塔尔萨商量院在高质量最棒电容器质感构筑及选取方面获得进展,湖北大学教学孙志鹏来新疆生物化学斟酌所作学术报告

10月27日,新疆大学应用化学研究所教授孙志鹏应邀访问中国科学院新疆理化技术研究所并进行学术交流。

威澳门尼斯人娱乐场,近期,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所环境与能源纳米材料中心在高性能超级电容器材料构筑及应用方面取得新进展。相关研究成果以全文形式在Journal
of Materials Chemistry A
(J. Mater. Chem. A 4 17080-17086)上发表。

访问期间,孙志鹏作了题为“超级电容器用多孔结构电极材料的构筑及其超电容性能的研究”的学术报告。报告中,孙志鹏从常规能源资源有限性和不可再生性和使用过程中带来的环境污染问题入手,介绍了新能源的种类、特点和优势。随后,他从新能源使用过程中所需要的功能材料的角度,介绍了超级电容器的概念、分类和最新研究进展。最后,介绍了其团队在超级电容器领域的研究成果,包括基于三维多孔镍基底的纳米阵列电极材料;三维多孔氧化钴/石墨烯复合材料的水热制备及其超电容器性能研究;多孔结构钴酸镍/含氮石墨烯复合材料的设计和低温固相反应制备。

超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一类新型储能器件,由于具有高能量密度、长循环使用寿命、快速充放电等优点,是电化学储能领域的研究热点。根据储能机制,超级电容器主要分为基于碳材料的双电层电容器和基于金属/氧化物的赝电容电容器两类。一般来说,碳材料主要依靠电极表面的电荷层进行储能,而Ru、Mn、Ti、Ni、Co等金属氧化物/氢氧化物主要通过可逆的氧化还原电荷转移来实现电化学储能。其中Ni、Co等过渡金属氧化物/氢氧化物由于具有高理论电容和低成本的优势,是实现超级电容器大规模应用的理想材料,但较差的导电性和循环稳定性限制了其在高倍率充放电条件下性能的充分发挥。

此外,孙志鹏与资源化学研究室研究员张亚刚及其团队科研人员及研究生进行了学术探讨,就有关三维多孔碳材料(介孔碳、石墨烯、碳纳米管等)的合成功能、修饰及其在锂离子电池和超级电容器领域的应用等方面给出了指导性建议。

为克服上述缺点,相关研究人员以NaCl晶体为多孔结构模板,葡萄糖为碳源,在高温下与Co、Ni盐同时热解,成功构筑出一种超细镍钴合金纳米粒子负载的三维多孔石墨碳复合材料(3D
Ni–Co@PGC)。采用上述方法所构筑的复合材料具有高的比表面,有利于反应活性位的充分暴露;同时,多孔结构有助于电化学反应过程中的传质;所形成的超细Ni-Co合金纳米粒子一方面可直接作为电流集流体,另一方面,在碱性电解质中其表面可活化为相应的金属氧化物/氢氧化物作为反应活性位点。综合以上优点,所制备的材料同时兼具双电层电容和贋电容储能能力,展现出较高的电容器应用性能和循环稳定性。该研究成果为设计高能量密度和循环稳定性的储能材料提供了新的研究思路。

孙志鹏,现任新疆大学应用化学研究所教授,在Small, Nanoscale, J. Power
Sources,
Nanotechnology
等国际著名学术期刊上发表论文20余篇,研究论文单篇最高引用达180次,获得国家专利授权7项。

该工作得到中科院百人计划、国家自然科学基金和国际创新团队项目的资助。

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