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石墨烯前沿最新综述精选


来源:中国粉体网   三昧

[导读]  石墨烯前沿最新综述精选。

中国粉体网讯  石墨烯前沿最新综述精选。


大连化物所石墨烯气凝胶应用于高体积比能量锂硫电池研究获进展


中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件创新特区研究组研究员吴忠帅团队发展了一种三维石墨烯/纳米碳管多孔气凝胶材料,并将其应用于锂硫电池的硫单质载体和中间层一体化正极,获得高体积能量密度和优异循环稳定性的锂硫电池。相关研究成果发表在《纳米能源》(Nano Energy)上。


 


该一体化正极材料具有高的压实密度、优异导电性、良好的机械柔性,不仅实现了高的体积硫载量(1.64g/cm3),显著提高了锂硫电池的体积能量密度(1615Ah/L),而且有效地抑制了多硫化物穿梭的效应。在2C的大电流密度的条件下,电池能够稳定循环500圈,且容量几乎没有衰减,表现出优异的循环稳定性。这种硫单质载体和中间层一体化正极结构的设计策略为构建高体积能量密度、长循环寿命的锂硫电池提供了新的思路。


Small Methods:面向能源领域的石墨烯可控生长和结构调控


中国科学院化学研究所于贵研究员课题组在Small Methods上发表了题为“Recent Advances in Growth and Modification of Graphene〣ased Energy Materials: From Chemical Vapor Deposition to Reduction of Graphene Oxide”的综述文章,系统分析了近年来化学气相沉积法和氧化还原法制备的石墨烯运用在不同能源器件中(太阳能电池、锂离子电池、超级电容器以及电催化水分解)的性能差异。



该文章首先概述了化学气相沉积和氧化还原法所制备的石墨烯的差别;同时解释了采用这两种方法作为案列的原因。以量化的方式对比说明这两种方法制备的石墨烯在能源器件中引起的性能差异,并且介绍了一些高效的石墨烯修饰(堆叠、掺杂、复合和3D结构)技术以抵消相应制备方法所引入的缺陷。对这两种方法制备的石墨烯的相似之处做了简单介绍,指出其在柔性供能器件领域的突破。最后,对石墨烯在能源领域的应用做了总结和展望,提出现阶段制备的石墨烯在能源领域应用的问题,并尝试给出可能的解决方法。基于该综述的归纳和阐述,作者希望能为从事石墨烯合成、电池、电催化等相关领域的工作者提供有价值的指导,从而进一步促进石墨烯基能源材料的合理制备和高效广泛应用。


中南大学郑俊超团队在《Advanced Energy Materials》发布最新科研成果


中南大学冶金与环境学院郑俊超团队在国际顶级期刊《Advanced Energy Materials》(IF=21.875,JCR一区)上,以“Graphene Wrapped FeSe2Nano㎝icrospheres with High Pseudocapacitive Contribution for Enhanced Na㊣on Storage”为题,首次报道了一种石墨烯弥散嵌布在电极材料硒化亚铁中,并形成一种毛刺球状的纳微结构球体,将其应用于钠离子电池中,研究发现这种结构非常有利于带电粒子的迁移,并且这种特殊结构引起的高赝电容特性,能极大的提升材料的倍率性能和循环稳定性,这一研究对设计新型大倍率充放电材料具有一定的指导意义。


耐1000℃高温抗-269℃极寒 南开大学团队研获石墨烯“太空海绵”


南开大学化学学院陈永胜教授团队研获了一种新型三维石墨烯材料,可在4K(约-269℃)深低温到1273K(约1000℃)高温区间保持良好的稳定性和高弹性。这种新型“太空海绵”在极端条件下的生产与实验、航天装备制造等领域具有良好应用前景。日前,介绍该成果的论文发表于国际知名学术刊物《科学进展》(Science Advances)上。


三维石墨烯材料的制备及微观结构


该团队研获的三维石墨烯材料,由无序排列的单层石墨烯片通过共价键化学交联而构成,在低至液氦温区的极端低温条件下具有与室温下相同的力学性能,包括高度可回复的超级弹性,不变的杨氏模量(描述固体材料抵抗形变能力的物理量),近零泊松比(反映材料横向变形的弹性常数)以及出色的抗疲劳性能。团队研究人员指出,目前,尚无任何其他材料具有此种低温超级弹性性能以及4K至1273K温度范围内不受温度影响的弹性及力学性能的报道。


石墨烯又一重磅研究:助力甲状腺结节治疗,拓展临床新应用


4月28日,由烯旺新材料科技股份有限公司主办的医疗战略研讨会暨新品发布会上,发布了一项针对甲状腺结节治疗的石墨烯温热疗法研究成果,结果显示,石墨烯热疗法可缩小良性甲状腺结节的最大直径和最大横截面面积,对甲状腺功能无明显影响,具有良好的应用前景,该研究结果发表在《中国医学物理学杂志》上。 


该研究收纳了来自保定市第一医院体检科检出的甲状腺结节患者共97例(男28例,女69例)。研究结果显示,在对治疗组使用石墨烯护颈带进行120天的治疗观察后,对照组对比实验前后的结节最大直径与最大横截面面积,差异无统计学意义(P>O.05),而治疗组的甲状腺最大直径减小0.17±0.13cm,甲状腺结节最大横截面积减小0.41±0.45cm,差异有统计学意义(P<0.05)。


半导体所等在石墨烯上外延深紫外LED研究中取得新进展


中国科学院半导体研究所照明研发中心与北京大学纳米化学研究中心、北京石墨烯研究院刘忠范团队合作,开发出了石墨烯/蓝宝石新型外延衬底,并提出了等离子体预处理改性石墨烯,促进AlN薄膜生长实现深紫外LED的新策略。通过DFT计算发现,等离子体预处理向石墨烯中引入的吡咯氮,可以有效促进AlN薄膜的成核生长。在较短的时间内即可获得高品质AlN薄膜,其具有低应力、较低的位错密度,深紫外LED器件表现出了良好的器件性能。


 

石墨烯上AlN成核示意图及深紫外LED器件结果


同时,魏同波与刘忠范团队合作提出了石墨烯/NPSS纳米图形衬底外延AlN的生长模型,理论计算和实验验证了石墨烯表面金属原子迁移增强规律,石墨烯使NPSS上AlN的合并时间缩短三分之二,同时深紫外LED功率得到明显提高,使深紫外光源有望成为石墨烯产业化的一个突破口。


此外,针对深紫外发光器件中p型掺杂国际技术难题,刘志强提出了缺陷共振态p型掺杂新机制,该方法基于能带调控,获得高效受主离化率的同时,维持了较高的空穴迁移率,实现了0.16 Ω.cm的p型氮化镓电导率,为后续石墨烯在深紫外器件透明电极中的应用奠定基础。


资料来源:大连化学物理研究所、materials views china、生物谷、中南大学、南开新闻网、中国科学院


(中国粉体网编辑整理/三昧)


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