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Selenium vacancy-rich and heteroatom-doped CoSe/Mo_(2)CTx MXene prepared using ionic liquid dopants for pH-universal hydrogen evolution and flexible supercapacitors 被引量:3
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作者 Mingjie Yi Shunyou Hu +2 位作者 Na Li Hao Wang Jiaheng Zhang 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第9期453-464,I0013,共13页
Vacancy engineering is a useful methodology in the development of catalysts and electrode materials.Herein,we report the introduction of Se-vacancy pairs in heteroatom-doped(N,B,and F)CoSe/Mo_(2)CT_(x) MXene(NBF-CoSe/... Vacancy engineering is a useful methodology in the development of catalysts and electrode materials.Herein,we report the introduction of Se-vacancy pairs in heteroatom-doped(N,B,and F)CoSe/Mo_(2)CT_(x) MXene(NBF-CoSe/Mo_(2)CT_(x))to enhance the hydrogen evolution reaction(HER)and supercapacitor activities via an ionic liquid-mediated method.Se vacancy pairs and heteroatom doping enable the reallocation of local electron states and add active sites,improving the electrochemical activity of NBF-CoSe/Mo_(2)CT_(x) with high HER activities over a broad range of pH.At a current density of 10 mA cm^(-2),overvoltages of 70 and 81 mV are respectively produced in 0.5 M H_(2)SO_(4)and 1 M KOH.The optimal structure also exhibits outstanding electrochemical performance in an asymmetric supercapacitor with an energy density of 34.2 Wh kg^(-1)at a power density of 15989.6Wkg^(-1).This study opens new avenues for the introduction of Se vacancies and heteroatom doping to improve the application performance. 展开更多
关键词 Flexible supercapacitors heteroatom-doped CoSe Hydrogen evolution reaction Ionic liquids Selenium vacancy
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Ultrasmall CoS nanoparticles embedded in heteroatom-doped carbon for sodium-ion batteries and mechanism explorations via synchrotron X-ray techniques
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作者 Congcong Liu Qiongqiong Lu +8 位作者 Mikhail V.Gorbunov Ahmad Omar Ignacio G.Gonzalez Martinez Panpan Zhao Martin Hantusch Antonius Dimas Chandra Permana Huanyu He Nikolai Gaponik Daria Mikhailova 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第4期373-381,共9页
Transition metal sulfides have been regarded as promising anode materials for sodium-ion batteries(SIB).However,they face the challenges of poor electronic conductivity and large volume change,which result in capacity... Transition metal sulfides have been regarded as promising anode materials for sodium-ion batteries(SIB).However,they face the challenges of poor electronic conductivity and large volume change,which result in capacity fade and low rate capability.In this work,a composite containing ultrasmall CoS(~7 nm)nanoparticles embedded in heteroatom(N,S,and O)-doped carbon was synthesized by an efficient one-step sulfidation process using a Co(Salen)precursor.The ultrasmall CoS nanoparticles are beneficial for mechanical stability and shortening Na-ions diffusion pathways.Furthermore,the N,S,and O-doped defect-rich carbon provides a robust and highly conductive framework enriched with active sites for sodium storage as well as mitigates volume expansion and polysulfide shuttle.As anode for SIB,CoS@HDC exhibits a high initial capacity of 906 mA h g^(-1)at 100 mA g^(-1)and a stable long-term cycling life with over 1000 cycles at 500 mA g^(-1),showing a reversible capacity of 330 mA h g^(-1).Meanwhile,the CoS@HDC anode is proven to maintain its structural integrity and compositional reversibility during cycling.Furthermore,Na-ion full batteries based on the CoS@HDC anode and Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)cathode demonstrate a stable cycling behavior with a reversible specific capacity of~200 m A h g^(-1)at least for 100 cycles.Moreover,advanced synchrotron operando X-ray diffraction,ex-situ X-ray absorption spectroscopy,and comprehensive electrochemical tests reveal the structural transformation and the Co coordination chemistry evolution of the CoS@HDC during cycling,providing fundamental insights into the sodium storage mechanism. 展开更多
关键词 Sodium-ion batteries Cobalt sulfide nanoparticles heteroatom-doped porous carbon matrix Synchrotron X-ray techniques Reaction mechanisms
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Heteroatom-doped porous carbon from methyl orange dye wastewater for oxygen reduction 被引量:4
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作者 Yiqing Wang Mingyuan Zhu +6 位作者 Yingchun Li Mengjuan Zhang Xueyan Xue Yulin Shi Bin Dai Xuhong Guo Feng Yu 《Green Energy & Environment》 SCIE 2018年第2期172-178,共7页
Banana peel-derived porous carbon(BPPC) was prepared from banana peel and used as an adsorbent for methyl orange(MO) wastewater removal. BPPC-MO50 is a N,S-doped BPPC obtained via secondary carbonization. The BPPC-MO5... Banana peel-derived porous carbon(BPPC) was prepared from banana peel and used as an adsorbent for methyl orange(MO) wastewater removal. BPPC-MO50 is a N,S-doped BPPC obtained via secondary carbonization. The BPPC-MO50 exhibited a high specific surface area of1774.3 m^2/g. Heteroatom-doped porous carbon(PC) was successfully synthesized from the BPPC absorbed MO at high temperature and used for oxygen reduction. The BPPC-MO50 displayed the highest ORR onset potential among all carbon-based electrocatalysts, i.e., 0.93 V vs.reversible hydrogen electrode(RHE). This is the first report to describe porous carbon-activated materials from agriculture and forestry waste that is used for adsorption of dyes from wastewater via an enhanced heteroatom(N,S) content. These results may contribute to the sustainable development of dye wastewater treatment by transforming saturated PC into an effective material and has potential applications in fuel cells or as energy sources. 展开更多
关键词 Banana peel Dye wastewater Porous carbon Heteroatom doping Oxygen reduction reaction
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Heteroatom-doped graphene for electrochemical energy storage 被引量:5
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作者 Yangyang Wen Congcong Huang +1 位作者 Lianzhou Wang Denisa Hulicova-Jurcakova 《Chinese Science Bulletin》 SCIE EI CAS 2014年第18期2102-2121,共20页
The increasing energy consumption and environmental concerns due to burning fossil fuel are key drivers for the development of effective energy storage systems based on innovative materials.Among these materials,graph... The increasing energy consumption and environmental concerns due to burning fossil fuel are key drivers for the development of effective energy storage systems based on innovative materials.Among these materials,graphene has emerged as one of the most promising due to its chemical,electrical,and mechanical properties.Heteroatom doping has been proven as an effective way to tailor the properties of graphene and render its potential use for energy storage devices.In this view,we review the recent developments in the synthesis and applications of heteroatom-doped graphene in supercapacitors and lithium ion batteries. 展开更多
关键词 掺杂石墨 化学储能 杂原子 能源消耗 锂离子电池 超级电容器 储存系统 驱动因素
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碳基复合催化剂降解有机污染物研究进展
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作者 唐朝春 陈钧杰 +3 位作者 刘占孟 徐豪佑 蔡恒祥 陈伟德 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期8-14,20,共8页
过硫酸氢盐高级氧化工艺是降解各种有机污染物的有效治理方法,高效、经济、环保的过硫酸氢盐催化剂是现阶段的研究热点。碳基催化剂作为环境友好、稳定性高的绿色催化材料,具有强吸附能力并且能够有效防止有毒金属离子的浸出和二次污染... 过硫酸氢盐高级氧化工艺是降解各种有机污染物的有效治理方法,高效、经济、环保的过硫酸氢盐催化剂是现阶段的研究热点。碳基催化剂作为环境友好、稳定性高的绿色催化材料,具有强吸附能力并且能够有效防止有毒金属离子的浸出和二次污染。本文阐述了碳基材料活化过硫酸盐的三种机理:自由基、非自由基以及两种机制并存的途径。详述了单一过渡金属和双过渡金属、非金属杂原子负载在碳基材料上形成的复合催化剂和生物质材料催化剂活化过硫酸氢盐对有机污染物的降解效果,对碳基催化剂用于活化过硫酸氢盐降解废水中有机污染物的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 过硫酸氢盐 碳基催化剂 过渡金属 杂原子掺杂 生物质
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杂原子掺杂石墨烯的制备及应用研究进展
6
作者 孙柏青 刘煊赫 +6 位作者 张改梅 王东栋 石佳子 刘辉 祝培源 鲁建东 宋晓利 《包装工程》 CAS 北大核心 2024年第15期1-13,共13页
目的综述杂原子掺杂石墨烯的研究进展,对杂原子掺杂石墨烯的未来研究方向进行展望,旨在为杂原子掺杂石墨烯的制备及应用提供参考。方法总结和分析了杂原子掺杂石墨烯的制备方法和潜在应用领域,对比了各种杂原子掺杂对石墨烯电子性质的影... 目的综述杂原子掺杂石墨烯的研究进展,对杂原子掺杂石墨烯的未来研究方向进行展望,旨在为杂原子掺杂石墨烯的制备及应用提供参考。方法总结和分析了杂原子掺杂石墨烯的制备方法和潜在应用领域,对比了各种杂原子掺杂对石墨烯电子性质的影响,突出不同元素掺杂的独特性和效果。结果杂原子掺杂不仅提高了石墨烯的电导率和力学强度,还增加了它在特定应用中的稳定性和效率。结论杂原子掺杂石墨烯的发展前景广阔,有望在能源存储、生物医药、环境保护、传感器及印刷包装等领域实现重要突破。 展开更多
关键词 杂原子掺杂石墨烯 能源存储 力学强度 电导率
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乙炔氢氯化无汞催化剂研究进展
7
作者 王明明 范宇睿 +3 位作者 黄文君 徐浩淼 瞿赞 晏乃强 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期796-806,772,共12页
聚氯乙烯(PVC)是全球产量第三大的聚合物,而乙烯基氯化物是PVC的基本构建单元,催化乙炔氢氯化反应已被广泛应用于乙烯基氯化物的生产。高稳定性无汞催化剂(例如Au基催化剂)的研发对于实现乙炔氢氯化行业的绿色可持续具有重要的工业意义... 聚氯乙烯(PVC)是全球产量第三大的聚合物,而乙烯基氯化物是PVC的基本构建单元,催化乙炔氢氯化反应已被广泛应用于乙烯基氯化物的生产。高稳定性无汞催化剂(例如Au基催化剂)的研发对于实现乙炔氢氯化行业的绿色可持续具有重要的工业意义。用p-区(N)杂原子掺杂的贵金属单原子催化剂替代基于汞的催化剂已成为主流做法,在过去的几年中吸引了广泛的研究。N元素的掺杂可以解决催化剂失活和原子利用率低的根本问题,从而形成稳定的超细金属纳米颗粒甚至单原子催化剂,使该催化剂在乙炔氢氯化反应中表现出优异的催化性能。在此基础上,基于最新的理论和实验研究进展,全面回顾N元素调控的乙炔氢氯化催化剂的性质、性能和机制。讨论了催化剂结构与催化活性和稳定性的关系,总结出N掺杂单原子催化剂性能描述符,以强调设计催化剂的关键因素。最后,展望N元素调控催化剂的发展趋势。对性能提升机制和结构-性能关系的深入了解可以为定向合成材料提供参考,从而促进乙炔氢氯化无汞催化剂的实际应用。 展开更多
关键词 乙炔氢氯化 单原子催化 杂原子掺杂 结构-性能关系 性能描述符
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低温等离子体技术在碳材料表面改性中的应用
8
作者 姜瑞婷 杨光 张玥 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1711-1715,共5页
叙述了低温等离子体技术的基本原理,其次分别介绍了该技术在表面改性碳纳米管、石墨材料、氧化石墨烯以及新型多孔碳材料中的应用,列举了国内外该领域的部分研究成果,讨论了低温等离子体表面改性碳材料面临的挑战并对其未来发展进行了... 叙述了低温等离子体技术的基本原理,其次分别介绍了该技术在表面改性碳纳米管、石墨材料、氧化石墨烯以及新型多孔碳材料中的应用,列举了国内外该领域的部分研究成果,讨论了低温等离子体表面改性碳材料面临的挑战并对其未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 低温等离子体 碳材料 表面改性 杂原子掺杂
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木质素基碳材料的改性及其在超级电容器中的应用研究进展
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作者 张诚 陈远双 +3 位作者 袁楚茵 钟炜 吴文娟 金永灿 《中国造纸》 CAS 北大核心 2024年第9期20-30,共11页
木质素是一种储量丰富、价格低廉且含碳量高的可再生生物质资源,分子骨架上丰富的官能团,如酚羟基、醇羟基、羧基和甲氧基等,可为木质素的化学改性提供足够的反应位点。木质素的分子结构设计灵活性和多样性适合制备杂原子掺杂的碳材料,... 木质素是一种储量丰富、价格低廉且含碳量高的可再生生物质资源,分子骨架上丰富的官能团,如酚羟基、醇羟基、羧基和甲氧基等,可为木质素的化学改性提供足够的反应位点。木质素的分子结构设计灵活性和多样性适合制备杂原子掺杂的碳材料,通过在木质素结构中引入不同的杂原子(如氮、硫、磷等),可制备比表面积大、孔隙结构丰富与表面活性点位多的杂原子掺杂木质素基碳材料。本文综述了国内外近年来关于杂原子掺杂木质素基碳材料的制备方法(包括活化法、水热法、热解法、模板法和后处理法等)、杂原子掺杂的机理,以及在制备过程中影响碳材料孔隙结构的影响因素;并给出在制备、结构、应用等方面的可能研究方向,以实现木质素基碳材料在超级电容器中的高价值应用。 展开更多
关键词 杂原子掺杂 木质素 木质素基碳材料 超级电容器
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石墨烯基材料在电磁屏蔽领域的研究进展 被引量:1
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作者 杨赏娟 曹赟 +1 位作者 贺艳兵 吕伟 《新型炭材料(中英文)》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期223-239,共17页
通信技术在为人类的生活带来便利的同时,其产生的电磁辐射对社会安全、人体健康产生的危害也受到了社会各界的广泛关注,宽屏蔽范围、高吸收效率和高稳定性的电磁屏蔽材料逐渐成为研究热点。石墨烯是一种导电性高、比表面积大且可调控性... 通信技术在为人类的生活带来便利的同时,其产生的电磁辐射对社会安全、人体健康产生的危害也受到了社会各界的广泛关注,宽屏蔽范围、高吸收效率和高稳定性的电磁屏蔽材料逐渐成为研究热点。石墨烯是一种导电性高、比表面积大且可调控性高的轻质材料,可有效实现电磁衰减,保护精密电子设备和人体健康,在电磁屏蔽领域具有广阔的应用前景。本综述从电磁屏蔽的基本原理与石墨烯基材料的结构特性角度,阐述了石墨烯及其衍生物的电磁屏蔽特点,总结了结构调控以及表面异质化、复合化策略在电磁屏蔽领域的应用。结构调控有利于提高石墨烯基材料对电磁波的吸收损耗和多重反射损耗;表面异质化和复合化策略有利于提高石墨烯基材料的界面极化和磁特性,从而加强对电磁波的吸收损耗和磁损耗。总结了石墨烯基电磁屏蔽材料的改性方法,旨在为开发新一代绿色、轻薄、高屏蔽带宽的电磁屏蔽材料提供启发,指明石墨烯基电磁屏蔽材料的未来发展方向。 展开更多
关键词 石墨烯 电磁屏蔽 结构调控 异质掺杂 复合材料
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热敏型碳点作为温度传感材料的研究进展
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作者 郭丁萌 李晓玉 +1 位作者 孙天懿 连海兰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期43-53,共11页
高灵敏度的非接触式温度传感在活细胞及活体的生物分析、空气动力学研究、光电功能体系研究及食品货物包装涂层的温度监测等领域有着广泛的应用。荧光蛋白、有机化合物、碳点、金属纳米颗粒、稀土掺杂纳米颗粒和半导体量子点等已经被应... 高灵敏度的非接触式温度传感在活细胞及活体的生物分析、空气动力学研究、光电功能体系研究及食品货物包装涂层的温度监测等领域有着广泛的应用。荧光蛋白、有机化合物、碳点、金属纳米颗粒、稀土掺杂纳米颗粒和半导体量子点等已经被应用于温度传感器。其中碳点具有水溶性好、光稳定性高、生物相容性高、生物毒性小、制备方法简便、原材料来源丰富等优势,能克服传统金属量子点易猝灭、易团聚和对环境有害等缺点,逐渐成为其他温度传感器的替代品。本文梳理了热敏型碳点的制备方法、性能表现和应用领域,综述了其荧光变化规律和温度-荧光的线性关系,并分析总结了目前仍存在的问题及未来的发展趋势,为后续研究学者提供思考和学习的理论支撑。 展开更多
关键词 碳点 温度传感 荧光性能 杂原子掺杂 热灵敏度
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二硒化钨催化剂电催化析氢研究进展
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作者 王闻达 刘思宇 +3 位作者 段毅 王海平 郭博森 罗卫华 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期24-27,共4页
介绍了二硒化钨催化剂的主要制备方法及其在电催化析氢中的最新研究进展,分析了二硒化钨催化剂高效析氢的策略,并对未来的研究方向进行了展望。
关键词 二硒化钨 水裂解 析氢 异质结 杂原子掺杂
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杂原子掺杂碳材料用于电合成过氧化氢的研究进展 被引量:1
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作者 王以恒 赵尔卓 +2 位作者 夏广森 管少华 展巨宏 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期112-126,共15页
过氧化氢(H_(2)O_(2))可广泛应用于市政饮用水、工业废水和城市污水的处理.然而,过氧化氢在储存和运输方面的风险(如腐蚀和爆炸)限制了其在分散式水处理中的应用.以二电子氧还原反应(2eORR)原位合成H_(2)O_(2)用于分散式水处理具有良好... 过氧化氢(H_(2)O_(2))可广泛应用于市政饮用水、工业废水和城市污水的处理.然而,过氧化氢在储存和运输方面的风险(如腐蚀和爆炸)限制了其在分散式水处理中的应用.以二电子氧还原反应(2eORR)原位合成H_(2)O_(2)用于分散式水处理具有良好的应用前景.然而,未被催化的2e^(-)ORR动力学缓慢、选择性差,不能满足大规模生产的要求.相比之下,杂原子掺杂碳材料具有良好的2e^(-)ORR活性、选择性和稳定性.本文回顾了2e^(-)ORR的反应机理和催化剂的改性原理,进一步描述了杂原子N、O、F掺杂碳材料的作用机理,并总结了几种具有优秀2e^(-)ORR催化活性和选择性的掺杂结构.最后,对杂原子掺杂碳材料合成H_(2)O_(2)应用于水处理的未来发展进行了展望. 展开更多
关键词 过氧化氢 氧还原反应 杂原子掺杂 碳材料 水处理
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基于高熵效应的多原子共掺杂碳作为直接液体燃料电池阴极催化剂的性能研究
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作者 简李想 方园 +2 位作者 吴昕 王晶弟 朱建锋 《陕西科技大学学报》 北大核心 2024年第4期111-117,共7页
燃料电池技术作为一种新型清洁能源,有希望成为传统化石燃料的替代品之一.氧还原反应(ORR)是燃料电池的阴极反应,研究更稳定、更经济的高活性电催化剂对实现燃料电池商业化发展具有重要意义.本研究基于高熵效应的优势,制备了多种过渡金... 燃料电池技术作为一种新型清洁能源,有希望成为传统化石燃料的替代品之一.氧还原反应(ORR)是燃料电池的阴极反应,研究更稳定、更经济的高活性电催化剂对实现燃料电池商业化发展具有重要意义.本研究基于高熵效应的优势,制备了多种过渡金属共掺杂NSC材料(M-NSC,M=Co、Fe、Ni、Mn、Ce),旨在提高直接液体燃料电池阴极催化剂的催化性能.实验采用高温热解法分别合成了三种M/C摩尔比的(CeMnFeCoNi)-NSC催化剂,研究了不同金属添加量对材料微观结构和催化性能的影响.(CeMnFeCoNi)-NSC呈现二维层状结构,拥有较大的比表面积,为催化反应提供了更多的活性位点.将(CeMnFeCoNi)-NSC作为直接甲醇燃料电池(DMFC)和直接硼氢化物燃料电池(DBFC)的阴极催化剂,单电池功率密度分别为19.86 mW·cm^(-2)和73.81 mW·cm^(-2),优于高温热解法制备的Fe-NC(DMFC:7.92 mW·cm^(-2);DBFC:52.12 mW·cm^(-2)).这主要归因于在(CeMnFeCoNi)-NSC催化剂中金属与N元素产生的M-N4基团可以作为催化位点,以及多种金属之间的协同作用共同提高了其阴极活性.并且研究发现当金属总量与碳的摩尔比例为1∶50时,表现出最优异的电池性能.研究结果为开展碳基电催化剂的成分设计和性能调控提供了新思路. 展开更多
关键词 燃料电池 阴极 氧还原反应 杂原子掺杂碳
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用于水锌电容的硝酸处理N掺杂碳材料的制备及其电化学性能
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作者 冯运 梁龙生 +6 位作者 罗杭 柴松林 高楚轩 王灵婕 林一清 李刚 程再军 《微纳电子技术》 CAS 2024年第11期71-82,共12页
为了满足现代电子设备对储能装置快速充放电和长周期循环稳定性的需要,亟需开发新型的电化学储能装置,水系锌离子混合电容器(ZIHC)因其固有优势被认为是一种极具发展潜力的储能设备。为此,研制了一种由金属有机框架(MOF)衍生的N掺杂碳(N... 为了满足现代电子设备对储能装置快速充放电和长周期循环稳定性的需要,亟需开发新型的电化学储能装置,水系锌离子混合电容器(ZIHC)因其固有优势被认为是一种极具发展潜力的储能设备。为此,研制了一种由金属有机框架(MOF)衍生的N掺杂碳(N-C)材料作为ZIHC的高性能正极,并对其进行硝酸活化(N-C-HNO_(3))改性。实验结果表明,在0.2~1.8 V的电压窗口内,N-C-HNO_(3)在0.2 A·g^(-1)的电流密度下具有117.78 mA·h·g^(-1)的质量比容量,即使电流密度增大到10 A·g^(-1),质量比容量仍有52.78 mA·h·g^(-1)。20 000次充放电循环之后比电容保持率为103.83%。同时结合非原位表征技术揭示了ZIHC的Zn^(2+)、H^(+)和SO_(4)^(2-)的共吸附储能机制。基于硝酸对N掺杂碳材料进行处理,可以改善碳材料的电化学性质,能够显著提升ZIHC正极的电化学性能。 展开更多
关键词 锌离子电容器 金属有机框架(MOF)材料 杂原子掺杂 碳材料改性 储能装置
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杂原子掺杂多孔碳的制备及应用研究进展
16
作者 孔志博 李星瑶 +1 位作者 许锐杰 王亚珍 《江汉大学学报(自然科学版)》 2024年第4期15-26,共12页
就近年来关于杂原子掺杂多孔碳的制备、掺杂机理探究以及在不同领域应用的相关文献整理分析。梳理了杂原子掺杂多孔碳的制备方法并归类总结,同时就掺杂过程中的机理进行综合分析,以期为杂原子掺杂多孔碳的制备寻找一条清晰的共性道路,... 就近年来关于杂原子掺杂多孔碳的制备、掺杂机理探究以及在不同领域应用的相关文献整理分析。梳理了杂原子掺杂多孔碳的制备方法并归类总结,同时就掺杂过程中的机理进行综合分析,以期为杂原子掺杂多孔碳的制备寻找一条清晰的共性道路,方便研究者了解掺杂过程的理化反应机理和掺杂多孔碳的制备方法。最后就杂原子掺杂多孔碳发展所面临的挑战提出了建议。 展开更多
关键词 多孔碳 掺杂机理 杂原子掺杂 吸附 催化 储能
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杂原子掺杂电极用于全钒液流电池中的研究进展 被引量:1
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作者 徐冉 王宝冬 +3 位作者 王绍亮 张琦 张磊 冯子洋 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1849-1860,共12页
液流电池因其本质安全、超长寿命等特性,是大规模储能的关键技术之一。电极材料作为全钒液流电池的核心部件,其与电解液的界面特性会对液流电池的性能产生重要影响。通过电极表面改性处理方法能够实现其在高电流密度下的电化学活性提升... 液流电池因其本质安全、超长寿命等特性,是大规模储能的关键技术之一。电极材料作为全钒液流电池的核心部件,其与电解液的界面特性会对液流电池的性能产生重要影响。通过电极表面改性处理方法能够实现其在高电流密度下的电化学活性提升,而电极表面杂原子掺杂技术是目前的研究热点。本文归纳了以石墨毡为基体的杂原子掺杂机理及其研究进展,着重介绍了碳骨架的原位掺杂和电极表面的杂原子催化剂两种掺杂策略,并总结了两种掺杂策略的掺杂类型和性能差异。其中,依据杂原子的电负性和原子尺寸,阐述了电极材料原位掺杂的机理,讨论了杂原子对碳纤维电子结构的影响方式;根据碳基材料催化剂的种类,介绍了多孔炭材料、碳纳米管和石墨烯三种碳基催化剂的杂原子掺杂对电极材料电化学性能的影响规律。综合分析表明,通过电极表面的原子掺杂不仅可以增加电极反应的活性位点,促进活性离子的迁移,还可以改善其亲水性,增大电极与电解液接触的有效面积。基于此,提出了采用调控电极表面电荷分布、官能团种类、构建缺陷位点等方法有效增强电极材料的稳定性和电化学性能,并有望在实现高电流密度下电化学活性提高的同时获得较高的电导率。 展开更多
关键词 全钒液流电池 电极 原子掺杂 杂原子催化
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杂原子掺杂分级多孔碳的制备方法研究进展
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作者 张沛春 张敏 赵娅敏 《化工设计通讯》 CAS 2024年第7期123-125,134,共4页
人类文明的进步离不开各种物质的发展,杂原子掺杂分级多孔碳是一种具有潜在应用前景的材料,其独特的结构和性质使其在催化、储能和吸附/分离等领域具有重要的应用价值。总结了杂原子掺杂分级多孔碳的制备方法,通过对其电化学性能、催化... 人类文明的进步离不开各种物质的发展,杂原子掺杂分级多孔碳是一种具有潜在应用前景的材料,其独特的结构和性质使其在催化、储能和吸附/分离等领域具有重要的应用价值。总结了杂原子掺杂分级多孔碳的制备方法,通过对其电化学性能、催化活性和吸附性能的研究,揭示了杂原子掺杂分级多孔碳在能源转化、环境保护和催化等方面的潜在应用。未来的研究应重点关注杂原子掺杂方式的优化、结构性能的调控以及杂原子掺杂分级多孔碳在实际应用中的工程化问题,以推动这一材料在各领域的应用和发展。 展开更多
关键词 多孔碳 杂原子掺杂 分级多孔结构
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超级电容器用生物质衍生碳材料研究进展
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作者 牛丽丽 王培 +1 位作者 刘彦彬 赵惠娟 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第8期1302-1312,共11页
生物质衍生碳材料具有前驱体来源广泛、比表面积大、杂原子掺杂丰富、碳纳米尺寸可控等优良特点,作为超级电容器电极材料具有广阔的应用前景。且因其在缓解环境问题、提升废物利用率和促进可持续储能应用方面作用巨大而受到人们越来越... 生物质衍生碳材料具有前驱体来源广泛、比表面积大、杂原子掺杂丰富、碳纳米尺寸可控等优良特点,作为超级电容器电极材料具有广阔的应用前景。且因其在缓解环境问题、提升废物利用率和促进可持续储能应用方面作用巨大而受到人们越来越多的关注。本文综述了超级电容器用生物质衍生碳材料研究进展,包括生物质衍生碳前驱体的主要来源、制备策略及生物质碳纳米结构。阐述了不同制备策略(碳化方法、活化方法及杂原子掺杂)中生物质碳的孔结构、比表面积和电化学性能,介绍了纳米尺寸碳材料对其性能的影响,最后总结了生物质碳在超级电容器领域的发展前景和面临的挑战,为生物质碳的未来发展和高效利用提供有益的启示。 展开更多
关键词 生物质 碳材料 碳化 活化 杂原子掺杂 超级电容器
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钾离子电池硬碳负极材料研究进展
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作者 张博 张贺贺 马妍姣 《电力科技与环保》 2024年第3期221-236,共16页
随着大规模储能系统需求的不断攀升,具有成本和资源优势的钾离子电池引起了广泛的关注。在实际应用中,硬碳因其来源广泛、价格低廉、环境友好、结构可调控性高等优点而被认为是钾离子电池最具潜力的负极材料之一。硬碳负极仍然面临比容... 随着大规模储能系统需求的不断攀升,具有成本和资源优势的钾离子电池引起了广泛的关注。在实际应用中,硬碳因其来源广泛、价格低廉、环境友好、结构可调控性高等优点而被认为是钾离子电池最具潜力的负极材料之一。硬碳负极仍然面临比容量有限、嵌钾可逆性低、倍率性能差等问题。本文系统地总结了钾离子电池硬碳负极材料的研究进展,介绍了硬碳的微观结构特征以及电化学储钾行为,阐述了微观结构和储钾机理之间的构效关系。针对硬碳负极存在的挑战,本文总结提出了结构调控、杂原子掺杂、电解液优化等3种提升储钾性能的策略。对未来钾离子电池硬碳负极研究的发展方向进行了展望,包括新型材料设计、电解液设计优化和深入理解电极反应机制等方面,有助于推动钾离子电池硬碳负极材料的进一步发展。 展开更多
关键词 钾离子电池 硬碳负极 结构调控 杂原子掺杂 电解液优化
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