研究
炭气凝胶是一种多孔纳米炭材料,具有低密度、高孔隙率、高比表面积、优异的导电性和良好的成型性能等优点,是炭材料研究的热点和重要方向。本文旨在通过阐明酚醛基炭气凝胶的制备原料和制备工艺的发展过程,从而突出未来酚醛基炭气凝胶的发展方向。基于此,本文首先重点介绍了酚醛基炭气凝胶的制备方法,主要包括溶胶-凝胶化、干燥以及炭化过程三个最主要的步骤;进而详述了以三种不同的前体,即间苯二酚、苯酚、生物质单宁/木质素分别制备酚醛基炭气凝胶的方法及其优缺点;接下来对酚醛基炭气凝胶作为吸附材料(气体吸附/液体吸附)的吸附量以及在电化学储能以及其他领域的应用进行了综述;最后对酚醛基炭气凝胶未来的研究方向和发展前景进行了总结和展望。文章指出,传统的以间苯二酚为原料辅以超临界干燥的方法制备的酚醛基炭气凝胶,原料成本较高,反应条件苛刻,实际生产应用受限;以苯酚取代间苯二酚,亦或是采用冷冻干燥等方法改进其制备工艺,可以大幅度降低原料和生产成本;但未来的发展方向和重点将是绿色、可再生的生物质原料(单宁、木质素、腰果酚等)及复合气凝胶材料的研发。因此,酚醛基炭气凝胶在未来的发展还需要进一步改进其制备工艺和方法,拓宽其原料来源,从而提高性能,扩大应用领域。...
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羟基磷灰石(HAP)是一种典型的生物活性材料,已在骨外科、牙科临床等方面得到了广泛的应用。由于HAP比表面积大,吸附能力强,HAP在药物递送、污水处理等领域也得到了广泛应用。磁性纳米颗粒具有良好的电磁性能、可回收性和电磁制热性能,已受到越来越多的关注。近年来,为了结合以上两种材料的优点,将磁性材料与羟基磷灰石相结合是上述领域研究应用的重点方向。此前,有综述报道过关于磁性羟基磷灰石复合材料的制备研究,但重点关注于与其他材料的复合,缺乏针对磁性羟基磷灰石制备方法的系统总结。本文以掺杂和包覆两种将磁性引入羟基磷灰石的方式为出发点,系统总结了磁性羟基磷灰石的经典制备方法及其优缺点,并讨论了其相关应用,特别是论述了进一步研究拓展的关键问题以及今后的研究趋势,以期为磁性羟基磷灰石的深入拓展提供参考。...
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钠离子电池因其原材料储量丰富、成本低、安全环保等优势在大规模储能、低速电动车领域具有广阔的应用前景。氟磷酸钒钠[Na3V2(PO4)2F3,NVPF]正极材料具有稳定的三维框架结构、高的理论比容量(128 mA·h/g)和高的工作电压(约3.8 V)等优点,已成为近年来钠离子电池正极材料研究的热点。然而,NVPF较低的电子电导率和较慢的离子扩散速率导致其实际比容量偏低且倍率性能不理想,阻碍了其进一步发展。为此,研究者们通过优化NVPF的合成工艺,并采用包覆、离子掺杂和结构设计等方法对其进行改性,使其电化学性能得到了显著提升,极大增强了NVPF在钠离子电池中的应用潜力。本文通过对近年相关文献的回顾,介绍了NVPF的晶胞特征,并梳理了NVPF的四种脱嵌钠机制(固溶反应机制、分步钠脱嵌机制、三步钠脱嵌机制和两步钠脱嵌机制);简要综述了NVPF常用的三种合成方法(高温固相法、水热法和溶胶-凝胶法),并归纳了各方法的优缺点;详细介绍了利用包覆、离子掺杂和结构设计等方法改性NVPF的研究进展。最后,从实际应用角度出发,对NVPF的合成、改性及其全电池的发展进行了展望,以期推动NVPF正极材料在钠离子电池中的应用化进程。...
在过去的10年里,便携式电子设备和电动汽车的迅速发展引起了人们对电化学储能系统商业化的兴趣.因钠元素在地球上的丰富储备,钠离子电池是目前锂离子电池最有前途的替代品,作为一种新兴的低成本储能技术,在大规模电化学储能中具有较好的应用前景.由于碳材料的原料丰富、成本低廉、具有低的电化学电位,通常是电池负极材料的首选.其中,石墨具备良好的化学稳定性和相对较高的比容量被广泛用于商业锂离子电池.但是由于热力学的限制,钠与石墨的层间化合物不存在,将石墨作为钠离子电池的负极几乎不显示储钠活性,这导致容量的极大损失.硬碳具有可膨胀的石墨烯夹层、合适的工作电压和相对较低的成本,被认为是最有可能实现商业化应用的钠离子电池负极材料.合成聚合物作为硬碳前驱体的重要来源,可以通过调控化学组成结构和工艺条件,实现不同的结构和形貌,以满足不同的性能需求.本文综述了近年来以合成聚合物为前驱体制备硬碳负极材料的研究进展,重点介绍了合成聚合物的种类和制备方法对硬碳材料的微观结构形态的影响,以及形貌结构和电化学性能之间的关系.此外,还探讨了提升硬碳材料电化学性能的关键因素,并提出了未来主要发展的方向,促进钠离子电池实现商业化....
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