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石墨烯量子点的制备及在生物传感器中的应用研究进展 被引量:7
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作者 陈卫丰 吕果 +3 位作者 陶华超 陈少娜 李德江 代忠旭 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1156-1162,共7页
石墨烯是由一层碳原子以sp^2杂化轨道按蜂巢晶格排列构成的二维碳纳米材料,由于其超大的平面共轭结构,石墨烯中的π电子具有显著的离域效应。石墨烯具有许多令人惊奇的电子或电学性质,比如室温量子霍尔效应、自选传输性质、极高的载流... 石墨烯是由一层碳原子以sp^2杂化轨道按蜂巢晶格排列构成的二维碳纳米材料,由于其超大的平面共轭结构,石墨烯中的π电子具有显著的离域效应。石墨烯具有许多令人惊奇的电子或电学性质,比如室温量子霍尔效应、自选传输性质、极高的载流子迁移率和超低的电阻率以及优异的光学性质和力学性质。然而,与其他绝大多数二维材料不同,较大二维尺寸的石墨烯还具有零带隙的半金属材料特性,限制了石墨烯在光电器件和半导体等领域的应用。因此,如何打开石墨烯的带隙,将其从半金属材料转变为半导体材料,引起了人们的广泛兴趣。目前,已知打开石墨烯带隙的方法主要有两种:一种是对石墨烯进行化学掺杂以破坏其π电子共轭体系;另外一种是基于量子效应,将石墨烯切割成纳米带、纳米筛或量子点。石墨烯量子点(GQDs)是二维平面尺寸小于100 nm的石墨烯片段,因其具有量子限域效应和边界效应而呈现出特殊的物理化学性质,是一种具有带隙的半导体材料。与传统半导体量子点相比,GQDs具有毒性低、水溶性好、化学活性低、生物相容性好以及荧光性质稳定等突出优点。此外,GQDs具有单原子层平面共轭结构和较大的比表面积,同时表面的含氧基团可以为外来分子与之结合提供活性位点,在太阳能电池、光电子器件、生物医药等领域具有广泛的应用前景。GQDs的制备方法主要分为自上而下和自下而上两种方法。自上而下法主要包括强酸氧化法,水热/溶剂热法,电化学氧化法等。该方法的优点是原料来源丰富、制备过程相对简单,制备所得的GQDs表面含有丰富的含氧基团,具有良好的水溶性,易于表面功能化。自下而上方法主要分为可控有机合成和碳化反应。前者可以制备出具有精确碳原子数、大小和形状均一的GQDs,但是制备过程复杂繁琐、反应耗时长且产率较低,而后者所制备的GQDs,其尺寸和结构难以控制,产物具有多分散性。本文全面介绍了石墨烯量子点的各种制备方法,对这些方法的特点进行了评论,同时对重要或新颖方法的反应机理进行了阐述,并且重点介绍了GQDs在生物传感器方面的应用,最后对GQDs的未来研究和发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 石墨烯量子点 自上而下法 自下而上法 生物传感器
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高性能钠离子电池负极材料Fe_(x)Mo_(1-x)S_(2) 被引量:1
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作者 李静 陶华超 杨学林 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期204-211,共8页
通过一步溶剂热法制备了层间距0.75 nm的三元Fe_(x)Mo_(1-x)S_(2),扩大的层间距改善了Na^(+)首次循环过程中扩散速率。Fe_(x)Mo_(1-x)S_(2)作为钠离子电池负极在0.1 A/g电流密度循环100圈后可逆容量为285 m A·h/g,同时显示出较好... 通过一步溶剂热法制备了层间距0.75 nm的三元Fe_(x)Mo_(1-x)S_(2),扩大的层间距改善了Na^(+)首次循环过程中扩散速率。Fe_(x)Mo_(1-x)S_(2)作为钠离子电池负极在0.1 A/g电流密度循环100圈后可逆容量为285 m A·h/g,同时显示出较好倍率性能(5 A/g电流密度下容量为178 m A·h/g)。通过X射线光电子能谱仪和透射电子显微镜对循环前后电极材料进行了表征,分析Fe_(x)Mo_(1-x)S_(2)在循环过程中的电化学反应机理。结果表明:Fe_(x)Mo_(1-x)S_(2)与Na^(+)发生不可逆转换反应,多次循环后生成Fe-Mo合金和S。 展开更多
关键词 钠离子电池 负极 二硫化钼 反应机理 不可逆反应
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用于钠离子电池的热解氢化无烟煤负极材料(英文)
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作者 李方宇 陶华超 +1 位作者 刘心宇 杨学林 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1890-1898,共9页
无烟煤成本低廉,在储能领域具有较大应用潜力,但原始无烟煤作为钠离子电池负极材料可逆容量太低。在不同温度下对无烟煤进行煅烧处理。结果显示,无烟煤1 300℃热解产物(A-1300)具有最高可逆总量,在20m A/g电流密度下容量为307 mA·h... 无烟煤成本低廉,在储能领域具有较大应用潜力,但原始无烟煤作为钠离子电池负极材料可逆容量太低。在不同温度下对无烟煤进行煅烧处理。结果显示,无烟煤1 300℃热解产物(A-1300)具有最高可逆总量,在20m A/g电流密度下容量为307 mA·h/g,但其倍率性能不佳,500 mA/g时A-1300的容量仅为105 mA·h/g。通过氢化-热解两步策略不仅能降低热解温度,也可显著改善其倍率性能。结果表明:氢化后的无烟煤更易石墨化,900℃热解产物(H300-3-900)在500 mA/g电流密度下循环500圈后的容量可达113 mA·h/g,表现出优异的倍率性能,而且低温制备更易商业化。 展开更多
关键词 氢化 无烟煤 钠离子电池 负极
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Dendrite-free and stable Zn metal anodes with ZnO protective layer
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作者 HOU ZhenHua tao huachao +2 位作者 WANG JiaXu ZHANG LuLu YANG XueLin 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第10期2361-2368,共8页
Metallic Zn can be used as an anode for aqueous zinc-ion batteries due to its low redox potential,rich resources,and high theoretical capacity.However,its practical application is limited by dendrite growth and side r... Metallic Zn can be used as an anode for aqueous zinc-ion batteries due to its low redox potential,rich resources,and high theoretical capacity.However,its practical application is limited by dendrite growth and side reactions.Herein,a simple in-situ growth strategy was applied to fabricate a Zn anode with a ZnO protective layer(Zn/ZnO)to lengthen the cycle life and inhibit the dendrite growth and side reactions.At 1 mA h cm^(−2)capacity,Zn/ZnO exhibits long-time stability(2500 h)at 1 mA cm^(−2)and outstanding rate capability(1000 h at 10 mA cm^(−2))in symmetrical cells.Furthermore,the average coulombic efficiency of the Zn/ZnO//Ti cell is 99.4%,which is desirable at 5 mA cm^(−2).In addition,the Zn/ZnO//MnO_(2)cell can maintain a specific capacity of 167.2 mA h g^(−1)after 800 stable cycles.This work presents a simple fabrication method for Zn anode with excellent performance and suggests the huge possibilities of implementing practically rechargeable aqueous zinc-ion batteries. 展开更多
关键词 aqueous zinc-ion batteries Zn anode ZnO protective layer dendrite-free
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