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焦麗芳教授課題組主要圍繞電化學(xué)能(子術néng)量轉換與存儲技術中儲能(néng)材料結跳區構與儲能(néng)性能(néng)的構效關系，重點研究氫、資快锂、鈉、鎂在金屬基微納電極材料中傳輸的熱力學(xué)規律、擴得南散動力學(xué)和電化學(xué)極低男化現象等，研究納米電極材料的高結晶度成(chéng)長(cháng)會坐機理，及其組成(chéng)、微結構、表快兵面(miàn)/界面(miàn)性質等對(duì)其城麗儲能(néng)性能(néng)的影響規律。目前開(kāi)展自友的研究方向(xiàng)為二次電池（答書包括：锂離子電池、鈉離子電池、鉀離子公拍電池、鎂離子電池等），以及納米電催校月化析氫的研究。在國(guó)家優秀青年基金、國做上(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點基金、國(了有guó)家973計劃等的資助下，獲得了一些創新性的成(chéng)果。下面(miàn)，我們簡要介紹焦麗芳教授課草計題組近年關于能(néng)源方面(mià也草n)的部分重要研究成(chéng)果女術，供大家交流學(xué)習。

 

1. AM 綜述：無粘結劑電極在鈉離子電池領舊雜域的應用　　南開(kāi)大學(xué)焦麗芳課題組在國(guó)際著名期刊土司《Advanced Materials》上發(fā)用為表題目為“Binder-Free Electrodes 用制for Advanced Sod技日ium-Ion Batteries”的文章，在這(z會看hè)項研究中，作者主要研究各種(zhǒng)無粘結劑電子店極的制備方法，主要包括無模闆法和模闆輔助法。在無模闆方法計快中，電紡絲和活性材料與碳基材料的結合是主要方法。模闆輔助法需要各種(zhǒng風不)基底，如金屬基底(Cu, Ti, N購得i等)和碳質基底(碳布, 碳紙, 碳納米纖纖等)來輔助無粘結電極的制媽冷作。無粘結劑電極不僅在電池領域具有優勢，而且有望在催化領域發(fā)揮輛坐其優勢。將(jiāng)活性材料直接生長(cháng)在集物友流器上設計出無粘結劑催化劑可以暴露更多活性位點從有爸而提高催化活性。因此，作者堅信無粘結劑電極在儲能(néng)轉很都化領域有著(zhe)廣闊的應用前景。

論文鍊接：https://doi.o你路rg/10.1002/adma.201806304
2. AEM： 優化結構設計實現NASICON型Na4MnV(PO4花會)3正極材料的優異儲鈉特性

　　中南大學(xué)張治安教授和南開(kāi)大學(用山xué)焦麗芳教授課題組（共同通訊作者）在國(guó)際能(néng)源類頂級期刊Advan能事ced Energy Materials上成書什(chéng)功發(fā)表 “Rational Architec理女ture Design Enables S音如uperior Na Storage in Greener NASICON年民- Na₄MnV(PO₄)₃ Cathode”的論文。第一作者為碩士研究生李件拿煌旭和金婷博士（共同第一作者）。論文設計了一種(zhǒng)3月議D多孔石墨烯氣凝膠(GA)支撐原讀黑位碳包覆Na₄MnV(PO₄)₃顆粒的結構，首先通過(guò)放近水熱和冷凍幹燥工藝制備出GA作為碳基底，然後爸土(hòu)通過(guò)溶膠凝膠法在G地術A上生長(cháng)原位碳包覆Na服討₄MnV(PO₄)₃顆粒（NMVP@C@GA）。該結構具有以下優勢：1人拍）Na₄MnV(PO₄)₃納米顆粒有效縮短了鈉離子的擴散距離；2）三維石墨烯導電網絡極大提高紅的了材料的電子電導率；3）柔韌的GA和原位碳包覆可以緩沖鈉離子嵌入哥南脫出所造成(chéng)的電極低業材料體積膨脹，從而提高材料循環穩定物麗性；（4）多孔結構有利于改善電極/電解液的界面(miàn)接觸，有利于活性物質呢一的充分利用。基于此，NMVP@C@GA表現出優異的儲鈉特性，0.5 煙拿C下能(néng)量密度可達~380 Wh/多店kg，20 C倍率下循環4000次，容量保持高放率為68.8%。此外，作者通過(guò行吧)ex-situ XRD，ex-situ XPS，GITT，以及第一性原理計算兒雪對(duì)Na₄MnV(PO₄)₃的儲鈉機理進(jìn)行系統研匠視究和表征，為該材料今後(hòu)的進(jìn鐵數)一步優化提供借鑒。

論文鍊接：https://doi.org/10.1002/aenm.20水機1801418

 

3. Nano Energy：柔性V₂O₃複合多孔碳納米纖維基于嵌入赝電容機制的高倍率和超穩定儲鉀3. Nano Energy：柔性V₂O₃複合多孔碳納米纖維基于嵌入赝電容那看機制的高倍率和超穩定儲鉀

　　南開(kāi)大學(xué知北)陳軍院士團隊，焦麗芳教授（通訊作者）課題組在國(guó)際能(néng)源讀門頂級期刊 Nano Energy 上發(fā)表了題為 “In船見tercalation pseudocapacitance in f拿也lexible and self-standing V₂O₃ porous nanofibers for high-rate 男拿and ultra-stable K ion storage”的著計文章。文章第一作者為金婷博士。研究人員通過(guò)靜電紡絲法制備了你鐘V₂O₃嵌于一維多孔氮摻雜納米纖維（V₂O₃@PNCNFs）的柔性自支撐電極。多孔納米纖維可以減少K⁺的傳輸距離，提高導電性并增加活性物質和電解液去村的接觸面(miàn)積。自支撐電極可以确保電極的完整性學放并提高電池的重量能(néng)近文量密度。結果表明，V₂O₃的儲鉀機制主要為嵌入赝電容效應，理論上隻有拿報1mol的K⁺可以嵌入到V₂O₃晶體中，與傳統過(guò)渡金屬氧化物的轉化反應不同，道請在嵌入赝電容過(guò)程中，K⁺在V₂O₃的隧道(dào)中脫嵌，伴随法拉第電荷轉移無相轉變訊外發(fā)生，使得在電化學(xué)反應中拿中保持了超穩定的結構，這(zhè數得)在PIB中首次報道(dào)。志綠測試結果表明，V₂O₃@PNCNFs在50 mA g^-1電流密度下表現出240 mA h g^-1的可逆容量，500次循環後(hòu)容飛生量保持率可達95.8％。當電流密度增加到1000 mA g^-1時(shí)，仍可獲得134 mA h g^-1的可逆容量。這(zhè)項工作為土計進(jìn)一步開(kāi)發(fā)用民請于快速穩定儲能(néng)的赝電容納米材料提供了研究思路。

論文鍊接：https://doi.org/10.1016/對來j.nanoen.2018.0愛車5.056

 

4. Nano Lett.：靜山鐵電紡絲制備大通道(dào)多孔CuCo₂O₄@C納米管用于鋅空電池

　　南開(kāi)大學(xué)焦麗芳課題組在國(guó)際頂級期刊Nan煙理o Letters上發(fā)表題目為“Electr煙老ospun Thin-Walled CuCo₂O₄@C Nanotubes as唱著 Bifunctional Oxygen短美 Electrocatalysts商頻 for Rechargeable Zn–Air Batt厭西eries”的文章，該研究利用同軸靜電紡絲技術，基于不同分子量的聚丙烯氰在高溫下費民熱分解速度和程度的差異，成(chéng)功制備出薄壁大通道(dào)北街多孔狀CuCo₂O₄@C納米管(CCO@C)複合材料，并深入探究了其在可充電鋅-空氣電池中的應用潛力。這(zhè)一工作著城為靜電紡絲技術構建大通道(dào)多孔狀碳納米管複合結構，實現金屬氧化物在氧還花暗(hái)原/氧析出催化性能(n土高éng)上的進(jìn)一步提升提供了很好(hǎo城科)的借鑒意義。

論文鍊接：https://doi.org/10.1021/acs.還了nanolett.7b04502

 

5. Energy storage materia白街ls：靜電紡絲與“局部磷化”制備Co/CoP@氮摻雜碳場靜納米纖維用于HER

　　南開(kāi)大學(xué)焦麗芳課題組采用靜電紡絲技術制備了Co飛間/CoP@NC納米纖維并將(jiāng)其作為寬pH範圍的析氫催化劑，此研從對究成(chéng)果以“Electrospun three dimensi答如onal Co/CoP@nitrogen-doped carbon 樂也nanofibers network for efficien朋綠t hydrogen evolution”為題目發(fā)表在Energ錢西y storage materials上。由于碳基質的存在，部校但分靠近孔及邊緣等“不穩定”钴納米粒子在磷化時(shí)可形成(chéng)磷化區刀钴，而被(bèi)碳包覆密實的钴納米粒子則無法被(bèi)磷化，使費喝得在碳基質中钴與磷化钴兩(liǎng)相并存。文中主要考察了訊業紡絲液中钴源前驅物的配比，氩氣碳化溫度，磷化時(shí)吧數磷源含量，以及磷化時(shí)間些西等條件，對(duì)其形貌結構與電催化析氫性能(néng)的但男影響。該一維的納米結構對(duì)紅黃于電催化析氫反應主要具有以下優勢：雙相的钴，磷化钴關雪納米粒子間的協同作用促進(jìn)了析氫反應動力學新報(xué)；一維多孔氮摻雜碳納米纖維可以相互交錯形成(chéng)三維導又西電網絡，促進(jìn)了電子傳遞與氣液快速擴外朋散；一維多孔結構提高了電化學(xué)活性比表面(miàn)積及豐讀山富的表面(miàn)化學(xué)反應位點；碳基質提升了材料的穩定性厭友，并抑制了納米粒子在煅燒過(guò文好)程中的團聚。

論文鍊接：https://doi.org/10.1016/ j.ens飛快m.2017.11.006

6. Small: 從一維納米材料的設計合成通妹(chéng)到鈉離子電池領域中的應用

　　一維納米材料具有定向(xiàng)的電子離子傳導方向(能相xiàng)，強大的應力承受能(néng)力以及短的軸向街黑(xiàng)電子離子傳輸路徑，被(bèi)就光認為是十分高效穩定的鈉離子電池電極材料。南開(kāi)大學(xué)照錯焦麗芳課題組以“1D Nanomateri花地als: Design, Synthesis,書多 and Applications in Sodium–Ion Bat海少teries”為題在Small能場上發(fā)表了綜述文章。文章總結了一們亮維材料的性質，常見合成(chéng)方法，以及在鈉離子電池中裡湖的應用，讨論了一維納米材料合成(chéng)方法中的一些房黃瓶頸與難點，并展望了其在能(néng)源儲存與轉化領域的會報應用前景。

論文鍊接：https://doi.org/10.1002/smll.2017志動03086

7. Energy Storage Mater男機ials: 室溫下制備δ-MnO2包覆的S正極做得

　　南開(kāi)大學(xué)焦麗芳老師課題組在 Energy Stora土錯ge Materials期刊上發(fā)表了題目為“E拍公ncapsulating sulfur in 理做δ-MnO₂ at room temp學家erature for Li-S志線 battery cathode”的文章線會，報道(dào)了一種(zhǒ大歌ng)室溫下10分鐘内將(ji員歌āng)S正極包裹在δ-MnO₂殼中的新方法，論文第一作者是曹康哲博士。他們首先將(jiāng白微)S可控的包覆一層聚多巴胺（PDA），以其為還(hái)原劑將(jiā秒家ng)KMnO₄還(hái)原為δ-MnO₂。該方法簡便、快捷，能(néng)耗低。更為重要窗校的是，由于PDA能(néng)夠可控北聽的粘附到衆多材料表面(miàn)，采用該方法可以構築大量錳基功能(néng)來弟材料，展現出較為廣泛的應用空間。

　　論文鍊接：https://doi.org/10.101土拍6/j.ensm.2017.06.0他電12　　南開(kāi)大學(xué)焦麗芳老師課題組在 E的山nergy Storage Materials期刊上發(fā)低朋表了題目為“Encapsulating sulfur in δ-MnO₂ at room temperature for Li-S batt路開ery cathode”的文章，報道(dào)了一種(吧光zhǒng)室溫下10分鐘内將(jiān要電g)S正極包裹在δ-MnO₂殼中的新方法，論文第一作者是曹康哲博士。他們首先將(jiāng)S可控的包船明覆一層聚多巴胺（PDA），以其為還那錯(hái)原劑將(jiāng)KMnO₄還(hái)原為δ-MnO₂。該方法簡便、快捷，能(néng)耗低。更為重要的是，由于PDA能(n機相éng)夠可控的粘附到衆多材料表面(miàn)，采用該方法可以構築大量見費錳基功能(néng)材料，展現出較為廣泛的應用空間。

論文鍊接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2著好017.06.012

作者：易絲幫來源：http://www.espun.cn商報/news/detail-733.html