EAGER: Laser Condensation of Graphene/Silicon Nanocomposites for Enhanced Electrochemical Properties

EAGER:激光凝聚石墨烯/硅纳米复合材料以增强电化学性能

基本信息

  • 批准号:
    1741100
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-06-01 至 2018-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Graphene-based composites (combinations of graphene and nanoparticles) are being adopted for versatile applications in field-effect transistors, sensors, supercapacitors, solar cells, Li-ion batteries, photocatalysts, and photoconductors. However, the performance of graphene composites is often plagued by the highly disordered microstructure, aggregation of nanoparticles, and loosely connected interfaces between graphene and nanoparticles. This EArly-concept Grant for Exploratory Research (EAGER) project seeks to elucidate the underlying mechanisms of enhanced electrochemical properties of graphene/silicon nanocomposites in their battery application through controlled laser processing. The laser assisted synthetic study will be complemented by theoretical modeling that seeks to predict the observed behavior. The educational activities associated with this project focus on hands-on outreach activities for middle school students on battery technology, coordinated through the Women in Engineering program at Purdue University.The overall goal of this research is to manufacture graphene/silicon nanocomposites by laser processing and understand the electrochemical behavior through atomistic modeling and electrochemical tests. Laser processed graphene/silicon nanoparticles display advantages in mechanical stability, material uniformity, and low contact resistance at graphene/nanoparticle interfaces. To develop a fundamental understanding of laser processing and the resulting properties, the research plan has two major objectives. The first objective is to study the interfacial engineering of laser processed nanocomposites through experiments and modeling. The second objective is to understand the electrochemical behaviors of graphene/silicon nanocomposites by performance tests, such as charging/discharging cycle stability and rate performance. The research will determine the optimum processing conditions for the enhanced electrochemical performance of graphene/silicon nanocomposite. The knowledge gained from this work will facilitate the manufacture of graphene based nanocomposites and contribute to the development of energy-storage materials.
石墨烯基复合材料(石墨烯和纳米颗粒的组合)正在被广泛应用于场效应晶体管、传感器、超级电容器、太阳能电池、锂离子电池、光催化剂和光电导体等领域。然而,石墨烯复合材料的性能常常受到高度无序的微观结构、纳米粒子聚集以及石墨烯与纳米粒子之间连接松散的界面的困扰。 这个早期概念探索性研究资助(EAGER)项目旨在阐明通过受控激光加工增强石墨烯/硅纳米复合材料在电池应用中电化学性能的基本机制。激光辅助合成研究将得到旨在预测观察到的行为的理论模型的补充。与该项目相关的教育活动重点是为中学生提供有关电池技术的实践推广活动,并通过普渡大学的女性工程项目进行协调。这项研究的总体目标是通过激光加工和制造石墨烯/硅纳米复合材料。通过原子建模和电化学测试了解电化学行为。激光加工的石墨烯/硅纳米颗粒在石墨烯/纳米颗粒界面的机械稳定性、材料均匀性和低接触电阻方面表现出优势。为了对激光加工及其产生的特性有一个基本的了解,该研究计划有两个主要目标。第一个目标是通过实验和建模研究激光加工纳米复合材料的界面工程。第二个目标是通过性能测试了解石墨烯/硅纳米复合材料的电化学行为,例如充放电循环稳定性和倍率性能。该研究将确定增强石墨烯/硅纳米复合材料电化学性能的最佳加工条件。从这项工作中获得的知识将有助于石墨烯基纳米复合材料的制造,并有助于储能材料的开发。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Graphene/PbS-Quantum Dots/Graphene Sandwich Structures Enabled by Laser Shock Imprinting for High Performance Photodetectors
  • DOI:
    10.1021/acsami.7b14468
  • 发表时间:
    2017-12-27
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Nian, Qiong;Gao, Liang;Cheng, Gary J.
  • 通讯作者:
    Cheng, Gary J.
Defects Mediated Corrosion in Graphene Coating Layer
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Lei, Jincheng;Hu, Yaowu;Zhao, Kejie
  • 通讯作者:
    Zhao, Kejie
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  • 通讯作者:
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了