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二维碳基材料在锂硫电池中的研究进展
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作者 徐婉琳 冯腾锐 +2 位作者 吴琪 夏杰桢 曹蓉 《材料导报》 北大核心 2025年第7期17-26,共10页
锂硫电池(Li-S电池)因其高能量密度和高比容量等优势被公认为是极具前景的先进储能系统之一。但Li-S电池由于复杂的电化学反应机制,仍存在许多未被解决的难题,例如穿梭效应、过高的电化学能垒、硫的低导电性以及硫阴极体积变化等。这些... 锂硫电池(Li-S电池)因其高能量密度和高比容量等优势被公认为是极具前景的先进储能系统之一。但Li-S电池由于复杂的电化学反应机制,仍存在许多未被解决的难题,例如穿梭效应、过高的电化学能垒、硫的低导电性以及硫阴极体积变化等。这些问题导致锂硫电池的实际库仑效率低下、真实容量不能达到理论预期、循环稳定性难以满足使用需求,使得锂硫电池至今未能商业化。而设计合理的电池正极材料,优化功能性隔膜是较为可行的途径。二维碳基材料具有丰富的物理、化学以及电化学性质,具备非常高的可调控性。得益于这些优势,二维碳基材料在锂硫电池中逐渐得到广泛应用。本文综述了包括石墨烯、二维缺陷碳基材料、非金属掺杂碳基材料、金属掺杂碳基材料、非金属碳化物和金属碳化物等多种二维碳基材料在锂硫电池中的研究进展和性能表现,总结了目前仍然存在的一些问题,并对其未来的发展进行了展望。 展开更多
关键词 锂硫电池 二维碳基材料 穿梭效应 导电性 改性
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过渡金属二硫化物基异质结构材料的电催化析氢研究进展
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作者 廖漫华 吴琪 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期512-522,共11页
贵金属铂(Pt)基催化剂在析氢反应(HER)中表现出卓越的催化性能,但由于其价格昂贵且地球储量较少限制了商业化使用。目前,以过渡金属二硫化物(TMD)为基底的异质结构因其界面间的相互作用,展现出优异的HER性能,被认为是贵金属催化剂的理... 贵金属铂(Pt)基催化剂在析氢反应(HER)中表现出卓越的催化性能,但由于其价格昂贵且地球储量较少限制了商业化使用。目前,以过渡金属二硫化物(TMD)为基底的异质结构因其界面间的相互作用,展现出优异的HER性能,被认为是贵金属催化剂的理想替代。基于以上背景,本文讨论了在酸性、碱性及全pH条件下,TMD基异质结构的最新进展。着重论述了不同TMD基异质结构材料的构建思路、制备方法及提升材料析氢性能的策略。最后总结了TMD基异质结构材料优异性能的内在机制,并对此类催化剂未来的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 电解水 析氢反应 过渡金属二硫化物 异质结构
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单原子催化剂在电化学合成氨中的理论研究进展 被引量:3
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作者 曹蓉 夏杰桢 +3 位作者 廖漫华 赵路超 赵晨 吴琪 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期9-23,共15页
传统Haber-Bosch工艺合成氨需要大量的能源消耗和复杂的工厂基础设备。在可再生能源的推动下,将氮气电化学还原为氨被认为是替代Haber-Bosch工艺最有效的方法,这在科学界引起了极大的关注。然而,这个过程受到氨产量和法拉第效率低的影响... 传统Haber-Bosch工艺合成氨需要大量的能源消耗和复杂的工厂基础设备。在可再生能源的推动下,将氮气电化学还原为氨被认为是替代Haber-Bosch工艺最有效的方法,这在科学界引起了极大的关注。然而,这个过程受到氨产量和法拉第效率低的影响,因此开发更有效的电催化剂对其实际应用至关重要。在之前报告的催化剂中,单原子催化剂(SACs)在高效利用原子和不饱和配位方面表现出显著优势,这为优化催化剂性能提供了巨大的空间。文章综述了单原子催化剂在电化学合成氨中的理论研究,详细分析了贵金属催化剂、非贵金属催化剂和非金属催化剂这3类单原子催化剂的性能表现,旨在为电化学合成氨技术的发展提供理论参考。 展开更多
关键词 单原子催化剂 电化学合成氨 反应机制 催化剂活性 催化剂载体
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