餘桂華AM：凝膠電催化劑——電化學能源轉換新材料

2020-08-31 研之成理


聲明：僅代表推文作者個人觀點，作者水平有限，如有不科學之處，請大家指正！

原文連結：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202003191

相關焦點

  • 餘桂華團隊《AM》：基於新型凝膠電催化劑的電化學能源轉換技術
    尋求可持續、低成本的能源已成為全球深入研究的重點領域，對現代社會的可持續發展至關重要。人們對燃料電池和電解水等新型能源產業技術具有極大的期望，而這些技術的性能很大程度上依賴於電化學轉換過程——通過斷裂或形成化學鍵來產生和儲存化學能的電化學反應。然而這些能源轉化過程受限於電催化的低效率和低耐久性。
  • 水凝膠材料在可持續能源和水資源領域的技術進展
    近年來，新型先進材料的出現大大推動了該領域的發展，使得實現低成本、高效、安全的能源和水資源技術成為可能。作為一種新興材料，水凝膠具有高度可調的物理化學性質和形貌結構，在諸多領域展現出了重要應用潛能，包括電化學能源存儲和轉化以及水資源淨化和管理（圖1）。
  • 《先進材料》德克薩斯大學餘桂華團隊開發便宜好用水凝膠蒸發器...
    一直以來，人們呼籲將海水或廢水淨化，以減少能源消耗並降低對水環境的負面影響。太陽能的可持續性和環境友好性使太陽能蒸餾技術備受關注。經濟適用及高質量的太陽能淨水系統還需突破，以實現有效的能量收集，轉化以及高淨水率。為了克服太陽光散射而減少所提供的動力，各種吸光材料被開發，如通過調節納米材料的尺寸和形態來收集整個太陽光。
  • 《先進材料》餘桂華團隊開發便宜、好用水凝膠蒸發器淨化海、廢水
    一直以來，人們呼籲將海水或廢水淨化，以減少能源消耗並降低對水環境的負面影響。太陽能的可持續性和環境友好性使太陽能蒸餾技術備受關注。經濟適用及高質量的太陽能淨水系統還需突破，以實現有效的能量收集，轉化以及高淨水率。為了克服太陽光散射而減少所提供的動力，各種吸光材料被開發，如通過調節納米材料的尺寸和形態來收集整個太陽光。
  • 餘桂華團隊ACS Cent. Sci.：基於易熔合金的下一代液態金屬電池
    不同於傳統的燃料電池（活性物質與電極的分離）和蓄電池（電化學可逆性），液流電池的活性物質以液態形式存在並分裝在儲液罐中，因此同時具有可分離的電極活性物質和可逆的充放電性能，綜合了能量轉換和能量存儲的優勢，且具有廣泛的能量/功率調節自由度和可擴展性，但是其廣泛利用受限於較低的能量密度和循環性能和電池隔膜較高的成本。
  • 餘桂華團隊AM實現鋰金屬顆粒可逆沉積的超共形可拉伸石墨烯薄膜
    本文來自微信公眾號：X-MOLNews鋰金屬被認為是發展高能量密度二次電池最理想的負極材料，但是鋰枝晶與死鋰的形成嚴重阻礙了鋰金屬二次電池的產業應用。不均勻的鋰沉積溶解會導致固體電解質界面膜（SEI）下的鋰金屬表面非平面的形態變化。所以，不可變形的常規SEI膜不斷出現高鋰離子導通的裂縫，促發新的鋰枝晶生長，進而引發起火甚至爆炸。
  • 餘桂華團隊EES:調控水凝膠表面潤溼態加快太陽能致水蒸發
    研究者們通過引入高效光熱能轉換材料以及合理設計蒸發器納米結構來加速蒸發過程。最近，通過調節聚合物網絡與水分子之間的相互作用，水凝膠太陽能蒸發器可在一個陽光下達到高蒸發速率。由於水蒸發發生在水凝膠界面，因此合理設計蒸發材料表面對於太陽能蒸發尤為重要，但對於調整太陽能蒸發器的表面潤溼狀態以加快蒸汽產生速率這方面的研究甚少。
  • :過渡金屬氮化物在電化學能源中的應用
    上發表了一篇題目為Transition metal nitrides for electrochemical energy applications的綜述文章，總結了TMNs基納米材料最新的研究進展，主要側重幾何結構設計，電子結構調控以及在電化學能源轉化與儲存中的應用等方面，包括電催化，超級電容器和可充電電池。
  • 餘桂華Nature子刊：當偶氮染料「邂逅」非水系液流電池
    但是除了缺少能在有機溶劑中穩定工作的隔膜，目前最大的挑戰是設計具有高溶解度的化學穩定的活性材料同時實現在有機電解液中的長時間循環。本文亮點基於偶氮苯有機小分子實現了長壽命和高容量非水系液流電池的設計；偶氮活性基團和π共軛結構，一種新分子結構設計在有機溶劑中具有高的化學穩定性和反應可逆性。
  • Energy Mater.綜述:石墨炔——新型電催化劑新型載體用於能源...
    背景介紹眾所周知，自工業革命以來，為促進經濟發展而大力開發化石燃料，導致常規化石燃料被大量消耗，引發能源危機。此外，大量燃燒化石燃料還帶來了嚴重的溫室效應和顆粒汙染等環境問題。因此，迫切需要開發經濟、高性能和環境友好的技術來進行能源轉換，以解決面臨的問題。其中，電催化在能量轉換方面具有巨大的潛力，但對電催化劑性能要求甚高。
  • AEnM:石墨炔:新興電催化劑載體用於能量轉換
    化石燃料的大量消耗雖然促進了經濟的快速發展，但是同時也帶來了嚴重的能源短缺和環境汙染。開發一種高效和可持續的技術生產清潔能源來代替不可再生能源是一個不錯的選擇。電催化技術因其操作簡單，經濟高效以及投入成本低等優點被認為是一個理想的技術。電催化劑是電催化技術的核心，開發高性能以及高穩定性的電催化劑是當前所面臨的巨大的挑戰。
  • 能量轉換材料與技術
    依據能量轉換的類型，可以把能量轉換分為光電光熱能量轉換材料與技術、熱電能量轉換材料與技術、壓電能量轉換材料與技術材料、電致發光能量轉換材料與技術、化學能-電能能量轉換材料與技術和磁能-機械能能量轉換材料與技術等。目前，全球日益嚴重的能源短缺和環境汙染問題，影響到人類的生存與可持續發展。為了解決這些問題，需要在開發探索清潔新能源的同時，提高傳統能源的能量轉換效率。
  • 江蘇大學：生物質氮摻雜碳氣凝膠在電催化和超級電容器中的應用
    此外，可以在不破壞原始3D結構的同時將金屬種類摻入多孔碳基質中，同時改善其導電性和電化學性能。最重要的是，大多數生物質材料都具有氮功能，可以在不添加任何添加劑的情況下原位摻雜（自摻雜）雜原子（例如N），從而產生其他缺陷和具有增強的電子密度和電子貢獻屬性的活性中心。本文總結了近十年來生物質衍生的碳氣凝膠的電化學應用，特別是在水電解，金屬空氣電池，燃料電池和超級電容器等領域。
  • 《無機材料學報》近期能源材料專題精選
    近年來，國內外能源材料研究發展迅速，優秀成果不斷湧現。上海矽酸鹽研究所的施劍林院士和崔香枝研究員製備出一種包裹碳化鎢納米粒子的石墨化介孔碳複合物，不僅具有高ORR電化學催化活性, 還表現出良好的電化學穩定性。
  • 美國UT Austin餘桂華教授AM:室溫全液態金屬電池界面化學研究
    而液態屬作為電極材料有望解決鹼金屬本徵的枝晶問題和合金材料的電極粉化問題。液態金屬電池的穩定運行需要快速的電荷傳輸，金屬一般具有非常大的表面張力，因此在集流體表面的浸潤性很差，影響了電池的性能。，電池在充放電過程中，由於載流子和電極表面勢的作用，溶劑分子會在電極與電解液界面上迅速自組裝形成電雙層，這一電雙層的結構決定了電池的相界面化學性質。
  • 北京大學發布Advanced Energy Materials納米能源材料特刊
    該特刊為慶祝北京大學工學院材料科學與工程系（MSE）成立十周年特邀約稿，共收錄8篇綜述、11篇進展報告和1篇研究新聞熱點，綜合概括了北京大學工學院材料科學與工程系以及化學與分子工程學院、物理學院、信息科學技術學院等院系教師在納米與能源相關領域的最新研究進展。這些領域包括催化、高效能源轉化和儲存系統、低維材料與複合結構，以及多孔材料在能源和環境領域的應用。
  • 電化學沉積實現單原子催化劑的普適性製備
    單原子催化劑是一類將孤立分散的金屬原子負載到載體上的新型催化劑。單原子催化劑最大化的原子利用率可以有效減少金屬材料的使用，尤其是貴金屬材料，這對催化劑的生產成本十分有利。同時，單原子催化劑中活性金屬中心的配位結構會影響單原子催化劑的電子結構。
  • 基於第一性原理的電化學模擬,找出15種有前途的催化劑!
    將H+電催化還原成H2是基於氫燃料可再生能源技術的關鍵過程。在眾多的影響因素中，催化劑的效率對於降低整體反應過電位和提高反應產率至關重要，Pt系金屬是性能最好的催化劑，然而價格昂貴，難以作為大規模生產H2的催化劑。
  • 科學網—界面電化學:聚焦能源 前景可期
    孫世剛：經過自然科學基金創新研究群體項目連續三期的支持，創新群體項目成員主要在高指數晶面納米催化劑、電化學原位高時空分辨拉曼光譜、電化學能源體系界面微觀結構和分子水平研究等3個方向上取得了不俗成績，引領國際研究前沿。
  • AM:電化學剝離層狀材料:快速高效製備二維材料的新方法
    隨著石墨烯研究的崛起，各種二維材料（包括過渡金屬硫化物，黑磷以及碳化鈦等）越來越廣泛地應用於傳感器，催化劑，能量存儲，以及多功能電學器件中。然而，這些新技術能否得到深度推廣，取決於能否大批量，低成本地獲取符合應用需求的二維材料。