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SnS_(x)基钠离子电池负极材料研究进展
1
作者 高利冬 焦烨亮 +2 位作者 李刚 王开鹰 潘跃德 《化工新型材料》 北大核心 2025年第3期23-28,41,共7页
钠离子电池因其低成本、高效率和钠资源储量丰富被视为锂离子电池和铅酸电池在储能和低速电动车等应用领域极具潜力的替代品。高比容量长循环寿命钠离子电池电极材料的研究,对于高比能长寿命钠离子电池的发展具有重要意义。SnS_(x)由于... 钠离子电池因其低成本、高效率和钠资源储量丰富被视为锂离子电池和铅酸电池在储能和低速电动车等应用领域极具潜力的替代品。高比容量长循环寿命钠离子电池电极材料的研究,对于高比能长寿命钠离子电池的发展具有重要意义。SnS_(x)由于高的理论比容量(>1000mAh/g)以及独特的层状结构,被视为潜在的高性能钠离子电池负极材料,但也存在电导率低、首效低、充放电体积变化大等重要挑战。综述了SnS_(x)基钠离子电池负极材料的最新进展,主要包括五部分内容:(1)通过非原位XRD等表征技术,阐述储钠机理;(2)通过调控纳米结构提高比表面积,增加电极和电解质之间的接触面积;(3)与碳材料复合,提高材料整体的电子导电性以及缓冲电化学反应过程中的体积变化;(4)与其他金属硫化物形成异质结构,提供更多的氧化还原位点;(5)构建与其他金属碳化物、氧化物等纳米材料的协同体系,增强表界面反应动力学。最后,展望了SnS_(x)基材料储钠性能进一步优化的可行性。 展开更多
关键词 SNS SnS_(2) 钠离子电池 负极材料 复合材料 异质结构
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范德华铁磁体Fe_(3)GeTe_(2)反常霍尔效应调控研究 被引量：1
2
作者 吴凯乐 王峻山 +4 位作者 姜交林 柴倩 王钦 桑胜波 葛阳 《太原理工大学学报》 北大核心 2025年第1期106-113,共8页
【目的】磁性材料的本征磁矩可以引发反常霍尔效应,显著降低霍尔电阻,从而改善微纳电子器件热损弊端。二维范德华磁性材料在原子级厚度上展现了出色的铁磁特性与输运性能,可用于制备下一代低维自旋电子器件,在低功耗自旋电子学、量子计... 【目的】磁性材料的本征磁矩可以引发反常霍尔效应,显著降低霍尔电阻,从而改善微纳电子器件热损弊端。二维范德华磁性材料在原子级厚度上展现了出色的铁磁特性与输运性能,可用于制备下一代低维自旋电子器件,在低功耗自旋电子学、量子计算和光通信领域具有巨大的潜力。【方法】研究了块体Fe_(3)GeTe_(2)(FGT)的铁磁性和磁各向异性,制备了基于FGT的标准霍尔器件,并详细研究了不同温度和外加磁场方向下FGT纳米片的磁电输运性能。【结果】结果显示,块体FGT在低于居里温度(Tc=165 K)时,具有显著的面外磁易轴(H//c)。零磁场时,存在0.764Ω的反常霍尔电阻(20 K),并且,在140 K时减小到0.332Ω,证明了FGT具有随温度调控的反常霍尔效应;随着外加磁场方向改变,磁滞回环由接近矩形逐渐转变为扁平菱形,表明FGT磁化方向已由面外转变为面内,进一步验证了FGT具有本征的面外磁各向异性。最后,我们还计算了大磁场下(-6 T~6 T)FGT的载流子浓度(20 K时为2.5×10^(22)cm^(-3))和迁移率(20 K时为13.3 cm^(2)/(V·s))。 展开更多
关键词 范德华铁磁体 Fe_(3)GeTe_(2) 磁各向异性 反常霍尔效应 磁滞回线
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硅基底铜基材料电极制备及其储能特性研究
3
作者 张文磊 王伟恒 +3 位作者 柴宸宇 孙永娇 胡杰 李刚 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2023年第4期655-662,共8页
【目的】以过渡金属氧化物、硫化物、氢氧化物为代表的赝电容材料由于其良好的比电容容值、高功率密度和低成本等优势,被广泛用于宏观常规超级电容器的电极中。然而,当前对于过渡金属电极的研究多采用非常温下合成,辅以导电剂、粘合剂... 【目的】以过渡金属氧化物、硫化物、氢氧化物为代表的赝电容材料由于其良好的比电容容值、高功率密度和低成本等优势,被广泛用于宏观常规超级电容器的电极中。然而,当前对于过渡金属电极的研究多采用非常温下合成,辅以导电剂、粘合剂固定的加工工艺,制约了其在以硅基底为主的微型超级电容器(micro-supercapacitor,MSC)中的应用。【方法】在硅基底上沉积了钛集流体和铜薄膜,通过兼容微加工工艺的常温原位氧化法制备了氢氧化铜纳米线,并进一步通过浸泡硫化钠溶液实现了原位硫化。【结论】测试结果表明,在1 mA/cm^(2)的电流密度下,硅基底硫化铜的比电容为166.98 mF/cm^(2),较氢氧化铜电极提升了6.68倍,500次充放电循环后电容保持率为74.2%,展现了其在硅基微型超级电容器方面广阔的应用前景。 展开更多
关键词 硫化铜 氢氧化铜 硅基底 超级电容器 储能特性
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CdS纳米颗粒修饰黑色Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管用于高效光催化制氢研究
4
作者 汤振国 张楠 +2 位作者 刘晓燕 王开鹰 余志超 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期104-108,114,共6页
使用高效分级的半导体光催化剂进行光催化分解水产氢是解决目前面临的能源和环境危机的一个很有前景的策略。在这项工作中,通过阳极氧化法和NaBH 4氢化还原TiO_(2)纳米管阵列以及溶热法设计并制备立方稳态闪锌矿CdS NPs修饰于黑色Ti^(3+... 使用高效分级的半导体光催化剂进行光催化分解水产氢是解决目前面临的能源和环境危机的一个很有前景的策略。在这项工作中,通过阳极氧化法和NaBH 4氢化还原TiO_(2)纳米管阵列以及溶热法设计并制备立方稳态闪锌矿CdS NPs修饰于黑色Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管的三元复合光催化剂。从扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)的分析结果中可以确认CdS NPs在Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管中的负载情况。样品BTC-1∶1表现出较高的催化性能(氢气生成率为2.77mmol/(g·h),明显高于B-TiO_(2)和CdS,分别约13倍和3.6倍)。构建异质结可以拓宽可见光的响应范围,也可以分离电子-空穴对,同时保留较高的电子-空穴氧化还原电位用于光催化反应。该研究为制备高效光解水产氢材料提供了合理的设计。 展开更多
关键词 黑色TiO_(2)纳米管阵列 Ti^(3+) 缺陷 CdS纳米颗粒 异质结 光催化制氢
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二维CoNi-MOFs在高性能超级电容器中的应用
5
作者 张海亮 张果丽 +2 位作者 杨迎丽 李刚 贾晓霞 《化工新型材料》 北大核心 2025年第4期266-271,共6页
存在双金属耦合效应的二维金属有机骨架(MOFs)具有优秀的超级电容器性能。以2,6-萘二羧酸(2,6-NDC)为有机配体,钴和镍为金属中心,通过一步溶剂热法合成了二维纳米片结构的双金属CoNi-MOFs材料,用作赝电容型超级电容器储能材料。结果表明... 存在双金属耦合效应的二维金属有机骨架(MOFs)具有优秀的超级电容器性能。以2,6-萘二羧酸(2,6-NDC)为有机配体,钴和镍为金属中心,通过一步溶剂热法合成了二维纳米片结构的双金属CoNi-MOFs材料,用作赝电容型超级电容器储能材料。结果表明:CoNi-1∶1电极在0.5A/g时的比电容达到816.1F/g,具有最小电荷转移电阻为0.11Ω。将其与活性炭(AC)组装成混合型超级电容器CoNi-1∶1//AC后,电压窗口扩展到1.8V。在1A/g时,能量密度和功率密度分别为78.9Wh/kg和3591.3W/kg,展示出其在储能领域的广阔应用前景。 展开更多
关键词 超级电容器 金属有机骨架 二维纳米片 双金属耦合作用
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双电层电容器植物基活性炭研究进展 被引量：1
6
作者 潘跃德 赵乾瑞 +3 位作者 高利冬 郭力铭 李刚 王开鹰 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2022年第6期979-988,共10页
双电层电容器(EDLCs)是一种具有高功率密度、长循环寿命和宽温度区间的储能器件,在交通运输、微电网和物联网等领域具有广阔的应用前景。双电层电容器的正负极材料均采用一种具有发达孔隙结构、高比表面积和高振实密度的碳材料——活性... 双电层电容器(EDLCs)是一种具有高功率密度、长循环寿命和宽温度区间的储能器件,在交通运输、微电网和物联网等领域具有广阔的应用前景。双电层电容器的正负极材料均采用一种具有发达孔隙结构、高比表面积和高振实密度的碳材料——活性炭。植物因其丰富性、多样性和再生性等优点,被认为是最具潜力的活性炭制备原材料。对用于EDLCs的植物基活性炭进行了综述。首先简介EDLCs的性能优势以及基本工作原理和应用领域,并将应用于活性炭制备的植物原料分为农林植物、水生植物、果壳和植物基分子四类。然后,讨论高性能EDLCs对活性炭的基本要求,以及活性炭的制备方法和原理。其次,对植物基活性炭的制备和在EDLCs的应用进展进行了阐述,并讨论了植物基活性炭的催化石墨化相关进展。最后是进行总结,并展望了植物基活性炭应用于EDLCs的广阔前景和进一步研究方向。 展开更多
关键词 双电层电容器 植物 生物质 活性炭
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硫化锌/硫复合材料储钠性能研究
7
作者 焦烨亮 高利冬 +1 位作者 李刚 潘跃德 《太原理工大学学报》 2025年第4期687-693,共7页
【目的】硫基材料是一类极具潜力的高容量、低成本储钠材料;然而,其实际比容量和循环性能还有待提高。通过硫复合策略实现硫化锌容量和循环性能的显著提升,并对其低温环境下电化学性能进行探究。【方法】采用简单熔融法制备硫化锌/硫(Zn... 【目的】硫基材料是一类极具潜力的高容量、低成本储钠材料;然而,其实际比容量和循环性能还有待提高。通过硫复合策略实现硫化锌容量和循环性能的显著提升,并对其低温环境下电化学性能进行探究。【方法】采用简单熔融法制备硫化锌/硫(ZnS/xS,x=1,3,5,7)复合材料并对其储钠性能进行研究;以摩尔比1∶1制备得到的ZnS/1S展现出最优的倍率和循环性能。【结果】ZnS/1S在1 A·g^(-1)电流密度下实现406.5 mAh·g^(-1)的高容量及290次稳定循环。ZnS/1S在5和10 A·g^(-1)的高电流密度下分别循环690和1000次,比容量仍可高达200和160 mAh·g^(-1),甚至在-20℃的低温环境下,比容量也可高达200 mAh·g^(-1)。ZnS/1S//Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)全电池在0.5 A·g^(-1)电流密度下实现200 mAh·g^(-1)的高容量。ZnS/1S的优异电化学性能归因于ZnS和S的协同效应。本研究为硫基储钠材料的发展提供了新思路。 展开更多
关键词 硫化锌 硫 储钠 -20℃ 高容量
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表面改性ZnIn_(2)S_(4)纳米片及助催化剂MoS_(2)修饰提高其光催化性能 被引量：3
8
作者 刘晓燕 张楠 +3 位作者 汤振国 任鹏远 陈立影 余志超 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第S01期37-41,共5页
我们设计了一种具有丰富活性位点和高效电荷分离的MoS_(2)/ZnIn_(2)S_(4)光催化剂体系。首先采用低温回流法通过添加少量的柠檬酸钠对ZnIn_(2)S_(4)纳米片的尺寸进行调控从而制备了具有丰富活性位点ZnIn_(2)S_(4)纳米片。进一步通过简... 我们设计了一种具有丰富活性位点和高效电荷分离的MoS_(2)/ZnIn_(2)S_(4)光催化剂体系。首先采用低温回流法通过添加少量的柠檬酸钠对ZnIn_(2)S_(4)纳米片的尺寸进行调控从而制备了具有丰富活性位点ZnIn_(2)S_(4)纳米片。进一步通过简单的光辅助沉积法将不同质量MoS_(2)负载在ZnIn_(2)S_(4)纳米片表面合成MoS_(2)/ZnIn_(2)S_(4)复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS),紫外-可见漫反射(UV-vis DSR)和电化学性能测试等表征手段对材料的形貌、结构和性能进行分析。经研究发现,ZnIn_(2)S_(4)纳米片较块状ZnIn_(2)S_(4)具有丰富的活性位点,MoS_(2)/ZnIn_(2)S_(4)复合光催化剂较纯ZnIn_(2)S_(4)纳米片光催化剂而言,具备以下优异性能:光的吸收率和光电流强度明显提升,阻抗显著降低,光生载流子分离效率得到显著性增强。当MoS_(2)的质量比为3%时,在光源为AM1.5的300 W氙灯照射下,MoS_(2)/ZnIn_(2)S_(4)光催化剂的光解水平均产氢率达到最佳为17.346 mmol·g^(-1)·h^(-1),是纯ZnIn_(2)S_(4)纳米片析氢速率的3.35倍,是块状ZnIn_(2)S_(4)的13.55倍。在三次循环后,其性能保持在90%,具有良好的稳定性,因此构建MoS_(2)/ZnIn_(2)S_(4)光催化体系可有效提高单组分光催化剂ZnIn_(2)S_(4)光催化性能。 展开更多
关键词 硫铟化锌 二硫化钼 助催化剂 光催化制氢 低温回流法 光辅助沉积法 纳米片
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甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯在全固态电池中的应用
9
作者 李素丽 伍鹏 +3 位作者 肖益蓉 于佩雯 潘跃德 杨文 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3768-3775,共8页
固态聚合物电解质作为全固态聚合物锂离子电池的核心材料,目前面临的主要难点是电导率低、电化学稳定性差等题。基于聚合物电解质的锂离子传输机理,采用甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯和聚氧化乙烯制备出多支链固态聚合物电解质(PMEA@SSE),并... 固态聚合物电解质作为全固态聚合物锂离子电池的核心材料,目前面临的主要难点是电导率低、电化学稳定性差等题。基于聚合物电解质的锂离子传输机理,采用甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯和聚氧化乙烯制备出多支链固态聚合物电解质(PMEA@SSE),并以聚氧化乙烯固态电解质(PEO@SSE)作为对比样,对PMEA@SSE进行了傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、电化学阻抗谱(EIS)、线性扫描伏安法(LSV)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)以及全固态电池循环等测试和分析。结果表明,与PEO@SSE相比,PMEA@SSE具有更高的离子电导率(0.13 mS/cm vs.0.018 mS/cm,测试温度30℃),更宽的电化学窗口(4.2 V vs.3.8 V),以及更好的全固态电池循环稳定性(77次vs.31次循环,80%容量保持率,60℃下测试,0.1 C倍率,3.0~4.2 V电压范围)。本工作表明,甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯部分替代聚氧化乙烯是一种改进聚氧化乙烯这一经典固态聚合物电解质材料的可行策略,将为后续固态聚合物电解质新材料的开发提供有益参考。 展开更多
关键词 固态聚合物电解质 甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯 固态电池
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