我校生物碳(炭)與光學農業團隊在碳基功能複合材料研究中取得新進展

审核发布:宣传部 蒙丽 來源單位及審核人:材料與能源學院 徐正春 發布時間:2020-07-07浏覽次數:1449


  近期,我校材料与能源学院、岭南现代农业科学与技术广东省实验室、生物基材料与能源教育部重点实验室和广东省光学农业工程技术研究中心刘应亮教授带领的生物碳(炭)与光学农业团队在碳基功能复合材料研究中取得新进展,相关研究结果以“A general strategy for metal compound encapsulated into network-structured carbon as fast-charging alkali-metal ion battery anode”(论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829720301495?dgcid=coauthor)为题发表在国际知名学术期刊Energy Storage Materials(IF2019:16.28)。

  由于其獨特的結構特征,碳基功能複合材料在能源儲存、農業環境、石油化工和醫療衛生等領域具有重要的應用。然而,當前碳基功能複合材料通常存在碳/非碳界面結構不夠精細、形貌缺乏層次化設計、活性位點少且利用率低等弊端,已日益制約其高性能化,非常不利于上述各項應用領域的進一步發展。爲此,生物碳(炭)與光學農業團隊從碳/非碳界面構建的源頭出發,發展了一種通用的制備策略,設計合成出系列具有納米網絡結構的新型碳基功能複合材料。該策略的關鍵是采用了碳源?非碳前驅體一體化的螯合樹脂?金屬離子雜化組裝體作爲構築單元,它不僅可在分子水平上實現均一的有機/無機界面,還使金屬離子在高溫過程中轉化成金屬化合物納米顆粒(例如,金屬氧化物、金屬硒化物、金屬硫化物)並原位封裝在碳納米網絡單元中。進一步研究發現,得益于其具有快速輸運通道的層次孔結構和發達活性位點的複合骨架,所得到的碳基功能複合材料可用作快充型堿金屬離子電池負極材料,表現出較優異的可逆充放電容量、高倍率性能以及長循環壽命。

納米網絡結構碳基功能複合材料的制備流程

納米網絡結構碳基功能複合材料用作快充型堿金屬離子電池負極的工作機理

  该研究论文的第一作者为材料与能源学院硕士研究生张伟财,通讯作者为梁业如教授。该研究得到了刘应亮教授的大力支持和国家自然科学基金、广东省自然科学基金、“广东特支计划”科技青年拔尖人才项目、广东省高等学校珠江学者岗位计划、广州市科技创新人才专项珠江科技新星计划等项目的资助。(文/图 材料与能源学院 张伟财)


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