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中国高起点新刊——Carbon Energy2021年第一期上线

2021年第一期

2021年1月,Carbon Energy第三卷第一期正式上线。

本期文章分别由中国科学院曲胜春研究员和中国科学院半导体研究所王智杰研究员、东华大学乔锦丽教授、广东工业大学芮先宏教授和中国科学技术大学余彦教授、 韩国首尔大学Yuanzhe Piao教授、吉林大学卢晓峰教授、济南大学的刘宏教授和周伟家教授、苏州大学能源学院耿凤霞教授、上海大学张久俊院士和颜蔚副研究员、南开大学牛志强研究员、加拿大国立科学院能源材料所孙书会教授带来,共有5篇综述性文章和5篇研究论文。

全部论文均为开放获取,可免费阅读全部文章。点击文末“阅读原文”,即可进入Carbon Energy 2021年第一期主页下载阅读并引用所有文章。2021年Carbon Energy文章及封面免费发表,欢迎大家踊跃投稿!

Carbon Enregy纸质版已在国内发行,邮发代号为32-280,欢迎至各地邮局或中国邮政微邮局公众号报刊订阅栏目订阅。


REVIEW


中国科学院曲胜春和中国科学院半导体研究所王智杰团队对有机光伏器件中的光学调控进行了总结。综述了有机光伏器件中的光学调控技术和光学调控策略,包括增加吸收范围,提高光子捕获,改变吸收和透过的比例以促进半透明器件性能的提升。


REVIEW

东华大学乔锦丽课题组总结和讨论了碳基无金属催化剂的最新进展,包括碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米带、石墨烯、氮化碳和金刚石,重点介绍了它们对于电催化CO2的活性、产物选择性和稳定性。研究了CO2还原反应原理和技术,包括电解质的作用、电化学电池的设计和评价标准、产物的选择性和以及产物的多样性。


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REVIEW


广东工业大学芮先宏教授和中国科学技术大学余彦教授团队系统阐述了目前固态锌空电池面临的挑战,以及碳基材料作为长效高活性催化电极的优势,并进一步对几种代表性碳基材料(如金属有机框架材料衍生物、单原子催化剂、石墨烯、碳纳米管、离子掺杂的碳材料、碳与氧化物/硫化物的复合物等)的性能与改性策略进行了详细探讨。


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碳基材料在固态锌空电池的发展和应用


REVIEW


韩国首尔大学Yuanzhe Piao教授课题组回顾并讨论了近年来了MOFs衍生物作为OER催化剂的发展和应用。首先介绍了MOFs衍生物作为OER催化剂的一些实例,然后总结了用于电催化的MOFs衍生材料的形貌、组成和基本特征以及它们的设计和合成策略。最后,讨论了MOFs衍生材料在OER电催化中的未来应用所面临的挑战和前景。


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MOFs衍生物作为OER催化剂的发展和应用


REVIEW

吉林大学卢晓峰课题组聚焦于静电纺丝材料的电子调制和界面设计在分解水中的应用。介绍了用于水分解反应的电催化剂设计,讨论了用于调节HER、OER和全解水性能的两种策略。重点介绍了静电纺丝纳米材料-基HER、OER和全解水电催化剂在电子和界面作用方面的最新进展。最后,提出了该发展领域中存在的挑战和未来的发展方向。


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催化剂电子调控和界面设计在分解水中的应用


RESEARCH ARTICLE


济南大学的刘宏教授和周伟家教授报道了一种以碳布为柔性基底制备的多功能电极材料(MoC/Ni@NCNTs/CC),这种材料的多活性组分和独特的多级结构,可作为柔性超级电容器正负极和和可穿戴加热器的加热器,测试结果表明该电极展示出出色的电化学性能和加热性能。基于该电极组装的柔性超级电容器与加热器集成腕带,可以运用到人体温暖和热治疗。


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MoC/Ni@NCNTs/CC作为三维多功能电极运用于柔性超级电容器和自热装置


RESEARCH ARTICLE


苏州大学能源学院耿凤霞教授团队通过优化Ti3C2纺丝液并调控纺丝工艺,成功将非液晶相二维Ti3C2组装成具有高度有序堆叠微观结构的宏观带状纤维;随后采用酸浸泡法去除层间絮凝剂同时在层间引入利于离子快速传输的电解液,获得了具有连续离子和电子传输网络的纯Ti3C2纤维。


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连续离子和电子传输网络的纯Ti3C2纤维


RESEARCH ARTICLE


上海大学张久俊院士和颜蔚副研究员课题组提出了一种利用铂改性泡沫铜(Pt-Cu foam)作为金属阳极集流体来改善锂/钠金属电池电化学性能的总体策略。与其他3D多孔集流体类似,锂枝晶和钠枝晶的生长都受到了显著抑制。最重要的是,由于Pt原子的亲锂亲钠特性,在沉积/剥离过程中,Pt-Cu foam表面会产生许多微米级的孔洞结构,从而为沉积的锂和钠提供了额外的空间,有效地缓解了沉积/剥离过程中体积变化引起的内部应力变化。因此Li@Pt-Cu foam和Na@Pt-Cu foam均在1 mA cm-2和超高面积容量(20 mAh cm-2)下均具有较长的寿命。所构建的锂/钠金属电池的优越性能揭示了Pt-Cu foam在高性能、高能量密度下一代电池中的潜在应用。


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制备具有优异导电性和循环稳定性的锂/钠金属电池


RESEARCH ARTICLE


南开大学牛志强研究员结合喷涂和电沉积策略制备出可充电微结构银锌电池,由于该器件构型不同于传统堆叠式电池,使其展现出高的能量及功率密度,更重要的是,器件具有优异的循环可逆性,在充放电100圈后仍能够保持稳定的电化学性能;另外,银锌电池的微结构叉指电极构型有利于其在同一基底上实现串并联连接,实现更高的电压或者电流输出,从而满足实际应用的要求;而且,微结构电池还具备优异的柔性和可裁剪性,在经过一系列弯折以及裁剪测试后,仍能够保持稳定的电化学性能。本工作将为集成化柔性可穿戴电子器件的设计提供借鉴。


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柔性、可裁剪可充微结构银锌电池


RESEARCH ARTICLE



加拿大国立科学院能源材料所孙书会教授团队报道了利用生物质纤维素作为碳源,三聚氰胺作为氮源,铁盐和镍盐作为金属源,通过简单的无模板法设计了一种类石墨烯碳层(石墨烯铠甲)包覆的双金属FeNi合金/氮化物金属纳米颗粒高度分散到多孔碳基底上。首先预合成负载于碳基底上离散的金属碳氢化物作为煅烧前体,然后通过一步可控双热解(分别在氩气和氮气条件)方法得到高密度、小尺寸且被类石墨烯碳层保护的M@C/NC结构。这种石墨化铠甲策略极大地提高了催化材料的双功能催化活性(ΔE=0.67V)和抗氧化能力。利用合成的催化材料FexNiyN@C/NC作为高性能双功能氧催化剂应用于可充式锌空气电池时,获得了高功率密度(~350 mW cm-2)和优异的循环稳定性(400h)。同时和加拿大光源合作,利用同步辐射技术,揭示了双功能催化剂高活性和高稳定性的机理。该工作为开发复合双功能电催化剂提供了新的设计思路,同时推动了锌空气电池在各储能领域的实际应用。


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穿上石墨烯铠甲,会呼吸的锌空气电池能量更加充沛


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Carbon Energy--中国科技期刊卓越行动计划项目高起点新刊,欢迎您下载、阅读、投稿!

期刊网址丨

https://onlinelibrary.wiley.com/journal/26379368

投稿网址丨

https://mc.manuscriptcentral.com/cey2


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