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类外延生长异质结：提升超电能量密度
nanomicrolett 2020-4-26 20:27
NiSe 2 /Ni(OH) 2 Heterojunction Compositethrough Epitaxial‑like Strategy as High‑Rate Battery‑Type Electrode Material Hao Mei, Zhaodi Huang, Ben Xu*, Zhenyu Xiao, Yingjie Mei, Haobing Zhang,ShiyuZhang, Dacheng Li, Wenpei Kang, Dao Feng Sun* Nano-Micro Lett.(2020)12:61 https://doi.org/10.1007/s40820-020-0392-8 本文亮点 1 NiSe 2 ‑(100)/Ni(OH) 2 ‑(110)异质结 改善了材料的导电性，增加了界面电荷输运能力； 2 NiSe 2 / Ni(OH) 2 复合材料为正极，PPD-Rgo为负极 构建了非对称超级电容器 ，具有76.1Wh/kg的能量密度与8000次的循环稳定性。 研究背景 超级电容器是一种新型的电化学储能设备，具有安全性高、循环寿命长、功率密度大、成本低等优点，因此受到人们的青睐。然而， 超级电容器较低的能量密度 限制了其实际的商业应用。因而， 高性能电极材料 的研究就成为了关键。我们利在液相条件下，构筑了类外延生长的硒化镍/氢氧化镍异质结，为高性能电池型电极材料研发提供了思路。 内容简介 构建异质结是提升电极材料电化学性能的有效策略。 中国石油大学孙道峰教授团队 以八面体硒化镍纳米晶为前驱体，利用类外延生长方法衍生得到了硒化镍/氢氧化镍异质结材料。 这种复合材料具有以下优点： (1)复合材料中的异质结能够明显改善其导电性与电子输运能力；(2)增大的比表面积与孔隙率能够有益于电解质离子的扩散与传输；(3)硒化镍的八面体结构使材料具有良好的电化学稳定性，氢氧化镍纳米片使材料具有较高的电容。 因此，硒化镍/氢氧化镍异质结材料展现出了高比电容(1 A/g下909 C/g)和良好的循环稳定性(循环5000次以后保持85%初始容量)。当以硒化镍/氢氧化镍复合材料作为正极，对苯二胺修饰的还原氧化石墨烯作负极时，组装的非对称超级电容器在906 W/Kg的功率密度下，具有76.1 Wh/Kg的能量密度，并表现出了超过8000次的循环使用寿命。 图文导读 I 电极材料的形貌表征 采用镍源与硒源为原料，通过水热法合成了八面体NiSe 2 纳米晶；随后在过氧化氢与氢氧化钾的溶液中浸泡即可得到NiSe 2 /Ni(OH) 2 异质结材料。如图1b-e，NiSe 2 与NiSe 2 /Ni(OH) 2 -2h的SEM与TEM图，可以明显的观察到，NiSe 2 八面体表面覆盖了Ni(OH) 2 纳米片。元素分布图显示Ni、O、Se元素均匀分布。 图1.(a)合成流程图；(b-c)NiSe 2 八面体的SEM与TEM；(d-e)NiSe 2 /Ni(OH) 2 -2h的SEM与TEM；(f1-f4)不同反应时间下的TEM；(g1-g4)NiSe 2 /Ni(OH) 2 -2h的EDS mapping。 II NiSe 2 ‑(100)/Ni(OH) 2 ‑(110) 异质结构分析 如图2所示，通过HR-TEM图像，观察到了NiSe 2 /Ni(OH) 2 异质结处的微观结构。有趣的是，Ni(OH) 2 不是简单附着在NiSe 2 表面，而是表现类似外延生长的形式，形成了NiSe 2 /Ni(OH) 2 异质结。从图中可观察到NiSe 2 的(200)晶面间距为0.298 nm，Ni(OH) 2 的(110)晶面间距为0.157 nm，2倍Ni(OH) 2 (100)间距与NiSe 2 的(200)间距匹配，促进了(110)晶面的外延生长。基于此，建立了NiSe 2 /Ni(OH) 2 异质结构模型，计算了异质结处Ni、O、Se的PDOS。计算结果表明，NiSe 2 /Ni(OH) 2 的异质结构改善了导电性，增强了界面电荷输运能力。 图2.(a-b)NiSe 2 ‑(100)/Ni(OH) 2 ‑(110)异质结处HRTEM；(b)建立用于计算的NiSe 2 /Ni(OH) 2 模型；(d-e)晶面间距的测量；(f-g)O与Ni的PDOS。 III 电极材料的结构表征分析 如图所示，通过XRD、XPS、EDX、N2吸附-脱附对材料进行了结构表征。XRD谱图证明了NiSe 2 /Ni(OH) 2 复合材料的成功制备，可以明显看出Ni(OH) 2 (110)晶面的优先生长，与TEM结论匹配；XPS谱图观察到了Ni-Se键到Ni-O键的转换与Se 3d的逐渐消失；EDX谱图表面复合材料中Ni、O、Se的含量分别为33.89%、19.40%、46.71%；N2吸附-脱附曲线表明了NiSe 2 /Ni(OH) 2 复合材料具有高的比表面积和孔隙率。 图3.(a)XRD谱图；(b-c)Ni2p与Se 3d的XPS谱图；(d)EDX；(e)氮气吸附-脱附曲线；(f)孔径结构分布曲线。 IV 三电极体系下电化学性能测试 NiSe 2 /Ni(OH) 2 显示出了优异的电化学性能，其比容量达到909 C/g (1 A/g)。特别是其倍率性能，20 A/g时仍然有597 C/g。其优异性能主要源于以下几点：(1)Ni(OH) 2 的孔道结构利于电解质离子的快速迁移；(2)NiSe 2 八面体的良好导电性促进了电子传输，其机械强度赋予了材料良好的循环稳定性；(3)NiSe 2 /Ni(OH) 2 的异质结提供了高电化学活性的Ni(OH) 2 与高导电性的NiSe 2 间的快速电子传输通道。 图4.(a)CV曲线；(b)GCD曲线；(d)EDX；(c)不同电流密度下电容；(d)循环稳定性测试；(e)I-V测试曲线；(f)EIS曲线。 V 组装的 NiSe 2 /Ni(OH) 2 ‑2h//PPD‑rGO超级电容器 以将 NiSe 2 /Ni(OH) 2 -2h为正极，PPD-rGO 负极，组装了非对称超级电容器。在906 W/Kg的功率密度下，具有76.1 Wh/Kg的高能量密度，并且，在循环充放电8000次以后，其仍然能保持82%的初始容量。除此以外，组装的非对称超级电容器可以电量LED小灯或驱动两个小风扇，表明其实用性。 图5.(a)组装的非对称电容器；(b)CV曲线；(c)GCD曲线；(d)不同电流密度下电容与库伦效率；(e)Ragone图；(f)循环稳定性测试。 作者简介 徐奔 本文通讯作者 中国石油大学(华东)讲师 ▍ 主要研究领域 功能多孔材料的制备及在电化学储能方面的应用，主要包括过渡金属基电池型电极、柔性自支撑电极、非对称电容器等。 ▍ 主要研究成果 近三年在Angew.Chem. Int. Ed., ACSnano, Small, ACS Appl. Mater Interface, Nanoscale等高影响力杂志发表文章10余篇。主持或参与国家自然科学基金或省部级项目3项。 孙道峰 本文通讯作者 中国石油大学(华东) 教授 ▍ 主要研究领域 1. 晶态多孔材料设计合成及结构调控；2. 高选择性气体吸附剂和分离膜；3. 能源转化与存储材料。 ▍ 主要研究成果 主持国家自然科学基金及省部级项目十余项，迄今在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Sci.、Chem. Sci.等国际知名期刊上发表SCI论文80余篇，连续四年(2015-2018)入选爱思唯尔中国高被引学者榜单，入选教育部新世纪优秀人才支持计划，山东省“泰山学者”特聘教授，青岛市青年科技奖，山东省青年科技奖，山东省高等学校优秀成果一等奖。 撰稿： 原文作者 编辑： 《纳微快报》编辑部 关于我们 Nano-Micro Letters是上海交通大学主办的英文学术期刊，主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯，在Springer开放获取（open-access）出版。可免费获取全文，欢迎关注和投稿。 E-mail： editorial_office@nmletters.org Tel： 86-21-34207624
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高效光催化剂：三级孔隙分布PbTiO3/TiO2/C纳米复合材料
nanomicrolett 2019-6-10 00:10
Ferroelectric Oxide Nanocomposites with Trimodal Pore Structure for High Photocatalytic Performance TingtingXu, XuanLiu*, ShulanWang*, LiLi* Nano-Micro Lett. (2019) 11: 37 https://doi.org/10.1007/s40820-019-0268-y 本文亮点 1 采用双模板法合成了三级孔隙分布的PbTiO3/TiO2@C(PTC)复合材料，形成了促进电荷分离的一维纳米针形貌。 2 制备的PTC纳米复合材料具有良好的光催化和光电化学性能。 内容简介 利用 铁电体内部电场分离光生载流子 是提高粉末催化剂光催化性能的有效方法。为了实现铁电材料在光催化中的高效应用，设计具有 分级孔状结构的复杂异质结 十分必要。 👇 东北大学王淑兰教授课题组 提出了一种利用双模板制备具有可调结构的PbTiO3/TiO2/C(PTC)纳米复合材料的新方法。 将SiO2模板与冰模板结合，采用适当的热解程序，引入三级(微、介、大孔)孔隙度。 制备的PTC纳米复合材料具有良好的光催化和光电化学性能。 在900℃ (PTC-900)下退火的PbTiO3/TiO2在紫外光和可见光照射下的MB降解率分别为0.21和0.021min −1 ，分别是纯PbTiO3的7.2倍和3倍。 复合催化剂的光电流密度为1.48 mA/cm 2 在1.0 V的饱和甘汞电极下, PTC–900在紫外和可见光照射下的氢气产率分别为2360和9.6 μmol/h·g。更重要的是， 通过应用超声诱导的机械波进一步提高了光催化的反应活性。 图文导读 PbTiO3/TiO2/C物化性质 通过对PbTiO3/TiO2/C的复合，测试了复合材料的XRD图，拉曼光谱图和漫反射光谱图，拉曼光谱分别比较了复合材料在不同煅烧温度下，D峰和G峰的变化趋势，漫反射光谱比较了复合材料在不同温度下的变化趋势。热重图反映了前驱体在不同煅烧温度下的失重情况，红外图客观反映了复合材料在煅烧前和煅烧后键的变化情况，并用XPS测试了材料的全谱图。 图1不同退火温度下PTC的(a) XRD图谱。(b) 拉曼光谱和 (c) 漫反射光谱。 (d) PTC前驱体的TG和DTA曲线。 (e) PTC退火前和退火后的红外光谱。(f) PTC-900的完整XPS测量光谱。 👇 PTC的光催化性能 通过比较复合材料在不同煅烧温度下光催化效果，得到最佳光催化效果的煅烧条件PTC-900。由于PbTiO3具有压电性，在超声光照下其光催化效果也有所提高。 图5 (a-b) 不同温度下PTC复合材料分别在紫外和可见光照射下光催化MB降解活性。(c) PTC-900在超声波辅助可见光照射下的光催化MB降解活性。 (d) 900℃下不同退火时间PTC样品的光催化反应性。(e) 不同退火温度下PTC样品的电势曲线与光电流密度的关系。(f) PTC样品和P25在重复测量过程中的光电流响应。 作者简介 王淑兰 （本文通讯作者） 教授 东北大学理学院 主要研究方向： 熔盐电化学、新型超级电容器储能材料和锂离子电池的研究 E-mail: slwang@mail.neu.edu.cn 许婷婷 （本文第一作者） 博士研究生 东北大学理学院 主要研究方向：光催化和光解水的研究 E-mail: 962371037@qq.com 关于我们 Nano-Micro Letters是上海交通大学主办的英文学术期刊，主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯，在Springer开放获取（open-access）出版。可免费获取全文，欢迎关注和投稿。 E-mail： editorial_office@nmletters.org Tel： 86-21-34207624
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综述｜用于碱性析氢反应的异质结构型电催化剂
热度 1 nanomicrolett 2019-5-8 22:52
Heterostructured Electrocatalysts for Hydrogen Evolution Reaction under Alkaline Conditions Jumeng Wei, Min Zhou, Anchun Long, Yanming Xue, Hanbin Liao, Chao Wei, Zhichuan J. Xu Nano-Micro Lett. (2018) 10: 75 https://doi.org/10.1007/s40820-018-0229-x 本文亮点 1 由于具有界面协同效应，异质结构型催化剂在碱性析氢反应中具有独特优势。 2 本文介绍了碱性溶液中的析氢过程及其对催化剂要求，并总结了异质结构型电催化剂用于碱性HER的最新进展。 3 重点讨论了通过加快Volmer步骤（碱性析氢的决速步）来获得催化性能提升的策略。 内容简介 析氢反应（HER） 是水分解制氢的半反应。在工业电解水中，为保证电极材料的稳定，该反应通常在碱性环境中进行。 然而，由于 碱性溶液中的氢离子浓度过低，HER在其中的反应速率往往要低于酸性溶液。 因此，碱性HER需要通过额外的水分解反应来提供氢离子。 近年来， 异质结构型催化剂由于具有多功能的反应位点 ，可在异质界面处形成协同效应以促进碱性HER的反应速率，因而获得广泛关注。 本文首先介绍了碱性HER的基本原理和要求；继而总结了异质结构型催化剂用于碱性HER的最新成果（包括含铂与不含铂的异质结构）；最后, 重点讨论了通过加快Volmer步骤（碱性HER的决速步）来获得催化性能提升 的策略。 图文导读 1 酸性和碱性溶液中的HER过程 ▲图1 酸性和碱性溶液中HER反应过程示意图。 碱性环境中的HER需要额外的水分解反应为后续析氢过程提供氢离子，因而对催化剂提出了更高的要求（图1）。 一般而言， 同一催化剂在碱性溶液中的催化活性，要低于其在酸性溶液中的表 现。 2 含贵金属的异质结构型碱性HER催化剂 ▲图2Pt/Ni(OH) 2 纳米异质结构的STM图(A)，极化曲线(B)，和反应机理示意图(C)。 Pt在酸性溶液是良好的析氢催化剂，但并不擅长将水分子分解为氢离子和氢氧根。相反， Ni基材料能够高效的裂解水分子中的O-H键，然而其表面析氢能力弱于Pt。 基于此，Markovic等人构造了 Pt/Ni(OH) 2 纳米异质结构用于碱性HER，其中水分解反应发生于Ni(OH) 2 纳米团簇边缘处，而后续的析氢过程发生于Pt表面 ，二者的协同效应使其催化活性提高至不含Ni(OH) 2 团簇的Pt催化剂的7倍（图2）。 3 非贵金属异质结构碱性HER催化剂 ▲图5 MoS2/NiCo-LDH异质结构型碱性HER催化剂。表面积归一化的极化曲线(A)，DFT计算得到的各反应步骤的自由能(B)，和催化机理示意图(C)。 考虑到贵金属的高昂价格和有限储量，许多的研究工作致力于发展非贵金属的异质结构型碱性HER催化剂。其中，MoS 2 作为廉价HER催化剂的代表，亦作为构成单元，被广泛应用于构建非贵金属异质结构（图5）。 4 加快Volmer步骤反应速率的策略 ▲图6 α-或β-Ni(OH) 2 /Pt电极表面对H 2 O、H和H 2 的吸附自由能(A)，相应电极表面Volmer和Heyrovsky步骤的吸附自由能相图(B)，和不同电极表面的局域态密度(C)。 大量研究表明， 碱性HER过程中的决速步是Volmer步骤 。因而，加速该步骤的反应速率可以有效提升异质结构的催化活性。 Markovic等人提出， 对于3d金属氢氧化物而言，Volmer步骤的催化效率取决于其对OH – 的吸附能力：过强的吸附导致催化剂表面OH – 的聚集，阻碍了水分解反应的进一步进行。 其中，氢氧化镍表面的OH – 吸附能力最弱（Ni Co Fe Mn），因此其与Pt组成的异质结构具有最好的催化活性。 最近的研究显示， 氢氧化镍的水分解效率与其晶体结构有关 ，β-Ni(OH) 2 /Pt复合电极的碱性HER催化活性要高于α-Ni(OH) 2 /Pt电极（图6）。 作者简介 主要研究领域： 过渡金属化合物纳米材料的可控制备、性能研究与机理探索。 主页链接： http://wlxy.yzu.edu.cn/art/2014/10/25/art_26001_466212.html 主要研究领域： 电催化，电化学材料的原位表征，能源存储材料与器件，电化学传感器，磁性纳米材料，可持续性材料。 主页链接： http://www.ntu.edu.sg/home/xuzc/People.html 相关阅读 1 高析氢+超级电容双功能材料：MoS2纳米片/3D石墨烯空心球复合结构 2 泡沫镍表面生长三维钴锰硫化物纳米片：双功能水裂解电催化剂 3 新型Co3O4纳米颗粒/氮掺杂碳复合材料：优异析氧反应催化活性 关于我们 Nano-Micro Letters是上海交通大学主办的英文学术期刊，主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯，在Springer开放获取（open-access）出版。可免费获取全文，欢迎关注和投稿。 E-mail： editorial_office@nmletters.org Tel： 86-21-34207624
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复合可见光催化体系：原子层沉积制备In2S3/ZnO
nanomicrolett 2019-4-18 23:45
【引言】 半导体光催化技术 因绿色、高效、节能等优点在环境治理方面备受瞩目。当前的核心问题是开发高效、稳定、廉价的可见光型催化剂。研究表明， 金属硫化物 如 In 2 S 3 具有优异的可见光响应性能和光催化性能。但受制于材料本身缺陷及纳米晶涂覆层与导电基底的欧姆接触性能不好等因素，纳米结构In 2 S 3 电极的光电化学转换性能仍难以满足实际应用需求。 本文亮点 1 利用原子层沉积法制备了In 2 S 3 /ZnO核壳纳米片阵列。 2 水裂解光电化学性能显著提高：最优光电流为1.64 mA/cm 2 ，单色光光电转化效率可达27.64%，分别是单一In 2 S 3 纳米片阵列的70和116倍。 3 能带结构分析表明In 2 S 3 /ZnO具有II型能带异质结结构特征。 内容简介 上海交通大学张亚非教授 等人，用原子层沉积法在In 2 S 3 纳米片阵列表面沉积了ZnO，制备出 In 2 S 3 /ZnO异质结光催化体系 。（1）光吸收波长范围更宽（250–850 nm）；（2）光电转化效率达到27.64% (1.23 V vs. RHE，380nm)，高出单一In 2 S 3 纳米片阵列116倍；（3）详细分析能带结构表明，In 2 S 3 /ZnO异质结具有II型能带特征，有利于光生载流子的高效分离和收集，从而显著提升光电化学活性。 图文导读 1 In 2 S 3 /ZnO纳米片阵列的制备 首先在FTO玻璃表面原位生长制备In 2 S 3 纳米片阵列，然后利用原子层沉积在In 2 S 3 纳米片表面沉积一层ZnO，形成In 2 S 3 /ZnO核壳纳米片阵列，不同原子层沉积参数便于调控ZnO层的厚度。 2 不同ZnO层厚度样品的光谱分析 450 nm波长透射、反射、吸收光谱表明：ZnO可提高核壳纳米片阵列的光传输距离和光吸收；ZnO带隙较大，因此提高短波区域的光吸收能力；ZnO层厚度较大时破坏纳米片阵列结构，不利于光捕获。 3 In2S3/ZnO-50 NSAs 的 光电化学性能 纳米结构的In 2 S 3 光阳极与生长的ZnO层形成n-n型异质结后表现出显著改善的PEC活性，并且随着正偏压的增加而提高。 随着ZnO壳层厚度的增加，纳米结构光阳极的光电流先增加，然后达到In 2 S 3 /ZnO-50NSAs的最大值1.642 mA/cm 2 。 在1.23V偏压及间歇光辐照条件下，与原始In2S3纳米片阵列相比较，In2S3/ZnO异质结纳米片阵列光阳极表现出显著提高的光电流密度及良好的开关性能。 作者简介 张亚非，薄膜与微细技术教育部重点实验室主任，国家百篇优秀博士论文导师，国务院政府特殊津贴。 主要研究方向： 纳米材料与器件、电子科学与技术。 主要研究方向： 碳纳米材料（碳纳米管、石墨烯、富勒烯、碳基量子点）及纳米器件。 相关阅读 1 综述 | 可见光催化裂解水制氢 ：纳米催化结构及反应机制的研究进展 2 Bi-Bi2O2CO3：高效异质结 可见光催化剂 3 综述：基于 二维过渡金属氧化物和硫化物 的 光催化剂 4 NML研究论文 | 高效光解水制氢催化剂： g-C3N4/TiO2纳米管阵列异质结 关于我们 Nano-Micro Letters是上海交通大学主办的英文学术期刊，主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯，在Springer开放获取（open-access）出版。可免费获取全文，欢迎关注和投稿。 E-mail： editorial_office@nmletters.org Tel： 86-21-34207624
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核-壳纳米结构：高性能锂/钠离子电池负极材料
nanomicrolett 2019-4-17 13:35
【引言】 锂离子电池（LIBs） 和 钠离子电池（SIBs） 是应用和研究最广泛的储能系统。通过对电极材料的结构和成分的优化与调控是提高LIBs和SIBs电化学性能最重要的途径之一。 核–壳（Yolk-shell）纳米结构 具有特殊的缓冲空间，大表面积和短扩散距离等特点，可有效避免负极材料的体积膨胀和团聚问题，因此在增强储锂或储钠性能方面具有很好的应用前景。 本文亮点 1 总结了近年来核–壳（Yolk-shell，Y-S）纳米结构负极材料的开发，及其在增强LIBs和SIBs电化学性能方面的作用。 2 总结了形状和组分可控的各种新颖球状、多面体结构、棒状Y-S纳米结构的开发研究进展。 3 详细讨论了这些新颖Y-S纳米结构对LIBs和SIBs电化学性能的强化作用。 内容简介 电子科技大学王志明 教授等人总结了结构和成分可控的各种新型球形、多面体形、棒状Y-S结构的研究进展。详细讨论了基于这些新颖Y-S结构的负极材料在提高LIBs和SIBs电化学性能方面的应用和强化机制，并展望了今后的研究方向。 图文导读 1 核-壳纳米结构的开发 中空核-壳（YS）结构 在药物递送，传感器，催化剂，LIBs和SIBs方面的应用引起了广泛关注。与紧密接触的核/壳结构不同，典型的球形YS结构类似于青蛙内部的空洞结构，为核提供可移动空间。 在用作 LIBs和SIBs负极材料 时，YS结构材料由于其特殊的缓冲空间，大表面积和扩散距离短等许多优点而具有改善电化学性能的特性。YS结构材料的空隙空间可以解决体积膨胀的问题并且避免在充电/放电过程中的团聚问题。 YS结构材料首次由Hyeon等人通过二氧化硅模板法合成。YS结构的初步研究集中在球形结构。随着不同合成方法的发展，如选择性蚀刻，自模板法，奥斯特瓦尔德熟化和柯肯德尔效应，可制备出各种类型的YS结构。 2 多面体形核-壳纳米结构 YS多面体 可以分为五面体，六面体，八面体和十二面体。 Liu等人成功合成了Fe 3 O 4 @C 核壳纳米六面体。聚多巴胺（PDA）包裹了尺寸为530 nm的Fe 2 O 3 纳米立方体。煅烧后，由于奥斯特瓦尔德熟化效应，Fe 2 O 3 @PDA变为Fe 3 O 4 @C并在核和壳之间产生内部空隙空间。蚀刻后，空隙空间扩大。 3 核-壳纳米结构与LIBs电化学性能 Zhang等人成功合成了具有15-35nm可调壳的 Sn@C核壳结构 纳米盒以调整空隙空间。紧贴在纳米盒C壳上的Sn球核提供了空隙空间和核壳之间的较大的接触面积。由于接触面积较大，自然接触可提供较高的电子和离子传输途径。足够的空隙空间可以满足体积膨胀。Liang等人设计了一种由纳米线组装的 海胆状Bi 2 S 3 核壳结构 。与典型的单一球形核壳结构相比，海胆状核壳结构具有更多的表面积和与壳相连的接触点，可以保证较高的离子运输。与此同时，海胆状核壳结构的分支则保证了在有限空间中的体积膨胀。 作者简介 主要研究方向： 化合物半导体纳米材料分子束外延生长和表征，光电原型器件设计和制备。 课题组主页： http://icam.uestc.edu.cn/members/director/ 相关阅读 1 双模式成像和pH/近红外响应药物输送：新型 金纳米棒@聚丙烯酸/磷酸钙核壳 纳米结构 2 Cu@CuS核壳 纳米结构：形貌调控及高效光催化性能 3 NML研究论文 | 高性能钠离子电池负极材料： rGO@FeS2复合材料 4 上海交通大学郭守武教授课题组： 石墨烯和磷酸铁锂复合材料 作为锂离子电池阳极材料的微型综述 5 无模板合成 Sb2S3空心微球 ：高性能锂电/钠电负极材料 6 NiFe2O4/膨胀石墨 ： 一种高效储锂纳米复合材料电极 7 NML: 硅负极材料锂离子电池 综述 8 NML独家报道： 石墨烯磷酸铁锂 复合材料制备锂离子电池阳极综述 关于我们 Nano-Micro Letters 是上海交通大学主办的英文学术期刊，主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯，在Springer开放获取（open-access）出版。可免费获取全文，目前免收版面费。
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“高颜值”可穿戴超级电容器：改性聚氨酯人造革电解质提高可穿戴性
nanomicrolett 2019-4-17 13:13
【引言】 可穿戴储能器件 是可穿戴电子设备的关键组成部分。尽管一般用于可穿戴设备的超级电容器都设计成可编织线状结构，但由于聚电解质层的存在（厚度远大于100 μm）大大降低了舒适性和可穿戴性。 本文亮点 1 将能量储存和皮革工业相结合，制备了一种可穿戴、易转移、能发荧光的人造革超级电容器，解决了传统超级电容器因存在电解质层的穿戴舒适性难题。 2 用无害的NaCl和离子功能团修饰了人造革主要成分聚氨酯，使其同时具有电解质层的作用。 3 这种具有荧光的人造革超级电容器可以方便地从任何基底转移，形成各种各样的图案，从而满足实际穿戴、时尚性、能量储存等各种需求。 内容简介 香港城市大学支春義教授 等人受成熟人造革服装工业的启发，发明了一种基于 聚氨酯人造革 的 超级电容器 ，皮革层内部的片状电极同时充当聚电解质。这种设计保留了超容器件覆盖下的织物的结构，解决了储能器件穿戴舒适性的难点问题。此外，相比传统的聚乙烯醇基酸电解质，通过使用NaCl对天然荧光聚氨酯皮革进行改性，避免了对人体的伤害。 该研究提出了可穿戴超级电容器的革命性结构设计，荧光皮革超级电容器可以转移到任意基底上形成任意图案，从而满足高舒适性、高颜值、高储能等多功能需求。 图文导读 1 聚氨酯（PU）人造革聚电解质 的改性和理化性能 聚氨酯（PU）人造革 作为天然皮革的理想替代品，已经在服装行业得到了实质性的应用。水性聚氨酯（wPU）逐渐取代有机溶剂型，成为工业发展的重要方向。PU链可以很好地分散在水中，当离子基团如羧基被接到PU链上时，形成离子型水性聚氨酯（iwPU）。在wPU单体的预聚合过程中，加入含羧基的扩链剂，经聚合后接到PU链上。其离子电导率由于离子的结合得到提高。为了显著提高离子浓度并显示各种颜色，加入无毒强电解质NaCl以及少量染料分子（10μM）来进一步修饰iwPU，即形成改性离子型水性聚氨酯（miwPU），可同时用作无害电解质和有色人造革。 2 超级电容器中改性 离子型水性聚氨酯（ miwPU ） 聚电解质 的电化学性能 循环稳定性测试 表明，经过2500次循环后，超级电容器的电容保留率为80％，在所有循环期间库仑效率为100％，这比基于PPy的超级电容器报道的更好。 对超级电容器进行一系列 变形测试 ，如在0°，45°，90°，135°，180°折叠和扭曲。所有CV曲线在整个变形过程中几乎完全重叠，这表明PU凝胶具有良好的机械性能，可穿戴电子设备有良好的器件柔韧性。 此外，通过在miwPU人造皮革超级电容器上喷洒防水喷雾剂，CV曲线在水溅射前后几乎相同，表明该设备具有良好的防水性能。 3 穿戴 荧光改性离子型水性聚氨酯（ miwPU ） 人造革超级电容器袖 miwPU人造皮革超级电容器可以显示 丰富的图案 。任何图案都可以从带图案的基底上轻松转印到皮革上。 所有带图案皮革的荧光效果都表现出略微的差异性，这可能是由于在miwPU中使用不同染料而导致其颜色差异所致。 但是，其电化学性能不受图案或颜色的影响。 作者简介 中科院物理所博士，日本国立材料研究所NIMS博士后研究员、ICYS研究员和高级研究员。 主要研究方向：1. 柔性可穿戴储能器件；2. 高热导率、多功能聚合物复合材料和BN纳米结构。 主页链接： https://cyfeeling.wixsite.com/mysite 关于我们 Nano-Micro Letters 是上海交通大学主办的英文学术期刊，主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯，在Springer开放获取（open-access）出版。可免费获取全文，目前免收版面费。
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特邀综述推荐——表面等离激元热电子超快动力学研究进展
Chineselaser 2017-3-27 10:15
单杭永 祖 帅 方哲宇 北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室 摘要 　　表面等离激元因具有能突破光学衍射极限、表面局域性和近场增强等奇特的光学性质，被广泛应用于光伏、光催化和光电探测等研究领域。将具有高效光捕获特性的表面等离激元与传统半导体器件相结合，可以极大地提高传统半导体器件的效率，具有重要的应用价值。由局域表面等离激元弛豫产生的热电子是将太阳能转化为电能或化学能的关键，因此从微观上研究表面等离激元热电子的产生及弛豫过程对于设计高效率表面等离激元纳米光电器件具有重要意义。综述了表面等离激元热电子的激发及其在金属-半导体材料界面处的超快动力学过程的研究进展，分析了目前存在的主要问题并对其未来的发展前景进行了展望。 （相关文章发表在《激光与光电子学进展》2017年第3期， 点击阅读全文 ） 引用该论文 Shan Hangyong,Zu Shuai,Fang Zheyu. Research Progress in Ultrafast Dynamics of Plasmonic Hot Electrons . Laser Optoelectronics Progress, 2017, 54(3): 030002 单杭永,祖 帅,方哲宇. 表面等离激元热电子超快动力学研究进展 . 激光与光电子学进展, 2017, 54(3): 030002
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“H”型纳米线异质结的可控组装及其光子学应用
WileyChina 2015-11-19 10:00
转载自： MaterialsViews 编辑部 纳米光子学主要研究如何在微纳尺度上对光子进行操纵、调节和控制 。以光子学功能为导向，可控构筑复合微纳结构和光子学元件对集成光路的实现和性能优化至关重要。有机半导体作为一类重要的光子学材料，具有荧光量子效率高、分子可剪裁、易柔性加工等优势，因此在构建特定光学功能的微纳结构方面具有明显优势。然而，由于缺乏对分子结构、组装过程、形貌调控与材料光学性能间相互影响关系的深入理解， 可控构建预期的多组分纳米异质结构依然是光子学和材料科学领域面临的很大挑战 。 中国科学院化学研究所的赵永生研究员研究团队在设计组装具有特定光子学功能的纳米线异质结方面的研究取得重要进展。他们从研究分子间相互作用与有机分子自组装行为的关系着手，选择特定结构的有机能量给受体分子，利用在液相组装中不同分子的协同组装过程，构建了 两侧为能量受体中间为能量给体的“H”型有机纳米线异质结 。通过对不同分子间的相互作用方式的理论模拟和对于协同组装过程的原位观测，他们清楚地阐述了“H”型纳米线异质结的组装机理，并研究了异质结构中的界面激子转移过程。这些稳定的纳米线异质结展现了有效的界面能量转移行为，通过控制激发位点和激发光能量，改变能量转移效率和激子数量， 研究人员实现了对光信号输出的有效调控，并实现了微型光开关器件，为有机纳米光子学材料的合理设计和器件的可控构筑提供了重要的借鉴 。 原文链接： http://www.materialsviewschina.com/2015/08/h-type-of-nanowire-heterostructures-controlled-assembling-and-its-application-in-photonics/
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光催化剂的表面活化：金属助剂构建可控高效反应活性位点
WileyChina 2015-9-14 10:57
转载自： MaterialsViews 编辑部 利用 太阳能光催化分解水产氢 是解决能源危机和环境污染的最具前景的方法之一，该领域的主要目标是 开发具有高活性和稳定性的半导体光催化剂 。其中，构建 催化助剂-半导体异质结 是加速电荷分离、活化催化剂表面、提高光催化活性的最有效方法之一。目前，有大量的材料被用作助催化剂；其中，零价金属，如，Pt、Pd、Ru和Ir等，依然是性能最佳的一类助催化剂。原位光沉积法是一种将金属助催化剂负载到半导体催化剂表面的最常用方法，该方法可以定向地将金属助催化剂负载到催化剂表面的还原活性位点。这种选择性可以通过暴露有特殊晶面的半导体光催化剂清楚地观察到。然而，该方法无法精确控制金属助催化剂纳米颗粒的尺寸和分布；另外，这种选择性过程同样会导致未被沉积的晶面不能进行产氢反应，仅仅进行氧化反应。这样，未被沉积金属助催化剂的晶面在光催化过程中可能会被过渡“浪费”，抑制了光催化活性的提升！ 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室郭烈锦教授、刘茂昌助理教授及其研究团队开发出一种 新型构建金属-半导体异质结的模型 。通过该方法，能够方便的利用动力学手段控制助催化剂的粒径大小和分布，并有效活化催化剂表面，使原本“钝化”的晶面具有高效产氢的能力，从而使得光催化产氢活性提高一个数量级。 相关论文发表在AdvancedScience (DOI: 10.1002/advs.201500153) 。 该课题组利用暴露有不同晶面比例({001}/{101})Cu 2 WS 4 半导体材料作为模型催化剂，其中，{001}晶面和{101}晶面可以分别进行光催化还原反应和氧化反应。通过传统的光沉积法可以将金属助催化剂定向沉积到{001}晶面。而通过无光条件下的化学还原法，可以将金属助催化剂颗粒同时沉积在{001}和{101}晶面，并且可以利用动力学手段调节金属助催化剂纳米颗粒的大小。这样，占有较大比例的{101}晶面被活化，从而可以进行光催化产氢反应，显著提升光催化产氢活性。该课题组前期的研究显示，{001}晶面和{101}晶面可形成II型错列能带结构，{101}晶面的导带和价带分别比{001}晶面高80 meV和60 meV。与活化后的{001}晶面相比，{101}晶面较高的导带将更有利于光生电子从该晶面迁移到金属助催化剂上，因此，该方法活化后的Cu 2 WS 4 光催化剂，{101}晶面上的助催化剂比{001}晶面上的助催化剂显示出更高的助催化活性。 该研究工作进一步加深了研究者对金属助催化剂的理解和认识，提供了一种新型的构建表面活性位点的方法，并有望进一步应用在其它催化剂的开发上 。 原文链接： http://www.materialsviewschina.com/2015/08/photocatalyst-surface-activation-metal-additive-construction-control-and-efficient-reaction-of-active-sites/
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磁性薄膜/压电单晶异质结型复合磁电材料
snowmount 2014-5-30 18:19
前两年拿了基金做薄膜的应变调控研究，踏进了 磁性薄膜/压电单晶异质结型复合磁电材料 这个领域， 我们的主要特色就在于用同步辐射衍射看薄膜的应变情形， 结果学生很给力，发了好几篇文章 ，现在留校做了博后 我知道国内很多朋友目前在做这方面研究，尤其是刚踏进科研的新朋友，但目前这个方向， 最重要的是要出应用，或者往更深的微观机制或器件方面发展 下面是我们的一些文章： Appl. Phys.Lett., 100, 043506, 2012, http://dx.doi.org/10.1063/1.3676044 Appl. Phys. Lett. 98, 153509, 2011， Journal of Applied Physics，115，173505，2014 Applied Physics Letters 102，3，2013
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背部接触式硅异质结太阳能电池破新的效率记录
热度 3 Helmholtz 2012-2-23 15:27
背部接触式硅异质结太阳能电池破新的效率记录
背部接触式硅异质结太阳能电池破新的效率记录 独立 检测 实验室证 实 20.2 ％的转换效率 太阳能电池背面连接硅异质结的呈梳状环环相扣 的金属触点。在一片硅片同时刻制了多个测试用 光电池单元 图片提供：HZB 一种新型的“背部接触异质结太阳能电池”在转换效率方面取得重大突破：截止2011年公布的15-16%转换效率攀升到20.2％。这是亥姆霍兹柏林中心（HZB）硅光伏研究所与哈默尔恩太阳能研究所（ISFH）的合作成果，该项目由德国环境部资助，在合作伙伴中还包括博世、肖特太阳能、Sunways和Stiebel Eltron等企业伙伴。独立计量机构、弗赖堡弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（ISE）确认的这项新纪录。 背部接触式异质结太阳能电池综合了两种不同的光伏技术的优点：背部接触和硅异质结连接。背式接触太阳能电池采集阳光所产生电荷的金属带是在背面 – 由于消除了遮蔽效应，就可以采用宽的低阻抗接触带。异质结技术是两个具有不同能量带宽的两种半导体组合在同一个光电池里，无论多晶或者非晶都会获得较高的转换效率。“这两种技术方式各具优势，而且业已得到产业界的应用”，HZB半导体所所长伯恩德.瑞希（Bernd RECH）教授说：“通过组合这两种方式可能实现高达25％的超高效率，从而显著降低每瓦电能的生产成本。通过基于概念的验证性（Proof-Of-Concept）研究，我们向前迈出了重要一步，未来将进一步提高转换效率，并开发出尽可能简单的工业生产流程。” 第一篇关于背面接触式硅基异质结太阳能电池的文章发表于2007年，也是HZB的科研报导（Stangl等人）。截止2011年，这种太阳能电池的最大转换效率一直在15-16％之间。在2011年年底的欧洲太阳能光伏大会上，太阳能电池制造商LG的开发部门报导了未经外部独立证实的22％的效率。在2011年春，曾有一小块试验电池的转换效率达到20.2％（Mingirulli等人，2011年3月PSS RRL）。这次由HZB和ISFH通过“TopShot”项目制备的背部接触异质结太阳能电池是由独立计量机构ISE实验室确认、是经独立验证的最高转换率。ISFH的尼尔斯·彼得·哈德（Nils- Peter Harder）教授说：“要是不同领域的专家可以一起携手合作，开发速度可以快得多”。 ISFH尼尔斯·彼得·哈德教授 联系电话：+49（0）5151-999-631 邮箱harder@isfh.de
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