合肥工业大学在高性能锂离子电极材料的研制方面取得重大进展

该研究团队在石墨烯的三维宏观组装方面,利用石墨烯纳米片的光热效应研制了一种新型热敏型石墨烯/聚异丙基丙烯酰胺/金纳米颗粒高机械性能三元复合水凝胶。在激光近红外照射下,借助石墨烯优秀的光热转化能力使凝胶温度升高,展示了快速催化降解污水中亚甲基蓝染料的能力。

近日,我校化学与化工学院“黄山青年学者”从怀萍教授科研团队利用石墨烯纳米片的二维宏观组装成功研制了一种新型泡沫状石墨烯/二氧化锡复合纸,实现了微观上相互交联的微/纳米泡沫孔洞结构和宏观上完整的薄膜结构的平衡设计,克服了紧密堆积的石墨烯结构阻碍锂离子传输和不能很好缓冲脱/嵌锂过程中造成的体积变化的问题,也解决了过于疏松结构造成的电化学稳定性差和体积能量密度低的问题。这种组成和结构上的优势使其具有快速传输电子和锂离子的能力,展现了首圈放电容量为2064 mA h g-1的大比容量、在0.1 A g-1电流密度下循环8.5个月仍保持1678 mA h g-1的长循环稳定性以及高倍率性能的优异锂离子电池性能,是一种有前途的高性能锂离子负极材料。该研究成果在Elsevier著名能源期刊《纳米能源》上发表(Nano Energy 2015, 13, 482-490)。

最近,该研究团队在石墨烯的三维宏观组装方面,利用石墨烯纳米片的光热效应研制了一种新型热敏型石墨烯/聚异丙基丙烯酰胺/金纳米颗粒高机械性能三元复合水凝胶。在激光近红外照射下,借助石墨烯优秀的光热转化能力使凝胶温度升高,展示了快速催化降解污水中亚甲基蓝染料的能力。研究成果发表在德国Wiley期刊《Small》上(Small, 2015, 11(9-10), 1165-1170)。

鉴于在石墨烯基宏观组装材料的设计、制备和功能研究相关领域的丰富积累,课题组受邀为英国皇家化学会国际顶尖综述期刊《化学研究述评》撰写题为《石墨烯基宏观组装体:一种新兴材料体系》的评述论文(Chem. Soc. Rev. 2014, 43(21), 7295-7325)。该论文全面总结了国际上有关石墨烯宏观组装材料的研究及应用方面的最新进展,展望了这类新型组装材料在电子/光电子器件、传感、电化学能源器件和水处理领域的应用前景,并指出,随着石墨烯理论研究和组装手段的深入发展,石墨烯宏观组装体这一新型材料势必带来科学研究和实际应用领域的深刻变革。

以上研究成果受到国家自然科学基金委、教育部“新世纪优秀人才支持计划”和合肥工业大学学科点建设经费等资助。

合肥工业大学在高性能锂离子电极材料的研制方面取得重大进展

图 新型泡沫状石墨烯/二氧化锡复合纸的电池性能

合肥工业大学在高性能锂离子电极材料的研制方面取得重大进展

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