For rechargeable aqueous zinc-ion batteries(ZIBs),the design of nanocomposites comprised of electrochemically active materials and carbon materials with novel structures has great prom-ise in addressing the issue of e...For rechargeable aqueous zinc-ion batteries(ZIBs),the design of nanocomposites comprised of electrochemically active materials and carbon materials with novel structures has great prom-ise in addressing the issue of electrical conductivity and structural stability in the electrode materials during electrochemical cycling.We report the production of a novel flexible electrode material,by anchoring MnO_(2) nanosheets on a B,N co-doped carbon nanotube ar-ray(BNCNTs)grown on carbon cloth(BNCNTs@MnO_(2)),which was fabricated by in-situ pyrolysis and hydrothermal growth.The generated BNCNTs were strongly bonded to the surface of the car-bon fibers in the carbon cloth which provides both excellent elec-tron transport and ion diffusion,and improves the stability and dur-ability of the cathode.Importantly,the BNCNTs offer more active sites for the hydrothermal growth of MnO_(2),ensuring a uniform dis-tribution.Electrochemical tests show that BNCNTs@MnO_(2) delivers a high specific capacity of 310.7 mAh g^(−1) at 0.1 A g^(−1),along with excellent rate capability and outstanding cycling stability,with a 79.7% capacity retention after 8000 cycles at 3 A g^(−1).展开更多
基于低温溶剂法从大宗农林废弃物玉米芯中提取的纤维素,耦合具有优异吸光性能的碳纳米管(CNTs),构筑复合纤维素水凝胶(CNTs-CH),利用纤维素凝胶的高保水性、可降解性,以及碳纳米管的高效光热转换能力、优良的力学性能和生物相容性,将其...基于低温溶剂法从大宗农林废弃物玉米芯中提取的纤维素,耦合具有优异吸光性能的碳纳米管(CNTs),构筑复合纤维素水凝胶(CNTs-CH),利用纤维素凝胶的高保水性、可降解性,以及碳纳米管的高效光热转换能力、优良的力学性能和生物相容性,将其用于太阳能驱动界面水蒸发净化领域。考察了吸光材料CNTs的不同添加量对CNTs-CH复合水凝胶的太阳能吸收率、机械性能及界面光热水蒸发效率的影响。最优条件下,CNTs添加质量百分数仅需0.2%,此CNTsCH复合纤维素水凝胶的平均蒸发速率可达到~1.52 kg m^(-2)h^(-1),太阳能-蒸汽转换效率约为92%;在海水中连续蒸发8 h,蒸发速率可保持在1.37 kg m^(-2)h^(-1)左右,且无积盐现象,净化水质远高于世界卫生组织和美国环境保护署对饮用水的标准,说明CNTs-CH抗盐性能较强。此外,CNTs-CH水凝胶在强酸/碱性水溶液体系、染料废水和重金属离子污染水体中的蒸发速率可维持为1.30~1.40 kg m^(-2)h^(-1),太阳能-蒸汽效率可达到80%~86%,对污染物及盐分截留率高达99.9%,蒸发效果稳定,说明CNTs-CH光热蒸发器在海水淡化和工业废水净化回用领域有广阔的应用前景。展开更多
锂离子电池的性能高度依赖于负极材料的性能。由于商业石墨受限于较低的理论容量,开发新型炭材料和金属氧化物/硫化物引起越来越多的关注。黄铁矿(Fe S_2)具有较大理论储锂容量(894 mAh g^(-1)),而且环保价廉。为了提高黄铁矿的电导率,...锂离子电池的性能高度依赖于负极材料的性能。由于商业石墨受限于较低的理论容量,开发新型炭材料和金属氧化物/硫化物引起越来越多的关注。黄铁矿(Fe S_2)具有较大理论储锂容量(894 mAh g^(-1)),而且环保价廉。为了提高黄铁矿的电导率,改善其充/放电过程中的体积变化,合成了纳米碳管限域黄铁矿复合材料(Fe S_2/N-CNTs)。该材料基于填充有铁纳米线/棒的氮掺杂碳纳米管(Fe/N-CNTs)的独特结构,利用氮掺杂纳米碳管管壁上的缺陷,通过简易的硫化过程,实现了碳管内铁的原位限域硫化转化。所得Fe S_2/N-CNTs复合物中黄铁矿以两种形态存在,一种是由半开放的氮掺杂碳纳米管包裹的Fe S_2纳米线,另一种是Fe S_2纳米颗粒从管腔扩散并附着在碳管外壁上。Fe S_2/N-CNTs复合物作为锂离子电池的负极材料,表现出高放电容量(996 mAh g^(-1)/0. 1 A g^(-1))和良好的倍率性能,且循环性能优良。展开更多
碳点(CDs)是一种新兴的碳纳米材料,因其高比表面积、良好的分散性、丰富的表面官能团、低生物毒性和光致发光特性而受到了研究者的广泛关注。然而,低成本、大规模和绿色合成CDs仍面临挑战。本工作基于生物质玉米芯特殊的天然孔隙结构,...碳点(CDs)是一种新兴的碳纳米材料,因其高比表面积、良好的分散性、丰富的表面官能团、低生物毒性和光致发光特性而受到了研究者的广泛关注。然而,低成本、大规模和绿色合成CDs仍面临挑战。本工作基于生物质玉米芯特殊的天然孔隙结构,经直接炭化制备具有定向、贯通微纳米孔道的多孔三维电极材料,在毛细作用下电解液可以充满整个电极材料,内外表面同时发生电化学氧化,实现高效制备CDs。在1 A恒电流下,每克电极材料制备CDs速率达到了79.83 mg h^(-1)。将制备的CDs与氧化石墨烯(GO)水热复合得到复合气凝胶CDs/rGO材料,经热处理后应用于钠离子电池。在1 A g^(-1)下循环1 000圈仍保持263.3 mAh g^(-1)的容量。本研究工作采用生物质玉米芯高效制备CDs,为CDs的大规模绿色制备和应用提供了新的途径和思路。展开更多
基金financial support from projects funded by the National Natural Science Foundation of China(52172038,22179017)the National Key Research and Development Program of China(2022YFB4101600,2022YFB4101601)。
文摘For rechargeable aqueous zinc-ion batteries(ZIBs),the design of nanocomposites comprised of electrochemically active materials and carbon materials with novel structures has great prom-ise in addressing the issue of electrical conductivity and structural stability in the electrode materials during electrochemical cycling.We report the production of a novel flexible electrode material,by anchoring MnO_(2) nanosheets on a B,N co-doped carbon nanotube ar-ray(BNCNTs)grown on carbon cloth(BNCNTs@MnO_(2)),which was fabricated by in-situ pyrolysis and hydrothermal growth.The generated BNCNTs were strongly bonded to the surface of the car-bon fibers in the carbon cloth which provides both excellent elec-tron transport and ion diffusion,and improves the stability and dur-ability of the cathode.Importantly,the BNCNTs offer more active sites for the hydrothermal growth of MnO_(2),ensuring a uniform dis-tribution.Electrochemical tests show that BNCNTs@MnO_(2) delivers a high specific capacity of 310.7 mAh g^(−1) at 0.1 A g^(−1),along with excellent rate capability and outstanding cycling stability,with a 79.7% capacity retention after 8000 cycles at 3 A g^(−1).
文摘基于低温溶剂法从大宗农林废弃物玉米芯中提取的纤维素,耦合具有优异吸光性能的碳纳米管(CNTs),构筑复合纤维素水凝胶(CNTs-CH),利用纤维素凝胶的高保水性、可降解性,以及碳纳米管的高效光热转换能力、优良的力学性能和生物相容性,将其用于太阳能驱动界面水蒸发净化领域。考察了吸光材料CNTs的不同添加量对CNTs-CH复合水凝胶的太阳能吸收率、机械性能及界面光热水蒸发效率的影响。最优条件下,CNTs添加质量百分数仅需0.2%,此CNTsCH复合纤维素水凝胶的平均蒸发速率可达到~1.52 kg m^(-2)h^(-1),太阳能-蒸汽转换效率约为92%;在海水中连续蒸发8 h,蒸发速率可保持在1.37 kg m^(-2)h^(-1)左右,且无积盐现象,净化水质远高于世界卫生组织和美国环境保护署对饮用水的标准,说明CNTs-CH抗盐性能较强。此外,CNTs-CH水凝胶在强酸/碱性水溶液体系、染料废水和重金属离子污染水体中的蒸发速率可维持为1.30~1.40 kg m^(-2)h^(-1),太阳能-蒸汽效率可达到80%~86%,对污染物及盐分截留率高达99.9%,蒸发效果稳定,说明CNTs-CH光热蒸发器在海水淡化和工业废水净化回用领域有广阔的应用前景。
文摘锂离子电池的性能高度依赖于负极材料的性能。由于商业石墨受限于较低的理论容量,开发新型炭材料和金属氧化物/硫化物引起越来越多的关注。黄铁矿(Fe S_2)具有较大理论储锂容量(894 mAh g^(-1)),而且环保价廉。为了提高黄铁矿的电导率,改善其充/放电过程中的体积变化,合成了纳米碳管限域黄铁矿复合材料(Fe S_2/N-CNTs)。该材料基于填充有铁纳米线/棒的氮掺杂碳纳米管(Fe/N-CNTs)的独特结构,利用氮掺杂纳米碳管管壁上的缺陷,通过简易的硫化过程,实现了碳管内铁的原位限域硫化转化。所得Fe S_2/N-CNTs复合物中黄铁矿以两种形态存在,一种是由半开放的氮掺杂碳纳米管包裹的Fe S_2纳米线,另一种是Fe S_2纳米颗粒从管腔扩散并附着在碳管外壁上。Fe S_2/N-CNTs复合物作为锂离子电池的负极材料,表现出高放电容量(996 mAh g^(-1)/0. 1 A g^(-1))和良好的倍率性能,且循环性能优良。
文摘碳点(CDs)是一种新兴的碳纳米材料,因其高比表面积、良好的分散性、丰富的表面官能团、低生物毒性和光致发光特性而受到了研究者的广泛关注。然而,低成本、大规模和绿色合成CDs仍面临挑战。本工作基于生物质玉米芯特殊的天然孔隙结构,经直接炭化制备具有定向、贯通微纳米孔道的多孔三维电极材料,在毛细作用下电解液可以充满整个电极材料,内外表面同时发生电化学氧化,实现高效制备CDs。在1 A恒电流下,每克电极材料制备CDs速率达到了79.83 mg h^(-1)。将制备的CDs与氧化石墨烯(GO)水热复合得到复合气凝胶CDs/rGO材料,经热处理后应用于钠离子电池。在1 A g^(-1)下循环1 000圈仍保持263.3 mAh g^(-1)的容量。本研究工作采用生物质玉米芯高效制备CDs,为CDs的大规模绿色制备和应用提供了新的途径和思路。
