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“静电纺丝”又5篇顶刊文章!都有哪些最新研究成果?
2024/3/20 14:35:57 易丝帮

导 语

本期内容,易丝帮精选了天津工业大学刘雍教授团队《Adv. Energy Mater.》、韩国科学技术高级研究院Il-Doo Kim教授《Adv. Mater.》、河北科技大学王波教授《Adv. Funct. Mater.》、郑州大学陈卫华教授《Angew.》和华南理工大学彭新文教授《Small》的5篇“静电纺丝”顶刊文章。主要介绍了静电纺纳米纤维在光热电膜、传感器、电池材料等方面的研究进展,供大家了解学习。


1、天津工业大学刘雍教授等人 Adv. Energy Mater. ( IF 27.8 ):一种用于能量收集的高度柔性和透气的光热电膜


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➣挑战:光热电(PTE)技术是一种简单但可持续的方法,可以直接将太阳能转化为电能。然而,制造用于实际应用的柔性和透气PTE发生器,如智能可穿戴和自供电传感器,具有重大挑战。


➣方法:天津工业大学刘雍教授和香港理工大学寿大华教授合作,采用磁控溅射(MS)技术在光热纳米纤维膜上制备了一种高柔韧性和透气性的光热电膜(FB - PTEM)。


➣创新点1:单个FB - PTEM单元在1个太阳光照(100 mW cm-2)下产生0.52 V的开路电压,在LED照明下产生0.2 V的开路电压,使其适合全天候使用。光热纳米纤维膜在1次太阳照射下可在50s内达到70℃的高光热转换能力。


➣创新点2:厚度为0.35 mm的FB - PTEM在1个太阳光照下的自温差为20.6°C,并且纳米纤维膜的热导率较低。此外,由于纳米纤维膜固有的高孔隙率,它具有14.6 kg m−2 d−1的蒸汽渗透性。

https://doi.org/10.1002/aenm.202304032


2、韩国科学技术高级研究院Il-Doo Kim教授Adv. Mater. ( IF 29.4 ):双光敏剂协同作用使氧化铟在环境光下光活化,实现高性能 NO2 传感


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➣挑战:光激活化学电阻器提供了一种强大的方法来实现低温气体传感,具有前所未有的灵敏度。然而,对光激发电荷载流子如何提高灵敏度的不完全理解阻碍了高性能传感器的合理设计,阻碍了在普通光源下而不是紫外线或更高能量光源下的实际应用。


➣方法:韩国科学技术高级研究院Il-Doo Kim教授团队提出了一种合理的方法来调节母金属氧化物相的电子特性,以该模型系统为例,该模型系统采用Au纳米粒子(NPs)修饰的双掺杂In2O3纳米纤维具有优异的NO2传感性能。


➣创新点1:Bi掺杂在In2O3中引入了中隙能级,即使在可见蓝光下也能促进光活化。此外,吸收绿色的等离子体Au NPs促进了电子在异质结中的转移,将光活性区向绿光方向延伸。


➣创新点2:由于Bi掺杂剂和Au NPs之间的协同相互作用, Au-BixIn2-xO3 (x = 0.04)传感层在绿光照射下获得了优异的响应值(0.6 ppm NO2时Rg/Ra = 104),并通过模拟混合光条件下的评估证明了实际可行性,所有这些都显著优于先前报道的可见光激活NO2传感器。

https://doi.org/10.1002/adma.202313731


3、河北科技大学王波教授等人 Adv. Funct. Mater. ( IF 19.0 ):碳介导多功能Sb2Se3-WSe2异质结构纳米纤维促进Na+快速稳定传输

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➣挑战:将金属硒化物合金化作为钠离子器件的先进负极材料需要克服高扩散能垒和高功率密度下大体积膨胀的挑战。典型的脱合金过程很难在快速动力学下触发,导致产能利用率有限。


➣方法:河北科技大学王波教授和李昭进副教授通过一步反应合成Sb/W杂化前驱体,然后采用静电纺丝来达到局部域限制的效果。最后,通过碳化/硒化工艺制备了碳介导的Sb2Se3-WSe2异质结构纳米纤维(SbWSe/C/NF)。


➣创新点1:SbWSe/C/NF‐500具有异质结构和丰富的边缘碳缺陷,有利于Na+从外部快速向内部转移。此外,与Sb2Se3/C单体相比,SbWSe/C异质结构在高电流密度下表现出明显的脱合金反应,提高了容量利用率。


➣创新点2:采用SbWSe/C/NF - 500电极的Na半电池在2A/g下循环250次后,具有优异的倍率性能和553.7 mA h/g的高比容量。同时,组装的钠离子电容器在3800 W kg−1下循环8000次后,容量保持率为80.83%。

https://doi.org/10.1002/adfm.202400261


4、郑州大学陈卫华教授Angew. ( IF 16.6 ) :通过 NaF 溶解度调节实现界面兼容凝胶聚合物电解质,助力全气候固态钠电池


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➣挑战:凝胶聚合物电解质(GPE)是高安全性钠电池的实用选择,但仍然受到阴极和阳极同时界面相容性的困扰。


➣方法:郑州大学陈卫华教授采用静电纺丝法在聚乳酸(PLA)纤维网络中嵌入NaF盐,然后在液体电解质中原位形成凝胶聚合物电解质,制备了盐聚合物纤维。


➣创新点1:所得PLA - NaF GPE在室温下具有较高的离子电导率和较大的Na+转移数(0.75)。NaF盐的溶解占用溶剂,导致浓电解质环境,有利于阴离子配位增加的聚集体(阴离子/Na+>1)。


➣创新点2:由于聚集体较低的LUMO以及Na阳极与PLA-NaF GPE界面之间较低的表面张力而导致Na阳极钝化,从而形成无枝晶的Na阳极。因此,组装的Na||Na3V2(PO4)3电池在全气候条件下表现出优异的电化学性能。

https://doi.org/10.1002/anie.202402245


5、华南理工大学彭新文教授 Small ( IF 13.3 ) :具有多空心通道的碳纤维薄膜,可加速柔性锌空气电池的氧电催化反应动力学


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➣挑战:由于反应动力学缓慢,柔性阴极的高氧电催化过电位导致可穿戴锌空气电池(ZABs)能量转换效率低。


➣方法:华南理工大学彭新文教授将木质素作为一种三维柔性富碳大分子,通过静电纺丝与退火相结合的方法,部分取代聚丙烯腈,构建具有大量介孔和多空心通道的柔性独立空气电极(FFAEs)。


➣创新点1:无序结构木质素的存在降低了碳纤维的石墨化程度,增加了结构缺陷,优化了孔隙结构,有利于电子传递动力学的增强。所得的氮掺杂中空碳纤维薄膜 (NHCF) 表现出优异的双功能 ORR/OER 性能,电位差仅为 0.60 V。


➣创新点2:以 NHCF 作为无金属阴极的可充电 ZAB 具有长期循环稳定性。此外,NHCF可用作柔性ZAB的FFAE,其在不同弯曲状态下具有高比容量和良好的循环稳定性。

https://doi.org/10.1002/smll.202311675


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