 较FeS₂高29.8 mAh/g。与FeS₂相比, 加入石墨烯提高了正极材料的导电性, 单体电池在放电过程中极化电阻相对较小, 使得FeS₂/RGO复合材料表现出较高的放电比容量。     

碳化硅纳米纤维改性C/C复合材料的力学性能

以电镀Ni颗粒为催化剂,采用催化化学气相沉积(CCVD)法,在单向炭纤维(CF)表面原位生长碳化硅纳米纤维(SiCNF),制备出SiCNF/CF共增强毡体。以此共增强毡体为前驱体,化学气相沉积碳后得到密度为1.7g/cm3的SiCNF改性C/C复合材料。复合材料力学性能测试表明,SiCNF改性可使C/C复合材料的抗弯强度、抗压强度和显微硬度明显提高。扫描电子显微镜和偏光显微镜观察表明,SiCNF改性处理改变了C/C复合材料中基体炭的结构,使其成为类似粗糙层(RL)或高织构的结构。     

纳米Fe/C复合材料的原位合成

在石油渣油中加入二茂铁，通过热缩聚反的位合成纳米级铁粒子均匀分散于炭基体中的新型复合材料，研究了在420℃热缩聚时停时间和二茂铁添加量对Fe/C形成的影响，并用TEM和XRD观测和分析了Fe/C的形态和结构，结果表明，在基体中铁粒子的粒径为25－50nm，在一定条件下，二茂铁添加量的增加和停留时间的延长均使Fe/C产率提高，停留时间对热缩聚反应的影响遵循一级反应动力学，二茂铁的添加能显著提高反应速率常数k值。     

TiO2/C复合材料用于钠离子电池负极的性能研究

近年来,TiO₂作为钠离子电池(NIB)负极材料,因其低成本和高稳定性等优势受到广泛关注。但受TiO₂本征电子导电性的固有限制,使得TiO₂作为NIB负极材料导电性较差,导致其容量和倍率等性能不理想。利用海藻酸钠与金属离子自主交联反应的特性,将反应产物在最佳温度下进行简单碳化,制备了具有分级多孔结构的TiO₂/C复合材料,其中TiO₂纳米颗粒均匀地分布在多孔互连的碳基体中,该结构提升了复合材料导电性的同时扩展了钠离子反应的附着位点。将TiO₂/C复合材料用于NIB负极材料,在100 mA·g^-1的电流密度下循环300圈后,电池可逆比容量维持在180.4 mAh·g^-1;进一步,在更高的1000 mA·g^-1电流密度下经过1000次循环后,电池可逆比容量维持在102.3 mAh·g^-1,充分显示出TiO₂/C复合材料作为NIB负极材料的应用潜能。     

磷改性Ni/MoS_2复合材料的制备及其催化性能

在超声波作用下,采用单分子层剥离-重堆技术,正丁基锂柱插MoS2夹层,合成了前驱体LixMoS2和磷(P)改性Ni/MoS2复合材料,以二苯并噻吩、喹啉催化加氢为探针反应,考察了其催化活性.实验结果表明,P改性Ni/MoS2催化剂具有很强的加氢脱硫、脱氮活性和选择性,P元素的最佳添加量为2.05%,二苯并噻吩、喹啉的转化率分别达到了98.2%、99.8%.XRD、FT-IR、ICP-EDS、BET的分析检测,揭示了P改性Ni/MoS2催化剂的微观结构和内在规律性.     

MoS_2/纳米炭纤维的合成及其用作锂离子电池负极材料的储锂性能（英文）

以聚丙烯腈和剥离的MoS_2为原料,采用电化学静电纺丝法合成了一维(1D)结构的MoS_2/CNFs。剥离的MoS_2尺寸约为150 nm,并能镶嵌在纳米炭纤维基体内。所制1D MoS_2/CNFs可以切成柔性圆片,在无需添加粘结剂的情况下直接用作电极片。该1D MoS_2/CNFs负极材料展现出较好的电化学性能,在100 mAg~(-1)的电流密度下,反复充放电50次,可逆容量高达700 mAhg~(-1);在1 000 mAg~(-1)的大电流密度下,反复充放电200次,可逆容量仍保持450 mAhg~(-1)。     

PPy/SiO2纳米复合材料作锂二次电池正极的研究

首先以化学氧化聚合法制备出电导率较高的聚吡咯/二氧化硅(PPy/SiO2)纳米复合材料,将其制成正极片后,以锂片为负极组装成扣式电池,通过充放电测试初步探索其电化学性能。考察了复合正极材料电导率、充放电电流和正极片成型压力对电池性能的影响。结果表明,以导电率较高的PPy/1% APS SiO2 纳米复合材料作正极活性物质,以较小充电电流0.1mA,适当的成型压力20MPa时电池比容量最高,接近40mAh/g。并且用扫描电镜(SEM)分析了充放电对正极材料结构的影响。     

锂离子电池负极用Sn/C复合材料的研究

以SnCl2为原材料,采用化学还原和葡萄糖水热法制备了Sn/C复合材料.采用XRD,SEM和EDS对复合材料进行了表征,并对材料的电化学性能进行了测试.结果表明,该复合材料为300～700nm大小的球形核壳结构,核为金属锡,壳为碳;复合材料的首次脱锂比容量为700mAh/g,循环40次后比容量稳定在450mAh/g,循环300次后仍保持约400mAh/g的比容量,具有优异的循环性能.     

钙钛矿太阳能电池用Ag/ZrO2/C柔性纳米纤维膜电极

钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)因其制备简单、光电转化效率较高等优点而备受关注.静电纺碳纳米纤维膜(carbon nanofiber films,CNFs)具有高比表面积、良好的电学性能和化学稳定性,但其脆性限制了它的应用.利用静电纺丝法结合水热法制备柔性导电Ag/ZrO2/C复合纳米纤维膜,然后将其应用于PSCs的对电极,研究不同Ag纳米颗粒添加量对柔性复合纳米纤维膜和电池的性能影响.结果表明:当银前驱体溶液质量浓度从0 g/mL增加至0.030 g/mL时,Ag/ZrO2/C复合纳米纤维表面的Ag纳米颗粒的包覆越来越好,薄膜显示良好的柔韧性,其抗弯弹性模量为0.479 MPa,电导率从866 S/m增加到4862 S/m,提高了薄膜的空穴电子传输能力,进而增强PSCs的性能.当溶液质量浓度为0.030 g/mL时,器件具备最优的光电转换效率(6.05％)和最大电流(18.44 mA/cm2).     

TiO2/C纳米复合材料的制备及其电化学性能研究

以球状钛乙醇酸盐为TiO2前驱体,葡萄糖作碳源,通过水热法制得φ(300～400)nm的TiO2/C复合纳米微球.葡萄糖的浓度对产物的形貌、结构、碳含量有重要影响,进而影响产物的电化学性能.当碳含量为7wt%时,TiO2/C纳米复合材料的晶粒大小、BET比表面积、平均孔径分别为7.1 nm、157 m2/g和5.2 nm;该材料用作锂离子电池负极材料时,在0.2C的电流密度下循环80次后的嵌锂容量为160 mAh/g,并且具有较好的倍率性能.