二维材料的凝胶化及电化学储能应用

近年来,二维材料由于其独特的结构以及高电化学活性在储能领域中备受关注.然而在实际应用中,二维材料的“面-面”堆叠极大地限制了其性能的发挥.凝胶化作为实现纳米材料液相三维组装的重要手段,不仅可以有效减少二维材料的团聚,保留更多活性位点,同时形成的三维网络结构可以提供畅通的离子电子传输通道,提升材料在储能应用中的实用性.不仅如此,二维材料的凝胶化在电极材料孔结构设计以及活性物质缓冲空间定制方面具有先天优势.本文以氧化石墨烯凝胶化过程的方法和原理为基础,综合评述了石墨烯及其它几类较典型的二维材料的凝胶化机制及方法,梳理了其孔结构调控策略,并对凝胶化二维储能材料的设计以及应用进行了归纳、总结及展望.

聚苯乙烯微乳液的凝胶化及其块体的快速制备和结构调控

本文利用一种新的聚苯乙烯(PS)微乳液的凝胶化现象,制备了结构稳定的PS凝胶,并通过可控的毛细收缩过程获得了具有不同孔隙结构的PS块体.对PS微乳液的凝胶化机制的系统研究表明,在PS微乳液中加入适量特定的水溶性有机溶剂后,可实现PS微乳液的破乳,PS乳胶粒子周围的表面活性剂完全解吸附,并自发团聚成二次颗粒,在适当温度条件下可通过分子链缠结组装形成三维多孔凝胶.不同溶剂实现PS微乳液凝胶化的能力可以通过d2T/η参数的大小衡量和评估.通过进一步调整成胶时间与溶剂置换程度,PS凝胶可在后续的干燥过程中实现不同程度的收缩,从而得到密度范围在0.06–1.14 g cm^(-3)的多孔或致密PS块体.这种PS凝胶化策略是一种简单高效的PS成型方法,避免了成型设备、模板、成孔剂以及大量表面活性剂的应用,有望成为制备功能高分子聚合物块体材料的新方法.