Cu/还原氧化石墨烯光催化复合材料的制备及其光催化性能

以乙酸铜和氧化石墨烯（GO）为原料,抗坏血酸为还原剂,采用液相化学法合成Cu/还原氧化石墨烯（Cu/RGO）复合材料。通过XRD、SEM、TEM、FTIR和Raman对材料结构及形貌进行表征,并考察Cu/RGO复合材料在H₂O₂辅助作用下对亚甲基蓝（MB）的光催化作用。结果表明：Cu颗粒均匀分布在RGO片层上,相比于纯Cu,Cu/RGO复合材料的光催化性能明显提高,Cu/RGO复合材料用量为0.06 g/L时,对MB显示出最佳的催化效果,200 min内脱色率达到了92.5%,经过5次循环后脱色率仍有88.0%以上。     

二维纳流体通道的构建及其性质和应用

二维材料由于其大的比表面积、高度各向异性、大纵横比等独特性质而被人们广泛研究。由二维材料组装形成的层状薄膜的层间可作为离子选择性传输通道,利用这种特性能够实现可控的离子筛分及能量转换;另外,离子在通道中的传输行为还受到二维材料结构和表面化学的影响。以几种代表性的二维材料为例,阐述了二维纳流体通道的组装、结构、离子传输性质及其调控策略等研究现状,重点对二维纳流体通道在能量储存及转换和离子筛分领域的应用研究做了详细介绍,并对二维纳流体通道在实际应用过程中所面临的关键科学问题进行了提炼和总结,指出了目前限制二维纳流体通道应用的症结所在,同时提出了相应的解决策略。最后,对二维纳流体通道在实际应用中的发展前景进行了展望。     

石墨烯基宏观体:制备、性质及潜在应用

石墨烯基宏观体材料是由石墨烯片层组装构建而成的宏观形态的新型碳质材料,不仅保持了石墨烯片层良好的物理化学性质,同时具有可调控的微纳织构和宏观形态。笔者综述了石墨烯基宏观体的不同宏观形态和构建方法,并着重对自组装方法进行了详细介绍;讨论了石墨烯基宏观体的物化性质,并着重对其在能源储存和转化、催化、生物医学等方面的潜在应用进行了展望;最后对石墨烯基宏观体研究中的挑战以及实际应用前景进行了评述,指出不同维度组装、构建宏观体结构和相关材料是石墨烯走向实际应用的有效手段。     

通过pH值调控的氧化石墨烯片层尺寸、表面化学和电化学性质(英文)

通过调节氧化石墨烯水溶胶的pH值,可以得到尺寸和表面化学性质可控的氧化石墨烯片层。由于氧化石墨烯片层上的羧基在酸性条件下质子化,而在碱性条件下部分被脱除,因此可以通过调控氧化石墨烯水溶胶的pH值对具有不同片层大小和官能团的氧化石墨烯进行筛选。研究发现,羧基的存在可提高氧化石墨烯的电化学活性,而且较大的片层也同样有利于电化学活性的提高。另外,氧化石墨烯对H2O2的检测具有较高的活性,因而在生物传感器上具有广阔的应用前景。     

二维蒙脱土-碳纳米管交联多孔网络中间层对多硫化物穿梭的抑制作用（英文）

将一维碳纳米管(CNT)和二维蒙脱土(MMT)纳米片复合并用于修饰商用聚丙烯(PP)隔膜。得益于碳纳米管的高电子导电性，以及MMT对多硫化物(LiPS)的强吸附能力和低的锂离子传输势垒，所得的交联多孔CNT-MMT复合阻挡层具有优异的结构稳定性和高的锂离子传输能力，表现出抑制LiPS穿梭的性能，因此实现了高硫利用率。结果表明，该复合阻挡层修饰的PP隔膜有效提升了锂硫电池的锂离子扩散系数、放电比容量和循环稳定性。所组装锂硫电池的0.1 C初始放电比容量为1 373 mAh g^-1，且具有良好的循环稳定性，在1 C下经500次循环后其每圈容量衰减率仅为0.062%。     

多级孔碳在锂硫电池正极中的研究进展

锂硫电池因其理论能量密度高、原材料丰富、成本低廉等优点而受到广泛关注。然而硫正极电导率低、体积膨胀、以及脱嵌锂过程中多硫化物产生的穿梭效应等问题限制了锂硫电池的商业化应用。其采用导电材料作为硫载体,一方面可缓解体积膨胀,另一方面可改善正极导电性,同时一定程度上限制多硫穿梭。多级孔碳由于具有导电性优良、结构稳定、孔径及形貌可控等优点,被认为是一种理想的硫载体。从锂硫电池的发展背景出发阐述了多级孔碳作为硫载体的研究意义,首先介绍了多级孔碳材料的制备方法如硬模板法、软模板法和活化法等,进一步介绍了碳材料中的微孔、介孔及大孔在锂硫电池中提升导电性、稳定结构和抑制多硫穿梭效应的作用机理,最后对多级孔碳作为硫载体推进锂硫电池的发展前景进行了展望。     

S/MCNT/Fe3O4正极材料制备及电化学性能研究

锂硫电池因具备高的理论能量密度而引起研究者的广泛关注,但是其实际能量密度仍受限于硫的低电导率及其中间产物多硫化物的“穿梭效应”等因素。为解决以上问题,通过熔硫法将正极活性物质硫负载于多壁碳纳米管的多孔网络骨架中,进一步通过研磨法将其与极性氧化物四氧化三铁复合,制得硫/多壁碳纳米管/四氧化三铁（S/MCNT/Fe₃O₄）正极材料。基于该正极材料组装的锂硫电池,在1C倍率下具有高达908.6 mA·h/g的初始放电比容量,循环250圈后每圈容量衰减率为0.2%,平均库伦效率约为99%,当倍率提高到3C时仍具有636.5 mA·h/g的比容量,表现出优良的倍率性能。