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我院纳米能源领域研究系列学术论文在该领域顶尖期刊发表

发布时间:2015-03-30    作者:--    来源:--     浏览次数:

近年来,我院纳米能源研究团队在国家自然科学基金委创新团队项目、面上项目、青年项目和科技部863项目等的资助下,研究不断深入,相关工作已在《Energy & Environmental Science》,《Angewandte Chemie International Edition》,《Nano Energy》,《Advanced Functional Materials》,《Nanoscale》,《Journal of Materiasl Chemistry (A)》,《Electrochemica Acta》,《ACS Applied Materials & Interfaces》,《Journal of Power Sources》,《Electrochemistry Communications》等国际知名期刊上发表。近期,系列研究工作在该领域顶级权威期刊Nano Energy(If=10.211)和Nanoscale(If=6.739)上发表。

(1)Shuquan Liang, Yang Hu, Anqiang Pan,Guozhong Cao,et al,Template-free synthesis of ultra-large V2O5 nanosheets with exceptional small thickness for high-performance lithium-ion batteries. Nano Energy, 2015. 13: p. 58-66.

全文链接: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128551420276X

报道了一种通过一步简单的溶剂热反应直接合成超薄超大VO2纳米片的全新方法,合成的纳米片厚度仅2-5纳米,其横向尺寸超过100微米,远远大于其他文献报道的同类纳米片材料(横向尺寸约几个微米甚至更小)。由该VO2纳米片材料在空气煅烧所得的V2O5纳米片材料,很好地保持了其超薄超大的纳米片结构,用作锂离子电池正极材料表现出了极其优异的电化学性能。在2.5-4V(vs Li+/Li)的电压区间内,以5000mA/g的超大电流密度循环,仍能得到106mAh/g的可逆容量;在1500mA/g的电流密度下循环充放电500圈,其容量保持率高达92.6%。而且,该合成方法相较于之前文献报道中常用的化学超声剥离制备纳米片的方法,所需时间更短,反应制备过程更简单,更温和,产量更大,更易于得到超大的纳米片材料,在制备同类纳米片材料方面,更有效率也更经济。

                

(2)Jun Liu,Peijie Lu,Shuquan Liang,et al, Untrathin Li3VO4 nanoribbon/graphene sandwich-like nanostructure with ultrahigh lithium ion storage properties,Nano Energy, 2015. 12: p. 709-724.全文链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285514002882 

近年来,二维“类石墨烯”纳米片结构的无机晶体材料,因其短的锂离子扩散路径、二维的载流子通道和良好的耐体积膨胀能力,成为了储锂材料研究的新热点。一些单分散的“类石墨烯”二元无机材料,比如MnO2,TiO2,CoO超薄纳米片,通过剥离成功制备,并表现出良好的储锂性能。但是,实践中广泛应用的电极活性材料,含锂多元氧化物(比如,Li4Ti5O12,Li3VO4,LiV3O8,LiFePO4等)的二维“类石墨烯”纳米片结构的制备仍然是目前面临的难题,因为含锂多元氧化物很难直接剥离而制备出“类石墨烯”结构的超薄纳米片。该文以“类石墨烯”结构的V2O5·1.6H2O超薄纳米片为前驱体,先通过静电自组装和石墨烯层层复合,再加入锂离子,通过低温热处理,首次合成“类石墨烯”结构的含锂多元氧化物Li3VO4超薄纳米片/石墨烯三明治结构复合材料,Li3VO4超薄纳米片的厚度大概在3个纳米左右。所制备的三明治结构复合材料作为锂离子电池的负极材料,实现了高比容量、高循环稳定性和超高的倍率性能(在10C电流充放电条件下,循环1000圈,容量保持在299mAh/g)。这种将商品化的含锂多元氧化物与石墨烯层层复合的设计,提高了氧化物的导电性,抑制了体积膨胀,也提供了二维的载流子通道,对实现高性能的锂离子电池具有重要意义。该文被邀请提供封面图片。

 


                

(3)Jiang Zhou, Shuquan Liang*,  and Hua Zhang* ,Two-dimensional NiCo2O4 nanosheet-coated three-dimensional graphene networks for high-rate, long-cycle-life supercapacitors. 2015, Nanoscale, DOI: 10.1039/C4NR06527A.

文章链接:http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/nr/c4nr06527a/unauth

 

二维纳米材料和三维石墨烯因为其独特的物理化学性质而引起广泛关注。这篇文章报道了通过构建超薄二维NiCo2O4纳米片包裹三维石墨烯网络的创新结构,来获得高倍率,长寿命的超级电容器的创新方法。二维NiCo2O4纳米片相互连接,在三维石墨烯上形成纳米阵列网络并显示出高度开放的多孔结构。得益于这些结构的优势,NiCo2O4-3DGN复合材料作为超级电容器的电极材料,表现出优异的电化学性能,包括超高的比容量和优异的倍率性能(在 6和200 A g-1的不同电流密度下,其放电比容量为2173和954 F g-1),以及优异的循环稳定性能(在100 A g-1的电流密度下循环14000圈后容量保持率为94%)。我们的工作不仅开辟了无导电添加剂和粘结剂并具有优异的倍率性能和循环稳定性的赝电容材料的可能性,同时也提出了一种新的和有效的方式来设计三维石墨烯基复合材料作为高性能能量储存设备的电极材料。

 

(李周供稿)



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