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盘点:Journal of Materials Chemistry A 期刊4-6月电纺纤

能源环保    2021-09-18 16:59

此文选取2020年4-6月Journal of Materials Chemistry A 期刊论文中精选部分有代表的静电纺丝科研成果,供大家交流学习。

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1. 用于超级电容器的电纺纳米纤维的最新进展

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通过便捷且低成本的静电纺丝技术制备的电纺纳米纤维具有可调控的形态和优异的性能,在超级电容器(SC)中表现出卓越的电化学性能。

电子科技大学孙旭平教授综述了电纺一维纳米纤维作为SCs电极材料的研究进展。

综述了对电纺纳米纤维的电导率,电化学响应和耐久性的重要见解。

最后,展望了这些讨论和见解如何为电纺纳米纤维(作为电极材料)开辟良机,以扩大下一代SCs的潜在应用。

DOI:10.1039/d0ta05100d

 

2. 基于氮氧化物自由基聚合物功能化的碳纳米管和凝胶聚合物电解质的无粘结剂有机阴极,用于高性能钠有机聚合物电池

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蔚山国家科学技术研究所Hyun Woo Kim等人制备了一种新型有机自由基电池(ORB),它使用基于聚(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基-1-氧基乙烯基醚)(PTVE)的阴极和基于电纺聚酰亚胺膜的微孔凝胶聚合物电解质。

为了改善PTVE的低电导率,通过溶解扩散过程在碳纳米管(CNTs)上进行功能化。PTVE功能化的CNTs在两种组分之间具有π–π*相互作用,并且可以形成具有适当孔隙率的致密电极。

该电池在0.5 C和10 C下的放电容量分别为128.6和68.2 mAh g-1,库仑效率为100%,并且没有自放电现象。

DOI: 10.1039/D0TA04526H

 

3. 铜嵌入氮掺杂碳纳米纤维催化剂的热力学驱动自形成,用于将CO2级联电解还原为乙烯

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用于CO2电解还原的电催化剂不仅需要高性能的活性材料来控制串联反应,还需要导电且耐用的载体,以确保在苛刻的操作条件下的长期稳定性。

韩国首尔国立大学 Young-Chang Joo等人制备了一种自形成的串联催化剂,该催化剂可用于将CO2级联电解还原为C2H4。使用氧分压控制煅烧法,将电纺醋酸铜/聚丙烯腈纳米纤维成功转变为由N掺杂和金属Cu颗粒组成的多孔碳纳米纤维。

相对于RHE,铜包埋的氮掺杂碳纳米纤维在电位为-0.57 V的条件下,具有62%的C2H4法拉第效率、600 mA/cm2的高电流密度和出色的长期稳定性。

DOI: 10.1039/D0TA03322G

 

4. 电纺一维碳纳米纤维结构/异质结构作为钠离子电池负极材料的最新研究进展

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钠离子电池(SIBs)作为大规模储能系统的有前途的候选者,其实际应用受到较低能量密度的限制。这就要求设计具有高比容量、优异循环耐久性和低成本的负极。

电子科技大学孙旭平教授综述了一维结构/异质结构碳纳米纤维(CNFs)的制备方法,它们通常是由简单、低成本和可扩展的静电纺丝技术合成的,为开发SIBs负极材料奠定了基础。

描述了CNFs的结构和化学方面的合理设计,包括构建交联结构和多孔结构以及杂原子掺杂,然后举例说明了如何深刻理解CNFs作为异质结构中的碳基质。

DOI: 10.1039/D0TA03963B

 

5. 金属-有机骨架诱导的介孔碳纳米纤维作为超稳定的钠金属负极基

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香港科技大学Jang-Kyo Kim教授团队报道在碳化过程中,双金属-有机骨架(MOF)纳米颗粒的分解产生了大量的中孔,这些中孔为Na成核创造了均匀分布的活性位点,使电解液易于进入整个电极。

纤维表面的氮和氧官能团降低了Na的吸收能垒,改善了Na的成核和沉积。

阳极以1 mA cm-2的电流循环4000个小时以上,以3 mA cm-2的较高电流密度循环2000个小时以上,由于碳基质的充分利用,具有稳定的电压曲线和极低的磁滞。

Na–C / Na3V2(PO4)3(NVP)全电池可承受1000次循环,库仑效率大于98%。缺陷工程CNF的发现会通过调整碳基质材料的孔隙率和表面功能,为设计无枝晶的Na金属负极提供新的见解。

DOI:10.1039/d0ta00359j

 

6. N掺杂介孔碳纳米纤维中构建单分散MnO颗粒自支撑正极以提高柔性Li-CO2电池性能

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需要高能量密度的电池来满足社会的巨大电力消耗,特别是对于可穿戴和便携式设备。 Li-CO2电池的高理论容量(1876 W h kg-1)和环境友好性已引起越来越多的关注。

北京理工大学王博功能多孔材料课题组使用电纺锰金属-有机骨架纳米纤维作为前躯体制备中孔碳纳米纤维(MnO @ NMCNFs)中嵌入超细MnO纳米颗粒的自支撑正极的方法。

氮掺杂碳纳米纤维基体的出色机械强度,丰富的中孔和充分暴露的Mn(II)活性位,所得正极可确保高柔韧性,高界面可及性,高催化活性和高电导率。

Li-CO2电池实现了超高的体积容量(19.07 mA h cm-2),极低的过电势(0.73 V)和良好的循环稳定性(在1 mA h cm-2的截止容量下具有> 50个循环)。

DOI:10.1039/d0ta02387f