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哈工大周薇薇副教授團隊在二維材料的宏量制備領(lǐng)域取得重大進展
2018-09-13  來源:中國聚合物網(wǎng)
關(guān)鍵詞:二維材料 宏量制備

  在國家自然科學基金和泰山學者項目支持下,哈爾濱工業(yè)大學威海校區(qū)材料科學與工程學院周薇薇副教授團隊在二維材料的宏量制備領(lǐng)域取得重要進展。研究成果以Mass Production of Large-sized, Nonlayered 2D Nanosheets: Their Directed Synthesis by A Rapid “Gel-Blowing” Strategy, and Applications in Li/Na Storage and Catalysis (大尺寸、非層狀二維納米片的大規(guī)模生產(chǎn):基于凝膠-膨脹策略的合成及其在鋰/鈉離子電池和催化領(lǐng)域的應(yīng)用)為題發(fā)表在國際頂級期刊《Advanced Materials》上。

  近幾年來,二維結(jié)構(gòu)的納米材料由于其獨特的物理、結(jié)構(gòu)特性及其在光電子、場效應(yīng)管、能源轉(zhuǎn)換和存儲等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用,吸引了研究人員的廣泛興趣。但是,目前二維材料的制備方法主要分為氣相法和液相法,但是均存在一定的缺點,如化學氣相沉積法成本高、產(chǎn)量低,液相法很難獲得大尺寸的二維納米片,且后續(xù)需要繁瑣的純化處理。此外,上述方法大多局限于層狀二維材料的合成。

  研究團隊受到中國傳統(tǒng)民間藝術(shù)“吹糖人”的啟發(fā),提出了一種全新的“凝膠-膨脹”策略并合成出包括二維的金屬氧化物、二維的氮摻雜碳、二維金屬氧化物/氮摻雜碳以及二維金屬/氮摻雜碳等在內(nèi)的13種二維材料。首先通過溶膠-凝膠過程得到類似于“糖漿”的粘稠狀凝膠,之后通過快速加熱產(chǎn)生的大量氣體將凝膠“吹”成超薄的二維納米片,可以實現(xiàn)非層狀二維材料的量產(chǎn),且無需后續(xù)的純化處理。“凝膠-膨脹”策略綜合了氣相法和液相法的優(yōu)點,所得納米片質(zhì)量高、成分均勻,厚度可達2-3 nm,直徑可達100 μm。該方法具有普適性,通過選擇合適的金屬前驅(qū)體和煅燒條件,可以合成出更多的二維材料。所得二維納米片在鋰離子電池、鈉離子電池和電催化等領(lǐng)域均表現(xiàn)出非常優(yōu)異的性能。此項研究成果得到審稿人的充分肯定和高度評價。

  哈爾濱工業(yè)大學威海校區(qū)為本論文的第一單位,周薇薇副教授溫廣武教授為本論文的共同通訊作者。此外,團隊在金屬有機框架材料(MOFs)在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用也取得了進展,相關(guān)成果于今年初以封面文章的形式發(fā)表在Journal of Materials A, 2018, 6, 2974上。

  文獻信息:Mass Production of Large‐Sized, Nonlayered 2D Nanosheets: Their Directed Synthesis by a Rapid “Gel‐Blowing” Strategy, and Applications in Li/Na Storage and Catalysis (Advanced Materials, 2018, 1803569. DOI: 10.1002/adma.201803569)

  文獻鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201803569

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