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徐梽川&姬广斌老师：柔性/轻质/韧性强的电磁波吸收膜: nanomicrolett 2020-9-6 16:56; AFlexible andLightweightBiomass-ReinforcedMicrowaveAbsorber Yan Cheng, JustinZhu Yeow Seow, Huanqin Zhao, Zhichuan J. Xu*, Guangbin Ji* Nano‑Micro Lett.(2020)12:125 https://doi.org/10.1007/s40820-020-00461-x 本文亮点 1. 本文利用生物质棉花为原料，通过真空抽滤自组装技术制备了柔性轻质高效的电磁吸收膜。 2. 多组分构造不仅提升了薄膜的机械性能，还增强了其电磁波吸收性能。在填充度为20wt%时，最强反射损耗可达-63 dB。内容简介当前，雷达探测导致飞行器被敌方探测、跟踪和攻击的可能性越来越大，而且电磁辐射也使人类生存空间的电磁环境日益恶化。因此，研究和探索高性能电磁波吸收材料具有重要意义。随着可穿戴设备的快速发展，具有良好机械性能的柔性吸波材料引起了广泛关注。然而，简单及低成本的合成工艺仍是柔性电磁膜的热点和难点之一。南京航空航天大学姬广斌教授和新加坡南洋理工大学徐梽川教授以棉花纤维为原料，对其进行低温碳化后，与金属Fe络合物和氧化石墨烯在溶液中均匀混合，采用真空抽滤及热处理，经分子间作用力自组装形成多组分Fe 3 O 4 @CNWs/RGO/CFs薄膜。其中，碳纤维(CF)作为柔性骨架，并被Fe 3 O 4 @CNWs纳米线和RGO纳米片包覆。得益于其独特的结构，所得样品展现出良好的柔性、机械性能和电磁波吸收性能。与传统的粉末状吸波材料相比，该柔性电磁膜的实用性更大，应用前景更广。图文导读 I 柔性薄膜的制备过程及机械性能展示图1a给出了薄膜的制备过程，其主要分为两步，第一步，棉花碳纤维、金属Fe络合物纳米线和RGO在溶液中超声混合后，通过真空抽滤得到薄膜前驱体，第二步，将薄膜前驱体置于惰性气氛中高温热解得到最终产品。图1b给出了样品的机械性能展示图，可以看出，经过弯曲和折叠后，薄膜仍然能保持完整性，表现出较好的机械性能。图1.(a)薄膜的制备过程示意图，(b)薄膜的机械性能展示图。 II 薄膜的微结构表征图2给出了薄膜的微观结构照片，从图2a-c中可知薄膜的厚度为363 μm，碳纤维被Fe 3 O 4 @CNW和rGO复合物紧密包裹，形成平整的表面。EDS Mapping (Fig. 2d-2f) 证明样品中C、O、Fe三种元素均匀。从TEM图片(Fig. 2g-2i) 可以看出Fe 3 O 4 @CNW为核壳结构。图2.(a-c)S3样品的SEM照片，(d-e)S3样品的元素分布图。(g)S3样品的TEM照片，(h)Fe 3 O 4 纳米尺寸分布图，(i)S3样品的高分辨TEM照片。 III 薄膜的电磁特性及吸收性能图3可知薄膜的电磁波吸收性能受碳纤维添加量影响较大。S3号样品在1.95 mm时，有效吸收频宽可达5.8 GHz，在1.95-5.0 mm厚度范围内，其累计吸收频宽可覆盖C、X、Ku波段。图3.不同样品的反射损耗图，(a)S0, (b) S1, (c)S2, (d)S3, (e)1.95 mm厚度下不同样品的反射损耗值，(f)S3样品在1.95-5.00 mm厚度范围内的有效吸收频宽。从图4，图5可看出，随碳纤维含量的增加，复介电的实部和虚部都呈降低趋势。碳纤维添加量对复合磁导率影响小。从损耗因子可以看出。介电损耗在电磁损耗中占主导作用。图4.(a)样品的复介电参数，(b-e)Cole-Cole曲线图。图5.(a)样品的复磁导率，(b-e)介电损耗因子和磁损耗因子。作者简介成岩本文第一作者南京航空航天大学博士研究生 ▍ Email: chengyan344@163.com 姬广斌本文通讯作者南京航空航天大学教授、博导 ▍ 主要研究领域主要从事电磁功能材料研究。 ▍ 主要研究成果先后入选江苏省“333”人才工程、江苏省六大人才高峰计划、江苏省青蓝工程。担任江苏省颗粒学会常务理事、Journal of Colloidand Interface Science编委。主持国家自然学基金项目、江苏省自然科学基金、航空科学基金、航天一院联合基金等20余项，骨干成员参与装备发展部共用技术、国防基础十三五、海装预研十三五等10余项课题，发表SCI论文100余篇，共用引用4000余次，14篇入选ESI高被引论文，授权发明专利8件。先后获得教育部自然科学一等奖、国防科技进步二等奖、江苏省教育教学成果自然科学二等奖。 ▍ Email: gbji@nuaa.edu.cn 徐梽川本文通讯作者新加坡南洋理工大学教授、博导 ▍ 主要研究领域主要从事电化学基础、能源材料、能源转换和存储技术研究。 ▍ 主要研究成果国际电化学学会会员，英国皇家化学会会员，美国电化学学会会员，Electrochimica Acta客座编辑，Nano-Micro Letters编委。 ▍ Email: xuzc@ntu.edu.sg 撰稿：原文作者编辑：《纳微快报》编辑部关于我们 Nano-Micro Letters《纳微快报》是上海交通大学主办、Springer Nature合作开放获取(open-access)出版的英文学术期刊，主要报道纳米/微米尺度相关的高水平文章(research article, review, communication, commentary, perspective, letter, highlight, news, etc)，包括微纳米材料的合成表征与性能及其在能源、催化、环境、传感、吸波、生物医学等领域的应用研究。已被SCI、EI、SCOPUS、DOAJ、CNKI、CSCD、知网、万方、维普等数据库收录。2019 JCR影响因子：12.264。在物理、材料、纳米三个领域均居Q1区(前15%)。2019 CiteScore：12.9，材料学科领域排名第4 (4/120)。中科院期刊分区：材料科学1区TOP期刊。全文免费下载阅读(http://springer.com/40820)，欢迎关注和投稿。 E-mail： editor@nmletters.org Tel： 021-34207624; 3481 次阅读|0 个评论

钠电+柔性！3D层级结构Sn/CNFs@rGO结构柔性电极的储钠性能: nanomicrolett 2019-9-9 22:05; Flexible Conductive Anodes Based on 3D Hierarchical Sn/NS‑CNFs@rGO Network for Sodium‑Ion Batteries Linqu Luo, Jianjun Song*, Longfei Song, Hongchao Zhang, Yicheng Bi, Lei Liu, Longwei Yin, Fengyun Wang*, and Guoxiu Wang* Nano-Micro Lett. (2019) 11: 63 https://doi.org/10.1007/s40820-019-0294-9 ▍ 本文亮点 ▍ 1 将Sn量子点包裹在N和S共掺杂的碳纳米纤维中，并在纤维表面包覆还原的氧化石墨烯（Sn/NS‑CNFs@rGO），用于钠离子电池柔性负极。 2 Sn/NS‑CNFs@rGO柔性负极表现出优越的长循环稳定性和高倍率性能。 ▍ 内容简介 ▍ 青岛大学特聘教授宋建军、王凤云和悉尼科技大学汪国秀教授合作，报道了一种简易的方法制备三维层级结构的Sn/NS‑CNFs@rGO柔性钠离子电池负极材料，并对其电化学性能进行了系统地测试和分析。青岛大学罗麟氍硕士为本论文的第一作者。将静电纺丝、真空抽滤和高温碳化三种工艺相结合，先将Sn量子点包裹在N和S原子共掺杂的碳纳米纤维中，再将rGO包覆在Sn/NS‑CNFs表面。该种独特的复合材料Sn/NS‑CNFs@rGO不仅确保了较短的钠离子和电子传输距离，而且具有较高的导电性和更多的电化学活性位点，且可直接用作离子电池的柔性自支撑负极，有利于提高电池的能量密度。 / 研究背景 / 钠离子电池(SIBs)具有能量密度高、资源丰富易得等优点，在大规模能量存储器件和智能电网领域已经吸引了越来越多的关注。金属锡(Sn)具有较高的理论容量，环境友好且成本低廉。但是，Sn与Na反应过程中巨大的体积形变(~520%)会造成容量的迅速衰减。将Sn的尺寸减小到纳米尺度可以有效缓解反应过程中的机械应力，避免活性物质粉碎，而且可以缩短钠离子的传输距离。利用碳材料与Sn复合，可以有效缓解体积膨胀并抑制Sn纳米颗粒的聚集。其中，一维的碳纳米纤维不仅具有尺寸均一，离子和电子传输路径短，抗应变能力好等优点，还被视为构筑电化学存储器件多维度多功能电极材料的理想结构单元。二维还原氧化石墨烯（rGO）具有较大的比表面积、优越的电子导电性和机械柔性等优点，rGO作为导电基体和柔性结构支撑材料已被广泛应用于储能器件领域。此外，N、S等杂质原子掺杂也可以显著提高碳基材料的储钠性能。 ▍ 图文导读 ▍ ▍ 三维层级结构Sn/NS‑CNFs@rGO柔性电极的制备过程示意图通过简单的静电纺丝、真空抽滤和高温碳化相结合，制备出Sn/NS‑CNFs@rGO柔性自支撑薄膜，如图1所示，该结构具有良好的柔性，可直接作为钠离子电池的负极材料。图1 三维层级结构柔性电极的制备过程示意图。 ▍ 微观形貌表征将Sn/N-CNFs和Sn/NS‑CNFs@rGO进行了微观形貌表征，通过对比可得出，rGO主要有三部分作用：作为壳包覆在Sn/NS-CNFs表面；作为导电“桥梁”将Sn/NS-CNFs相互连接；rGO膜还可作为导电集流体。图2 Sn/N-CNFs的SEM图(a)(b), TEM图(c)和(d); Sn/NS‑CNFs@rGO的SEM图(e)(f), TEM图(g)(h), 材料中的元素分布图(i)。 ▍ 物相结构分析通过XRD、拉曼光谱、XPS的表征可以得出，XRD图谱中出现了rGO的衍射峰，XPS可证明N和S原子成功掺入碳纳米纤维中。图3 Sn/N-CNFs, Sn/NS‑CNFs, Sn/N-CNFs@rGO, Sn/NS‑CNFs@rGO的XRD图谱(a)和拉曼光谱(b); Sn/NS‑CNFs@rGO中Sn 3d(c), C 1s(d), N 1s(e)和S 2p(f)的XPS图谱。 ▍ 电化学性能分析通过制备纽扣电池并测试电化学性能，如图4所示。可以看出，无论是比容量、倍率特性和长循环性能，Sn/NS‑CNFs@rGO电极的电化学性能均为最佳。图4 Sn/NS‑CNFs@rGO的(a)循环伏安曲线，取前3圈循环，扫描速度为0.2 m/s；(b)充放电曲线，电流密度为100 mA/g，电压区间为0.01-2.0 V；Sn/N-CNFs，Sn/NS‑CNFs，Sn/N-CNFs@rGO，Sn/NS‑CNFs@rGO在100 mA/g电流密度下的循环性能(c)，不同电流密度下的倍率性能(d)；(e)Sn/NS‑CNFs@rGO在不同电流密度下的充放电曲线；(f)Sn基钠离子电池负极材料的电化学性能比较；(g)Sn/NS‑CNFs@rGO在1000 mA/g电流密度下的长循环性能。 ▍ Sn/NS‑CNFs@rGO电极反应动力学分析通过电极反应动力学过程分析，计算了不同扫速下的赝电容贡献，结果表明赝电容电流在总电流中占主要贡献。图5 (a)不同扫描速度下的CV曲线；(b)(logi) 和 (log υ)之间的关系图；(c)4mV/s扫速下的伏安响应图；(d)不同扫速下的赝电容贡献图。 ▍ Sn/NS‑CNFs@rGO电极的结构表征和储钠机理为了证明Sn/NS‑CNFs@rGO电极的结构稳定性，将3 A/g电流密度下循环1000圈后的电极进行了SEM和TEM的表征。Sn/NS‑CNFs@rGO依然能保持最初完整的形貌，没有出现明显的粉碎现象，保证了电极结构的稳定性。 Sn/NS‑CNFs@rGO优越的电化学性能可归因于以下几个方面，首先，Sn量子点可以缩短钠离子和电子的传输路径，提高活性物质的利用率；其次，rGO可以提高电极的导电性，增强电极结构的稳定性，并且可作为集流体和电子、离子传输的“桥梁”；另外，N和S的掺杂进一步创造了更多的缺陷以存储钠离子。最终，三维Sn/NS‑CNFs@rGO中各组分的协同作用使其具有优越的电化学性能。图6 Sn/NS‑CNFs@rGO在3 A/g电流密度下的循环1000圈后的SEM图(a)(b)，TEM图(c)(d)；(e)Sn/NS‑CNFs@rGO的电子传输和储钠机理。作者简介宋建军 (本文通讯作者) 青岛大学特聘教授 ▍ 主要研究领域主要研究方向为能源存储领域的纳米材料制备与应用。 ▍ 主要研究成果迄今为止，在Energy Storage Materials, Journal of Materials Chemistry A, Nano-Micro Letters, ACS Applied Materials Interfaces, Journal of Power Sources等国际权威期刊上发表SCI论文30余篇。王凤云 (本文通讯作者) 青岛大学特聘教授，硕士生导师 ▍ 主要研究领域主要从事低维半导体纳米材料、碳材料等的设计、合成、表征以及在高性能场效应晶体管、光电探测器、气体探测器及储能器件领域的应用研究。 ▍ 主要研究成果已在Advanced Materials, ACS Nano, Nano Research, Nanoscale, Journal of Materials Chemistry A等国际顶级期刊上发表SCI论文60余篇，授权国家发明专利3项。主持国家、省级等项目6项，山东省属优青项目资助。2014年获山东省自然科学二等奖（第二位）和山东高等学校优秀科研成果三等奖（第二位）各1项，2013年获第九届青岛市青年科技奖。汪国秀 (本文通讯作者) 悉尼科技大学特聘教授 ▍ 主要研究领域主要从事新能源材料的开发与应用，研究方向包括锂离子电池，钠离子电池，钾离子电池，锂空电池，锂硫电池，超级电容器，并且对储氢及生物医药有所涉及。 ▍ 主要研究成果已在Nature Catalysis, Nature Communication, Angewandte Chemie International Edition, Advanced Materials, Journal of the American Chemical Society, Joule, Chem, Nano Letters, ACS Nano, Nano Energy等国际顶级期刊发表SCI论文400余篇，被引用25000余次，H因子82。相关阅读钠电进展 ·往期回顾 👇 1 储“锂”又储“钾”！生物质衍生的多核壳氮掺杂Fe2N@N-CFBs复合材料 2 钠电新进展！共轭微孔聚合物衍生的「硫掺杂多孔碳」提升储钠性能关于我们 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; 5291 次阅读|0 个评论

超轻氮硫共掺杂石墨烯：提升锂硒电池性能: nanomicrolett 2019-4-22 14:22; 本文亮点 1 采用简单真空抽滤法制备了一种自支撑超轻氮硫共掺杂石墨烯膜。 2 共掺杂超轻石墨烯膜用作“液硒电极”的阻挡层，有效避免了充放电过程中的“多硒离子穿梭”效应。 3 共掺杂石墨烯膜可吸附多硒离子，使得锂硒电池具有良好的循环稳定性和倍率特性。内容简介随着人们对日用电子消费产品以及电动汽车的要求不断提高，发展高能量密度的电池体系早已是大势所趋。锂硫电池因具有很高的理论体积能量密度（3467 mA h/cm 3 ），有望显著提高电动汽车的续航里程，但是在充放电过程中如何抑制多硫离子溶解和避免锂枝晶产生一直制约着锂硫电池的发展和使用。锂硒电池具有可与锂硫电池相媲美的超高体积比容量(3253 mAh/cm 3 vs. 3467 mAh/cm 3 )，而且硒的导电性和电化学活性都远远高于硫，但是锂硒电池存在一些难以克服的问题，主要表现在：（1）充放电过程中产生多硒化物会带来穿梭效应，在很大程度上影响Li-Se电池的循环寿命；（2）电极发生体积膨胀；（3）较低的电子电导率和离子传输速率。 ▲ 图1 Li-Se电池目前面临的主要问题北京大学侯仰龙教授和重庆工商大学古兴兴副研究员等利用合成出的自支撑超轻氮硫共掺杂石墨烯膜作为液硒电极阻挡层，有效抑制了多硒化物的产生，避免了充放电过程中的“多硒离子穿梭”效应，实现了锂硒电池循环性和倍率性能的大幅提升。此工作为制备高能量密度，长循环寿命的锂硒和钠硒电池提供了一种全新的策略方法。图文导读 1 自支撑氮硫共掺杂石墨烯膜的结构及表征自支撑超轻石墨烯膜是由片状氮硫掺杂石墨烯通过层层自组装形成膜结构，该结构具有良好的可折叠性。 XPS研究结果表明合成的氮硫掺杂石墨烯具有非常高的氮掺杂含量和硫掺杂含量，为实现对多硒化锂的强化学吸附提供了可能。 2 电化学性能如上图(a)(b)所示，使用了氮硫掺杂石墨烯阻挡层的液硒电极的极化程度大大降低，循环可逆性更好。相比于未使用这种超轻氮硫共掺杂石墨烯阻挡层的锂硒电池，使用后的锂硒电池表现出了优异的循环性能，在675 mA/g的电流密度循环500圈，可逆容量仍保持在400 mAh/g左右。且其倍率性能也得到了极大的提升，在2700 mA /g的电流密度下，可逆容量仍高达约300 mAh/g。作者简介主要研究方向：主要从事多功能磁性材料、新能源材料的控制合成及其在纳米生物医学与能源领域的应用探索研究。课题组主页： http://nbm.coe.pku.edu.cn/Home.html 原文链接： https://link.springer.com/journal/volumesAndIssues/40820 主要研究方向： ① 二次电池（锂硫/硒电池，锂/钠离子电池）及其关键材料； ② 纳米多孔材料对环境污水中有机物及重金属离子的吸附。相关阅读 1 Ag@NPC（纳米银包覆氮掺杂多孔碳）：优异的锂电池阳极复合材料 2 NiFe2O4/膨胀石墨：一种高效储锂纳米复合材料电极 3 多孔Zn-Sn-O纳米立方的简易合成及电化学储锂性能研究 4 无模板合成Sb2S3空心微球：高性能锂电/钠电负极材料 5 大容量超稳定锂电负极材料：钴基配位聚合物纳米线关于我们 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; 4373 次阅读|0 个评论

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