晶格无序度可控纳米结构的制备及其电化学储能机理研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51702188
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:24.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0208.无机非金属能量转换与存储材料
- 结题年份:2020
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2020-12-31
- 项目参与者:王琦; 吴楠楠; 曹会丽; 王申雨;
- 关键词:
项目摘要
The current research of supercapacitor electrode materials are focus in nanocrystalline materials, but nanocrystalline materials are facing the problems of difficult to expand or shrink and ion diffusion anisotropy characteristics, which restrict the cycle life and high-rate charging/discharging performance of supercapacitor. Moreover, the high synthetic temperature in conventional process usually leads to the increase of cost and the complexity of production, which hinders its practical application. By taking the advantages of isotropic, free volume, multi active site structure, amorphous nano materials can maintain structural stability and improve the adsorption and the transport efficiency of electrolyte ions in the charge/discharge process, thus having great potential as electrode material. This project aims to fabricate active materials with controllable lattice disorder for supercapacitor through two approaches: “Bottom-up”(synthesis) and “Top-down”(amorphization). The research interest mainly focus in the controllable synthesis of structure with lattice disorder and its regulating mechanism; the exploration of thermodynamic and kinetic models for electrons and ions in structures with or without disorder and at their interfaces; and finally achieving supercapacitors with high energy density, high power density, long cycle life and high-rate charging/discharging performance. In this project, we concentrate on the application of amorphous structure as active material in supercapacitor and expand the material category and theoretical basis of supercapacitors, which have important theoretical value and great industrial prospect.
目前超级电容器活性材料的研究主要集中于纳米晶材料,但纳米晶材料具有离子扩散各向异性且结构上难以扩张或收缩,削弱了超级电容器的循环寿命和快速充放电性能,再加之其较复杂的高温合成工艺,使纳米晶材料基超级电容器在应用推广中出现瓶颈。非晶纳米材料具有各向同性、自由体积大、活性位点多等结构优点,在充放电过程中可很好地保持结构稳定性并提高电解液离子的吸附及传输效率,作为电极材料具有巨大的潜力。本项目将采用“自下而上”纳米合成和“自上而下”晶格无序化处理的途径制备晶格无序度可控的超级电容器活性材料,重点研究晶格无序度结构的可控制备及其调控机制,探索充放电过程中电子和电解液离子在无序结构、有序结构以及二者界面的热力学和动力学模型,开发能量密度和功率密度双高、循环寿命长、快速充放电性能好的超级电容器。本项目聚焦具有晶格无序度的纳米电极材料,拓展了超级电容器的材料范畴和理论模型,具有重要的理论价值和工业前景。
结项摘要
目前超级电容器活性材料的研究主要集中于纳米晶材料,但纳米晶材料具有离子扩散各向异性且结构上难以扩张或收缩,削弱了超级电容器的循环寿命和快速充放电性能,再加之其较复杂的高温合成工艺,使纳米晶材料基超级电容器在应用推广中出现瓶颈。非晶纳米材料具有各向同性、自由体积大、活性位点多等结构优点,在充放电过程中可很好地保持结构稳定性并提高电解液离子的吸附及传输效率,作为电极材料具有巨大的潜力。本研究以“晶格无序结构可控制备”为指导思想,设计并研制了一系列具有优异电化学性能的材料体系。针对超级电容器,开发了具有表面无序结构的三维多孔TiO2/Ti复合材料,研究了具有电化学诱导晶体结构转变行为的尖晶石型材料体系(MgMn2O4和Co3O4),并开发了两种基于复合结构(聚吡咯包覆Fe2O3纳米管和Co2V2O7纳米笼负载石墨烯)的高性能超级电容器。针对无酶电化学传感,研究了表面无序改性对选择性晶面暴露CeO2纳米晶过氧化氢电化学传感性能的作用机理,构建了基于Cu2O选择性负载BiOI纳米片和N掺杂石墨烯包覆Ni/NiO两种复合电极材料。利用晶格无序结构综合调控材料的晶体结构和电子结构,获得优秀的电化学传感性能。通过系统的测试和理论分析,研究了微观界面处的载流子热力学和动力学过程,揭示了晶格无序度对材料电化学性能的影响机制,为设计新型高效的电化学材料体系提供了理论指导。本研究关于高效电化学材料体系及器件的研究,将为新型优质电化学储能和传感器件的研发提供有力的技术支持和理论指导。
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(12)
Synthesis of MOF-derived Fe7S8/C Rod-like Composites by Controlled Proportion of Carbon for Highly Efficient Electromagnetic Wave Absorption.
通过控制碳比例合成 MOF 衍生的 Fe7S8/C 棒状复合材料以实现高效电磁波吸收
- DOI:10.1016/j.compositesa.2020.106246
- 发表时间:2020
- 期刊:Composites Part A: Applied Science and Manufacturing
- 影响因子:--
- 作者:Yunfei Yang;DongmeiXu;Longfei Lyu;Fenglong Wang;Zhou Wang;Lili Wu;Wei Liu;Jiurong Liu
- 通讯作者:Jiurong Liu
One-dimensional MnO@N-doped carbon nanotubes as robust dielectric loss electromagnetic wave absorbers
一维MnO@N掺杂碳纳米管作为坚固的介电损耗电磁波吸收剂
- DOI:10.1016/j.cej.2020.128295
- 发表时间:2021
- 期刊:Chemical Engineering Journal
- 影响因子:15.1
- 作者:Dongmei Xu;Yunfei Yang;Longfei Lyu;Ancheng Ouyang;Wei Liu;Wang Zhou;Wu Lili;Fan Yang;J. B. Liu;Fenglong Wang
- 通讯作者:Fenglong Wang
Supercapacitive performance of TiO(2) boosted by a unique porous TiO(2)/Ti network and activated Ti(3).
独特的多孔 TiO2/Ti 网络和活化 Ti3 增强了 TiO2 的超级电容性能
- DOI:10.1039/c8ra10671a
- 发表时间:2019-03-06
- 期刊:RSC advances
- 影响因子:3.9
- 作者:
- 通讯作者:
Facile fabrication of Ni embedded TiO2/C core-shell ternary nanofibers with multicomponent functional synergy for efficient electromagnetic wave absorption
轻松制备镍嵌入的TiO2/C核壳三元纳米纤维,具有多组分功能协同作用,可有效吸收电磁波
- DOI:10.1016/j.compositesb.2020.108343
- 发表时间:2020-11-01
- 期刊:COMPOSITES PART B-ENGINEERING
- 影响因子:13.1
- 作者:Qiao, Jing;Zhang, Xue;Liu, Jiurong
- 通讯作者:Liu, Jiurong
Polypyrrole-coated Fe2O3 nanotubes constructed from nanoneedles as high-performance anodes for aqueous asymmetric supercapacitors
由纳米针构建的聚吡咯涂层 Fe2O3 纳米管作为水性不对称超级电容器的高性能阳极
- DOI:10.1039/d0dt01242d
- 发表时间:2020-07-28
- 期刊:DALTON TRANSACTIONS
- 影响因子:4
- 作者:Le, Kai;Gao, Mengjiao;Liu, Jiurong
- 通讯作者:Liu, Jiurong
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其他文献
废钢预热过程中的氧化脱碳特性及其对熔化行为的影响
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- 期刊:材料热处理学报
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- 作者:陈爽;汪宙;武聪聪;刘海涛;李继文;晁霞
- 通讯作者:晁霞
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- 期刊:热加工工艺
- 影响因子:--
- 作者:刘海涛;田安福;黄运红;王维;汪宙;朱新伟
- 通讯作者:朱新伟
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