私密直播全婐app免费大渔直播,国产av成人无码免费视频,男女同房做爰全过程高潮,国产精品自产拍在线观看

搜索:  
江科大晏超/張恒、東南大學孫正明/潘龍 Adv. Sci.:調節(jié)聚酰亞胺基共價有機骨架孔隙率和雙極性的先進水系雙離子對稱電池
2024-08-28  來源:高分子科技

  水系雙離子電池(ADIBs)因為具有高安全性、低成本、無毒性等優(yōu)點,被認為是一種非常有前景的儲能體系。然而,大多數具有剛性結構的無機電極材料容易發(fā)生嚴重的體積變化,活性位點暴露有限,親水性差,導致電極結構損傷和容量衰減,從而影響電池的循環(huán)穩(wěn)定性和壽命。與無機電極材料不同,根據電荷補償離子的類型,具有氧化還原官能團的有機電極材料可分為n型、p型和雙極性。其中,雙極有機電極材料因其與陰離子和陽離子的協同配合而引起了極大的興趣,可以用作對稱電極來組裝全有機ADIBs,從而消除了使用兩種不同電極材料的局限性。但是大多數小分子有機電極材料易溶解性差,導致循環(huán)穩(wěn)定性差,而大多數聚合物材料表現出較差的導電性,這是阻礙聚合物基電極材料發(fā)展的因素之一。


  鑒于此,江蘇科技大學材料科學與工程學院晏超教授團隊采用水熱法構建了具有分層多孔結構的NTPI-COF,其同時具有n型和p型官能團,可作雙極性電極材料在全有機對稱ADIB中使用。得益于穩(wěn)定的骨架、分層孔隙結構和豐富的氧化還原活性位點,由NTPI-COF組裝的全有機對稱ADIB10 A g?1下,在10,000次循環(huán)中,容量保持率高達93.2%。此外,對稱全有機ADIB的平均工作電壓擴展到1.3 V,在2600 W kg?1的功率密度下釋放出43 W h kg?1的能量密度。這項工作為設計雙極有機電極提供了一個開創(chuàng)性的策略,并有助于先進的全有機ADIBs的發(fā)展。該工作以“Regulating the Porosity and Bipolarity of Polyimide-Based Covalent Organic Framework for Advanced Aqueous Dual-Ion Symmetric Batteries”為題發(fā)表在Advanced Science上(Adv. Sci. 2024, 2407073),論文第一作者江科大材料學院2022級碩士生耿東祥,江科大晏超教授、張恒博士以及東南大學潘龍副研究員為論文的共同通訊作者


1  NTPI-COF的合成路線及結構分析


  圖1給出了NTPI-COF的分子結構和合成路線,其中NTCDATPPDA兩個分子單體通過脫水縮合反應。根據希夫堿反應機理,在整個溶劑熱反應過程中,NTCDA的酸酐與TPPDA的氨基可以縮合形成一系列共價亞胺結構。測試結果證明,通過酰胺化的不斷形成,共價亞胺結構不斷堆疊,形成穩(wěn)定的COF網絡所構建的COF主體具有不均勻的孔徑


2 NTPI-COF的形貌和微觀結構


  采用掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)觀察了NTPI-COF的形貌和微觀結構。NTPI-COFSEM圖像顯示為納米球形形貌,平均晶粒尺寸為100 nm。通過能量色散x射線能譜(EDX)圖進一步揭示了元素的分布,表明碳(C)、氮(N)和氧(O)元素在球形NTPI-COF基體內均勻分布。高分辨率透射電鏡(HRTEM)結果揭示了NTPI-COF的部分有序結構和多孔微觀結構特征。


NTPI-COF存儲Na+的定量電化學動力學分析


  在0.5 m NaCl溶液電解質中,采用典型的三電極測試系統(tǒng),研究了半電池中NTPI-COF電極的電化學性能。結果表明,具有超快氧化還原動力學特性的NTPI-COF電極是通過電容控制為主的電荷存儲機制工作的。DNa+的高值(>10?12cm2 s?1)持續(xù)存在,這主要是由于NTPI-COF的分層多孔結構促進了離子的快速擴散。超快的頻率響應(τ0)最小間隔為0.58 s,進一步表明NTPI-COF電極具有快速的氧化還原動力學和快速的電化學響應


NTPI-COFADIBNa+存儲能力


5 NTPI-COFCl-存儲行為和對稱全電池的電化學性能。


  電化學測試結果表明,NTPI-COFADIB中不管是對Na+Cl-,還是組裝對稱全電池,都表現出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。組裝的全有機對稱ADIB更是展現出1.3 V的高工作電壓,在功率密度為1302600 W kg-1時的能量密度分別高達14843 W h kg-1,超過了迄今為止報道的大多數對稱全電池。


圖 6 NTPI-COF作為全電池對稱電極的電荷/離子存儲機理。


  通過原位拉曼與非原位XPS結合理論計算來研究NTPI-COF作為全電池對稱電極的電荷/離子存儲機理。結果表明,作為負極時,NTPI-COF的三對C = O對角線位置更容易結合Na+離子并接受電子;作為正極時,六個C-N活性中心傾向于吸收Cl–離子并釋放電子。


  綜上所述,通過希夫堿反應的脫水縮合法制備了結構穩(wěn)定、層次多孔的聚酰亞胺基共價有機骨架(NTPI-COF)。理論計算和原位/非原位研究表明,具有雙極性特征的NTPI-COF為陽離子和陰離子的協同儲存提供了可逆的雙氧化還原活性中心。此外,層次化的孔隙結構和高電子導電性使NTPI-COF能夠促進離子的快速擴散和電荷轉移。此外,NTPI-COF堅固的框架結構保證了ADIB電極的可逆氧化還原性能。本文所提出的雙極性聚酰亞胺基COF,包含n型和p型活性中心,為設計低成本和高性能的對稱ADIB全有機電極開辟了一條有效途徑。


  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202407073


通訊作者簡介:


  張恒,博士,江蘇科技大學材料科學與工程學院碩士生導師,江蘇省雙創(chuàng)博士、科技副總。主持國家自然科學基金青年項目,江蘇省自然科學基金青年項目,中國博士后科學基金面上項目,國家重點實驗室開放課題以及企業(yè)橫向課題等,參與國家自然科學基金重點項目、面上項目以及江蘇省自然科學基金項目等多項研究課題。截至目前已在相關領域發(fā)表包括Advanced MaterialsAdvanced Science, ACS NanoEnergy Storage MaterialsChemical Engineering JournalNanoscale等在內的SCI學術論文二十余篇,申請國家發(fā)明專利五項。


  潘龍,東南大學材料科學與工程學院副研究員,東南大學至善學者(A類),中國科協青年人才托舉工程入選者,中國復合材料學會青年工作委員會委員,江蘇省雙創(chuàng)博士,江蘇省材料學會秘書處副秘書長。目前主持江蘇省自然科學基金青年項目、國家自然科學基金青年項目,國家自然科學基金原創(chuàng)探索計劃項目延續(xù)資助主要參與人。截至目前已在相關領域發(fā)表包括Advanced MaterialsAdvanced Science, ACS NanoEnergy Storage MaterialsAdvanced Energy Materials等在內的多篇SCI學術論文。


  晏超,江蘇科技大學材料科學與工程學院院長、教授。主持包括國家自然科學基金面上項目在內的多項國家級、省部級和企業(yè)橫向項目。獲得江蘇省“青藍工程中青年學術帶頭人”、“六大人才高峰”和“雙創(chuàng)博士”等人才工程資助等。在Nature, Advanced MaterialsAdvanced Science, Nano Energy, ACS Nano等頂級國際期刊上發(fā)表前沿研究論文100多篇,有20余篇為ESI高被引論文,4篇為研究熱點論文。是Advanced Functional Materials, Journal of Materials Chemistry A等國際著名期刊審稿人。申請了兩項韓國專利和一項美國專利,8項中國專利;參編由WileyRSCSpringer出版的三部英文專著。現任江蘇省科協委員,江蘇省材料學會常務理事,江蘇省復合材料學會常務理事,中國復合材料學會導熱復合材料專業(yè)委員會委員,江蘇省復合材料學會青年委員會委員,江蘇科技大學青年科協主席。

版權與免責聲明:中國聚合物網原創(chuàng)文章。刊物或媒體如需轉載,請聯系郵箱:info@polymer.cn,并請注明出處。
(責任編輯:xu)
】【打印】【關閉

誠邀關注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞
主站蜘蛛池模板: 惠来县| 林西县| 库车县| 公主岭市| 普格县| 西峡县| 晋中市| 通城县| 军事| 赤城县| 武义县| 黄山市| 即墨市| 张家界市| 遵义市| 丘北县| 始兴县| 崇明县| 巴林右旗| 彩票| 轮台县| 洛隆县| 扶绥县| 华安县| 高阳县| 甘泉县| 兴安县| 宁海县| 北川| 科尔| 梓潼县| 建宁县| 黑龙江省| 龙陵县| 郓城县| 兴安盟| 陆河县| 明光市| 巴中市| 金山区| 五华县|