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硅烯-二硫化锡复合材料表面锂/钠原子的吸附及迁移行为
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作者 卫诗倩 李佳妮 +6 位作者 邱梅 李纤 陈茂霞 范强 唐凡 范未峰 胡育 《高等学校化学学报》 北大核心 2025年第8期95-106,共12页
硅烯作为碱金属离子电池负极材料具有一定潜力,然而受到sp^(2)-sp^(3)杂化的影响其结构稳定性较差且导电性不佳,难以满足实际应用的要求.与二硫化锡复合或硼掺杂可以解决上述问题,但目前这两种改性方法对硅烯其它性能的影响尚不清楚,不... 硅烯作为碱金属离子电池负极材料具有一定潜力,然而受到sp^(2)-sp^(3)杂化的影响其结构稳定性较差且导电性不佳,难以满足实际应用的要求.与二硫化锡复合或硼掺杂可以解决上述问题,但目前这两种改性方法对硅烯其它性能的影响尚不清楚,不利于有效设计材料的原子结构.考虑到碱金属原子吸附及迁移的难易程度是评价负极材料性能的重要因素,本文基于第一性原理研究了硅烯与二硫化锡复合并引入硼元素对锂/钠原子吸附及迁移行为的影响.根据吸附能可知,锂/钠原子均能够稳定地吸附于材料表面,这归因于二者之间的电荷转移促使了化学键的形成.然而,在不同基底材料表面上成键情况存在差异,使得锂/钠原子吸附及迁移行为受到影响.对于硅烯表面,与二硫化锡复合可以增强硅与锂/钠之间的成键作用,导致吸附能和迁移能垒降低,有利于促进锂/钠原子的吸附和迁移;而硼元素的引入虽能够通过新键的形成进一步降低吸附能,但会使迁移能垒升高.对于二硫化锡表面,两种材料的复合或在其中引入硼元素对锂/钠原子的成键情况影响较小,迁移能垒无明显变化.以上结果说明硅烯和二硫化锡的复合材料性能最佳,在硅烯表面上锂/钠原子的吸附和迁移更加容易,且二硫化锡面在增强对锂/钠原子吸附作用的同时较好地维持了它们的迁移能力. 展开更多
关键词 硅烯 二硫化锡 电极材料 碱金属原子吸附 第一性原理
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方铁锰矿Mn_(2)O_(3)作为正极材料的高比容量可充电水性锌离子电池
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作者 黄兰香 罗旭峰 +1 位作者 陈昶 何都益 《化学研究与应用》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期317-326,共10页
由于具有低成本、高安全性、组装简易方便等优点,水性可充电锌离子二次电池被认为是太阳能和风能的最佳储能装置,尤其是锌锰二次电池。目前,锰正极材料的研究较多集中在二氧化锰上,同时,也有关于Mn_(2)O_(3)的研究,但比容量及能量密度... 由于具有低成本、高安全性、组装简易方便等优点,水性可充电锌离子二次电池被认为是太阳能和风能的最佳储能装置,尤其是锌锰二次电池。目前,锰正极材料的研究较多集中在二氧化锰上,同时,也有关于Mn_(2)O_(3)的研究,但比容量及能量密度皆较低。本文合成了方铁锰矿Mn_(2)O_(3)并将其用于水性锌离子电池的正极材料,在0.2 C倍率下充放时,获得了475 mAh·g^(-1)的高比容量及637 Wh·kg^(-1)的高能量密度。Mn_(2)O_(3)在充放电过程中,具有两个氧化还原峰和两个充放电平台,分别对应H^(+)和Zn^(2+)的脱嵌反应,同时,由于H^(+)较Zn^(2+)半径小,更容易发生脱嵌反应,在大电流密度充放条件下,对容量的贡献率更大;在充电过程中,Mn_(2)O_(3)被逐渐氧化为ε-MnO_(2),+4价锰在放电过程中发生了两电子的转移,从而使其具有高比容量。 展开更多
关键词 可充电水性锌离子电池 方铁锰矿Mn_(2)O_(3) 高比容量
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碳纳米材料作为电子传输材料在钙钛矿太阳能电池中的应用研究进展
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作者 郑天 李虹禹 +5 位作者 张国键 唐贤锋 兰运春 王帅 袁蓓蕾 焦伟 《精细化工》 2025年第9期1857-1870,共14页
钙钛矿太阳能电池(PSCs)具有可溶液化加工、成本低、理论效率高等优点,已成为下一代太阳能电池的重点发展方向。长期稳定性和大规模生产是钙钛矿太阳能电池商业化的最大阻碍。碳纳米材料因其高的电子迁移率、可调费米能级和优异的稳定... 钙钛矿太阳能电池(PSCs)具有可溶液化加工、成本低、理论效率高等优点,已成为下一代太阳能电池的重点发展方向。长期稳定性和大规模生产是钙钛矿太阳能电池商业化的最大阻碍。碳纳米材料因其高的电子迁移率、可调费米能级和优异的稳定性等优势已成为提高器件效率和稳定性的理想材料。该文总结了包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯3种典型碳纳米材料作为电子传输材料在钙钛矿太阳能电池中的应用研究进展;分析了几种碳纳米材料对提升钙钛矿太阳能电池器件效率和稳定性所涉及的机理;最后,对碳纳米材料在钙钛矿太阳能电池领域的发展前景进行了展望,认为未来对于碳纳米材料的应用可聚焦于对其进行合理的结构修饰,以获得低成本、可溶剂化加工和具有丰富光电特性的新型碳纳米材料。 展开更多
关键词 钙钛矿太阳能电池 碳纳米材料 电子传输材料 研究进展 机理
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负载铁单原子的氮掺杂石墨烯体系中不同活性位点的氧还原反应/析氧反应催化性能
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作者 卫诗倩 田欣雨 +5 位作者 刘红 陈茂霞 唐凡 范强 范未峰 胡育 《无机化学学报》 2025年第9期1776-1788,共13页
基于第一性原理方法,通过在石墨烯中掺杂不同类型的氮(吡啶氮、吡咯氮、石墨氮)和负载铁单原子构建了Fe-N-C结构,并通过改变吡啶氮与铁单原子的配位数(x=3~6),研究了铁单原子、氮原子以及其旁边的碳原子分别作为活性位点时析氧反应(OER... 基于第一性原理方法,通过在石墨烯中掺杂不同类型的氮(吡啶氮、吡咯氮、石墨氮)和负载铁单原子构建了Fe-N-C结构,并通过改变吡啶氮与铁单原子的配位数(x=3~6),研究了铁单原子、氮原子以及其旁边的碳原子分别作为活性位点时析氧反应(OER)和氧还原反应(ORR)的反应机理。结果表明,氮掺杂和铁单原子负载均有利于提高石墨烯的OER/ORR活性,但在Fe-N-C中石墨氮旁边的碳原子是最佳的OER活性位点,而与吡啶氮形成四配位结构的铁单原子是最佳的ORR活性位点。 展开更多
关键词 氮掺杂石墨烯 铁单原子 氧还原反应 析氧反应 第一性原理
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