周薇薇副教授團隊在二維材料的宏量製備領域取得重大進展

2020-12-06 哈爾濱工業大學新聞網

     哈工大報訊（威海/供稿）在國家自然科學基金和泰山學者項目支持下，我校威海校區材料科學與工程學院周薇薇副教授團隊在二維材料的宏量製備領域取得重要進展。研究成果以Mass Production of Large-sized, Nonlayered 2D Nanosheets: Their Directed Synthesis by A Rapid 「Gel-Blowing」 Strategy, and Applications in Li/Na Storage and Catalysis (大尺寸、非層狀二維納米片的大規模生產：基於凝膠-膨脹策略的合成及其在鋰/鈉離子電池和催化領域的應用)為題發表在國際頂級期刊《Advanced Materials》（影響因子：21.95）上。

    近幾年來，二維結構的納米材料由於其獨特的物理、結構特性及其在光電子、場效應管、能源轉換和存儲等領域的潛在應用，吸引了研究人員的廣泛興趣。但是，目前二維材料的製備方法主要分為氣相法和液相法，但是均存在一定的缺點，如化學氣相沉積法成本高、產量低，液相法很難獲得大尺寸的二維納米片，且後續需要繁瑣的純化處理。此外，上述方法大多局限於層狀二維材料的合成。研究團隊受到中國傳統民間藝術「吹糖人」的啟發，提出了一種全新的「凝膠-膨脹」策略併合成出包括二維的金屬氧化物、二維的氮摻雜碳、二維金屬氧化物/氮摻雜碳以及二維金屬/氮摻雜碳等在內的13種二維材料。首先通過溶膠-凝膠過程得到類似於「糖漿」的粘稠狀凝膠，之後通過快速加熱產生的大量氣體將凝膠「吹」成超薄的二維納米片，可以實現非層狀二維材料的量產，且無需後續的純化處理。「凝膠-膨脹」策略綜合了氣相法和液相法的優點，所得納米片質量高、成分均勻，厚度可達2-3 nm，直徑可達100 μm。該方法具有普適性，通過選擇合適的金屬前驅體和煅燒條件，可以合成出更多的二維材料。所得二維納米片在鋰離子電池、鈉離子電池和電催化等領域均表現出非常優異的性能。此項研究成果得到審稿人的充分肯定和高度評價。

    我校威海校區為本論文的第一單位，周薇薇副教授和溫廣武教授為本論文的共同通訊作者。此外，團隊在金屬有機框架材料(MOFs)在儲能領域的應用也取得了進展，相關成果於今年初以封面文章的形式發表在Journal of Materials A, 2018, 6, 2974上（影響因子：9.93）。

文獻信息：Mass Production of Large‐Sized, Nonlayered 2D Nanosheets: Their Directed Synthesis by a Rapid 「Gel‐Blowing」 Strategy, and Applications in Li/Na Storage and Catalysis (Advanced Materials, 2018, 1803569. DOI: 10.1002/adma.201803569)

文獻連結：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201803569

 



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