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精選AEM/EES/AM等8篇丨近期能源儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化頂刊大盤點(diǎn)

來源：本站時(shí)間：2019-12-24 16:11:32 瀏覽：5440次

本次能源儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化速遞將帶來負(fù)極材料儲(chǔ)納/儲(chǔ)鉀、CO₂電催化進(jìn)展、鋰硫電池電極材料研究的8篇解讀，希望可以給冬日研究的你們帶來如卡布奇諾一般的絲滑。如有不當(dāng)之處，還請(qǐng)各位文末留言積極指出，以便我們后期提供更好的服務(wù)~

1、AEM：醚類電解液下Sb₂O₃/rGO復(fù)合材料的儲(chǔ)鉀行為

AEM：醚類電解液下Sb2O3/rGO復(fù)合材料的儲(chǔ)鉀行為

暨南大學(xué)麥文杰研究員團(tuán)隊(duì)日前通過溶劑熱反應(yīng)制備了一種Sb₂O₃錨定的rGO納米片(下稱Sb₂O₃/rGO)，并報(bào)道了其良好的儲(chǔ)鉀性能，成果發(fā)表于Advanced Energy Materials。當(dāng)Sb₂O₃/rGO復(fù)合材料用在高濃度醚類電解液中，表現(xiàn)出良好的儲(chǔ)鉀性能。循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試顯示，在0.1 A/g的電流密度下，Sb₂O₃/rGO循環(huán)100圈后的比容量為309 mAh/g；長循環(huán)測(cè)試表明，0.5 A/g的電流密度下循環(huán)3300圈（測(cè)試111天）后，比容量未見明顯衰減，相比于其他金屬氧化物鉀離子電池負(fù)極有明顯改善；通過CV曲線分析其儲(chǔ)能機(jī)理，結(jié)果表明在醚類電解液中，其儲(chǔ)鉀機(jī)制傾向于表面主導(dǎo)的贗電容，1 mV/s掃速下的占比為65 %。隨后該課題組采用DFT理論計(jì)算揭示儲(chǔ)鉀性能提升的本質(zhì)，結(jié)果顯示，在醚類電解液中的離子遷移能壘較低，這對(duì)提升鉀離子電池的性能是有益的。

文獻(xiàn)信息：Jinliang Li, Ning Zhuang, Junpeng Xie, and et al. K-Ion Storage Enhancement in Sb₂O₃/Reduced Graphene Oxide Using Ether-Based Electrolyte, Adv. Energy Mater. 2019, 1903455, DOI: 10.1002/aenm.201903455.

2、AEM：FeSe₂/N-C負(fù)極材料用于鉀離子電容器

AEM：FeSe2/N-C負(fù)極材料用于鉀離子電容器

湖南大學(xué)魯賓安教授團(tuán)隊(duì)制備了一種氮摻雜碳包覆的FeSe₂團(tuán)簇（FeSe₂/N-C），并報(bào)道了其在鉀離子半電池和鉀離子全電容的優(yōu)異性能，該成果發(fā)表于Advanced Energy Materials?；?.5-3.0 V的電壓區(qū)間和雙三氟甲烷磺酰亞胺鉀基電解液的條件，F(xiàn)eSe₂/N-C在0.1 A/g的電流密度下循環(huán)100圈后的比容量為295 mAh/g， 2 A/g的電流密度下循環(huán)2000圈后的倍率比容量為158 mAh/g。采用原位XRD和非原位TEM測(cè)試該負(fù)極材料在儲(chǔ)鉀過程中的相轉(zhuǎn)變，結(jié)果表明FeSe₂在首次循環(huán)后轉(zhuǎn)變?yōu)镕e₃Se₄。在隨后的循環(huán)過程是基于Fe₃Se₄的儲(chǔ)鉀反應(yīng)，能夠發(fā)生可逆的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。

文獻(xiàn)信息：Junmin Ge, Bin Wang, Jue Wang, and et al. Nature of FeSe₂/N-C Anode for High Performance Potassium Ion Hybrid Capacitor. Adv. Energy Mater. 2019, 1903277, DOI: 10.1002/aenm.201903277.

3、AEM：納米結(jié)構(gòu)的主族元素材料用于CO₂還原制甲酸

AEM：納米結(jié)構(gòu)的主族元素材料用于CO2還原制甲酸

納米結(jié)構(gòu)主族元素（Sn、Sb、Bi、In和Pb）材料在選擇性還原CO₂制備甲酸中具有廣闊的應(yīng)用前景。蘇州大學(xué)李彥光教授團(tuán)隊(duì)近期在Advanced Energy Materials上發(fā)表綜述性文章，從電還原CO₂的若干問題出發(fā)，包括還原產(chǎn)物的可視化監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)等問題、還原的機(jī)理和路徑化學(xué)反應(yīng)以及最終的性能對(duì)比，作者對(duì)Sn、Sb、Bi、In和Pb基納米材料在CO₂電化學(xué)還原中的應(yīng)用前景做了總結(jié)和展望，文中強(qiáng)調(diào)了材料設(shè)計(jì)對(duì)促進(jìn)反應(yīng)活性、選擇性和穩(wěn)定性的重要途徑。

文獻(xiàn)信息：Na Han, Pan Ding, Le He, and et al. Promises of Main Group Metal-Based Nanostructured Materials for Electrochemical CO₂ Reduction to Formate. Adv. Energy Mater. 2019, 1902338, DOI: 10.1002/aenm.201902338.

4、AFM：氧摻雜CoP用于高效水分解

AFM：氧摻雜CoP用于高效水分解

開發(fā)一種用于水分解的雙功能催化劑對(duì)未來氫化學(xué)的發(fā)展起到十分關(guān)鍵的作用，其中摻雜異原子來調(diào)節(jié)催化材料的電子結(jié)構(gòu)是一種有效途徑。基于此，南京師范大學(xué)唐亞文教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種氧摻雜的磷化鈷催化劑（O-CoP）并測(cè)試其用于HER和OER的雙功能催化劑的性能，該研究發(fā)表于Advanced Functional Materials。理論研究表明，CoP中摻雜入一定比例的氧可以有效調(diào)節(jié)CoP的電子結(jié)構(gòu)，不僅有助于熱力學(xué)穩(wěn)定態(tài)的實(shí)現(xiàn)，而且改變了催化過程中產(chǎn)物的吸附自由能，以上理論分析結(jié)果應(yīng)證了其具有良好催化活性。HER和OER催化性能測(cè)試表明，O-CoP在堿性條件、10 mA/cm²的電流密度下的過電位分別是98 和310 mV。當(dāng)組成一種全水解催化劑時(shí)，10 mA/cm²的電流密度下器件需要1.6 V的電壓。

文獻(xiàn)信息：Guangyao Zhou, Meng Li, Yanle Li, and et al. Regulating the Electronic Structure of CoP Nanosheets by O Incorporation for High-Efficiency Electrochemical Overall Water Splitting. Adv. Funct. Mater. 2019, 1905252, DOI: 10.1002/adfm.201905252.

5、Nano Energy：Fe₇Se₈基納米材料的表面應(yīng)力緩沖層的構(gòu)筑與儲(chǔ)納性能

Nano Energy：Fe7Se8基納米材料的表面應(yīng)力緩沖層的構(gòu)筑與儲(chǔ)納性能

在鈉離子電池中，負(fù)極材料常常因?yàn)殁c離子嵌入/脫出過程中產(chǎn)生的應(yīng)力而粉化，從而影響其儲(chǔ)納性能。構(gòu)建有效的應(yīng)力緩解層尤為關(guān)鍵，基于此，新加坡科技與設(shè)計(jì)大學(xué)Huiying Yang教授團(tuán)隊(duì)在Fe₇Se₈@C納米盒表面包覆了一層MoSe₂納米片，用于高性能儲(chǔ)納負(fù)極(Fe₇Se₈@C@ MoSe₂)材料。性能測(cè)試結(jié)果顯示，其在0.1 A/g的電流密度下具有473.3 mAh/g的高比容量，在5 A/g的電流密度下仍保持275.5 mAh/g優(yōu)異倍率特性。1 A/g的電流密度下循環(huán)600圈后比容量保持率為87.1%。作者采用有限元分析模擬出MoSe₂納米片包覆層有助于緩解Fe₇Se₈@C殼層在鈉離子嵌入/脫出時(shí)的體積變化。隨后作者采用制備的Fe₇Se₈@C@ MoSe₂為負(fù)極、NVP/C為正極匹配了鈉離子全電池，性能依舊優(yōu)越。

文獻(xiàn)信息：Song Chen, Shaozhuan Huang, Yuan-Fang Zhang, and et al. Constructing Stress-Release Layer>7Se₈-Based Composite for Highly Stable Sodium-Storage. Nano Energy, DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104389.

6、AM：VN-TiN異質(zhì)結(jié)用于鋰硫全電池

AM：VN-TiN異質(zhì)結(jié)用于鋰硫全電池

鋰硫電池具有高能量密度，因此被看成是下一代儲(chǔ)能器件的最佳選擇之一，然而多硫化物的穿梭效應(yīng)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性不佳、以及鋰枝晶的產(chǎn)生限制了其進(jìn)一步發(fā)展。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)余雁教授與同濟(jì)大學(xué)羅巍教授開展聯(lián)合研究，利用靜電紡絲法制備了VN-TiN@CNFs異質(zhì)結(jié)。當(dāng)用于硫載體時(shí)，VN-TiN@CNFs有助于和硫之間形成良好的物理吸附、化學(xué)鍵合，并可促進(jìn)多硫化鋰的催化轉(zhuǎn)化；在充當(dāng)鋰金屬載體時(shí)，VN-TiN@CNFs為鋰金屬均勻沉積提供了活性位點(diǎn)。基于VN-TiN@CNFs的全電池（S/TiN-VN@CNFs || Li/TiN-VN@CNFs）性能測(cè)試表明，在0.2 C倍率下循環(huán)100圈后的比容量為1110 mAh/g，并可在2 C的高倍率下循環(huán)600圈。當(dāng)硫負(fù)載量高達(dá)5.6 mg/cm²時(shí)，0.1 C的倍率下全電池的體積比容量可達(dá)5.5 mAh/cm²。

文獻(xiàn)信息：Yu Yao, Haiyun Wang, Hai Yang, and et al. A Dual-Functional Conductive Framework Embedded with TiN-VN Heterostructures for Highly Effcient Polysulfde and Lithium Regulation toward Stable Li-S Full Batteries. Adv. Mater. 2019, 1905658, DOI: 10.1002/adma.201905658.

7、Nano Energy：拓?fù)涞ㄖ苽銶oO₂-Mo₂N二元納米帶用于Li-S電池

Nano Energy：拓?fù)涞ㄖ苽銶oO2-Mo2N二元納米帶用于Li-S電池

Li-S電池（LSBs）具有能量密度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但多硫化鋰的穿梭效應(yīng)和無序的Li₂S沉積導(dǎo)致循環(huán)過程中容量衰減嚴(yán)重，因此需要設(shè)計(jì)和優(yōu)化從硫（S₈）到硫化鋰（Li₂S）的轉(zhuǎn)化路線，以提高Li-S電池的可逆性。

最近，清華大學(xué)深圳國際研究生院趙世璽課題組與華盛頓大學(xué)的曹國忠課題組在Nano Energy上發(fā)表文章，闡述了一種拓?fù)湫螒B(tài)Mo基鋰硫電池正極材料（MoO₂-Mo₂N）的制備與性能。所制備的二元納米帶協(xié)同MoO₂的極性和Mo₂N的導(dǎo)電性，從而加速了從S8到LiPSs再到Li₂S的反應(yīng)過程。通過這種設(shè)計(jì)，涂在隔膜上的納米帶夾層也可以作為LiPSs穿梭的物理屏障。采用密度泛函理論，該作者闡明了MoO₂和Mo₂N對(duì)LiPSs的化學(xué)錨定作用，結(jié)果顯示，在MoO₂和Mo₂N表面，LiPSs中的末端硫原子傾向于與Mo原子結(jié)合，而LiPSs中Li原子的有利結(jié)合位點(diǎn)是兩個(gè)氧原子或兩個(gè)氮原子之間的橋位。通過計(jì)算，Li₂S₄在MoO₂和Mo₂N表面的結(jié)合能分別為-4.65 eV和-2.97 eV，說明MoO₂對(duì)LiPSs具有更高的錨定能力。

文獻(xiàn)信息：In-Situ Topochemical Nitridation Derivative MoO₂-Mo₂N Binary Nanobelts as Multifunctional Interlayer for Fast kinetic Li Sulfur Batteries, Nano Energy. 2019, DOI:10.1016/j.nanoen.2019.104356.

8、EES：高度可逆的鋅錳液流電池體系

EES：高度可逆的鋅錳液流電池體系

Zn-Mn電池由于其低成本和環(huán)境友好特性吸引了廣泛關(guān)注。但是，正極材料往往伴有一定的相變和較大體積變化，這給高性能Zn-Mn電池的發(fā)展帶來瓶頸。中科院大連化物所李先鋒研究院在能源-環(huán)境材料頂級(jí)期刊Energy & Environmental Science上發(fā)表文章，通過在MnO₂構(gòu)建固液界面（使用醋酸錳，Mn(Ac)₂），實(shí)現(xiàn)了Zn-Mn電池穩(wěn)定、可逆的兩電子電化學(xué)反應(yīng)。得益于醋酸根Ac的強(qiáng)絡(luò)合效應(yīng)，Mn離子可直接在電極上沉積而形成MnO₂，這與其他錳鹽（如硫酸錳或氯化錳）是不同的。并且“溶解-沉積”的反應(yīng)機(jī)制有效緩解了電極材料的體積效應(yīng)，有望提升循環(huán)穩(wěn)定性。性能測(cè)試結(jié)果表明，鋅錳液流電池在40 mA/cm²下循環(huán)400圈后的效率依然高達(dá)99 %，且容量未見明顯衰減。相比于其他儲(chǔ)能體系，李教授提出的鋅錳液流電池體系有望因低成本等優(yōu)勢(shì)在眾多儲(chǔ)能設(shè)備中占據(jù)一席之地。

文獻(xiàn)信息：Congxin Xie, Tianyu Li, Congzhi Deng, and et al. A highly reversible Neutral Zinc/Manganese Battery for Stationary Energy Storage. Energy Environ. Sci., 2020, DOI: 10.1039/C9EE03702K.

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