纳米前沿顶刊日报丨20190210
纳米人 纳米人 2019-02-10

1.Nature Commun.:负微分阻抗可以作为Li-O2电池放电容量的关键指标

在非水Li-O2电池体系中,氧的单电子还原和后续氧化锂的形成都发生在放电过程中。氧化锂可以通过两种途径转化为不导电的过氧化锂:正极表面的二次还原或溶液中的歧化反应。众所周知,由于氧化锂在这种类型的电解质中的稳定性由高供体数电解质促进因而十分有利于提升放电容量。在本文中,研究人员发现放电过程中阴极氧的还原反应表现出负差分阻抗。重要的是,负微分阻抗的大小随系统成分的不同而变化,阴极电位相对于负微分阻抗的位置决定了反应路径和放电容量。这一结果表明,锂氧化物在阴极上的稳定性也有助于反应路径的确定。


image001.png

Hase Y, et al. Negative differential resistance as a critical indicator for the discharge capacity oflithium-oxygene batteries. Nature Communications, 2019.

DOI:10.1038/s41467-019-08536-z

http://feeds.nature.com/~r/ncomms/rss/current/~3/uMRNuoXqQ88/s41467-019-08536-z

 

2.JACS:硼单原子催化剂用于氮还原反应

澳大利亚斯威本科技大学Chenghua Sun课题组通过DFT研究了硼作为氮还原反应(NRR)的对位催化剂。与过渡金属的活性中心需要空d轨道以接受氮分子的孤对电子机制不同,硼原子的sp3杂化轨道可形成B与N 反馈π键,这导致N-N π*轨道以及伴随的N-N键序数的减少。研究证明硼的催化活性与硼原子和基质之间的电荷转移程度高度相关。研究者通过在八种常用二维材料上加入一个硼原子构建了21个模型,研究了三种硼态,包括吸附的(A),取代的(S)和晶格硼(D)。研究结果发现,在这21种概念催化剂中,负载单硼原子的石墨烯和被单硼原子取代的h-MoS2被认为是最有前途的NRR催化剂,具有优异的能量效率和对析氢反应的选择性。


image002.png

Liu C, Li Q, Wu C, et al. Single-Boron Catalysts for Nitrogen Reduction Reaction. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b13165

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13165

 

3. 天津大学巩金龙JACS:表面羟基对电化学CO2还原活性和稳定性的关键作用

表面羟基的作用对于理解金属氧化物对CO2电还原反应(CO2ER)的催化性能具有重要意义。天津大学巩金龙课题组采用SnOx作为模型系统,通过简单的阳离子交换过程,调节羟基的覆盖率,合成了具有定量控制表面羟基含量的Sn基催化剂(Sn分支)。用于CO2ER,法拉第效率(FE)为93.1%。研究结果显示中等表面Sn-OH浓度的Sn分支实现了最佳的CO2稳定性。采用CV测试、原位ATR-SEIRAS和DFT计算,发现适量的表面羟基能够提供通过氢键以H2CO3的形式促进CO2吸附的有效位点。但羟基较高的表面覆盖率会导致Sn-OH的自还原。研究者提出通过H2CO3*,CO2· - 和HCOO *物种将CO2还原为HCOOH。该项研究还解释了Sn基催化剂的自还原和CO2还原之间的竞争。


image003.png

Deng W, Zhang L, Li L, et al. The Crucial Role of Surface Hydroxyls on the Activity and Stability in Electrochemical COReduction. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b13786

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13786

 

4. Angew.综述:全聚合物太阳能电池的最新进展,挑战和前景

二十多年来体相异质结聚合物太阳能电池(BHJ-PSC)的研究主要是供体:基于聚合物供体和富勒烯分子受体的受体BHJ共混物。但这种情况最近发生了变化,非富勒烯PSC发展非常迅速。非富勒烯PSC的功率转换效率现已达到15%以上,远远高于最有效的基于富勒烯的PSC。

 

在各种非富勒烯PSC中,基于聚合物供体-聚合物受体BHJ的全聚合物太阳能电池(APSCs)引起了越来越多的关注,其具有以下吸引力:1)聚合物供体/聚合物受体对具有大的且可调的光吸收;2)BHJ薄膜形态的稳健性;3)与大规模/大面积制造的兼容性;4)电池对外界环境和机械应力的长期稳定性。该综述强调了APSC提供的机遇,选择适合这些设备的聚合物系列,并进行优化以进一步提高性能,并讨论了在商业应用中APSC开发面临的挑战。


image004.png

Wang G, Melkonyan F S, Facchetti A, et al. All‐Polymer Solar Cells: Recent Progress, Challenges, and Prospects.Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201808976

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201808976

 

5.Angew.:通过Li与二维材料的共沉积实现稳定金属锂负极

锂金属负极凭借其高能量密度而成为新一代电池技术的最有力竞争者。然而,最近有关金属锂负极的研究受到了金属锂枝晶的限制。锂具有与聚合物相当的软度,这启发了研究人员利用软硬结合的无机-有机薄层来抑制金属锂枝晶的生长。在本文中,研究人员将金属锂视作软性有机片段并选择胶体蛭石片作为硬质无机组分来抑制金属锂枝晶的生长。蛭石片上具有较高的负电荷,能够吸收电解液中大量Li+从而与金属锂实现共沉积,使枝晶变粗从而形成岩石状形状的沉积形貌。在表面吸附的Li沉积后,蛭石片重新带满负电荷并使得基底沿着电场分布从而进一步吸附新的Li+促进均匀沉积。


image005.png

Ma Q, et al. Biomimetic Designed Stable Lithium Metal Anodes by Co‐depositing Li with 2D Materials Shuttle. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/ange.201900783

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201900783?af=R

 

6.AEM:钙-金属合金负极助力可逆钙离子电池

钙离子电池由于其潜在的高容量和高电压而有望实现电动汽车等新兴应用所需的高能量密度。钙离子电池的发展受到钙离子在石墨和金属钙负极中嵌入困难和缺乏合适电解质的限制。最近,使用Sn负极的高压钙离子电池(4.45 V)被报道能够实现超过300周的杰出循环稳定性。在本文中,研究人员对Sn的电化学钙化反应过程进行了计算研究并利用密度泛函理论计算探讨了反应驱动力与钙含量的关系。该项研究实现了识别钙化控制过程极限的阈值电压。此外,研究人员利用这些信息设计了四步筛选策略并利用此策略搜索了具有更高性能的负极材料。


image006.png

Yao Z, et al. Discovery of Calcium‐MetalAlloy Anodes for Reversible Ca‐Ion Batteries. Advanced Energy Materials, 2019.

DOI: 10.1002/aenm.201802994

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201802994?af=R

 

7.CM:原位监测锂离子电池中F键的形成

在本文中,研究人员采用原位电化学质谱对磷酸三甲基硅(TMSPa)用作Li-rich/NCM全电池中1 M LiPFin FEC-DEC电解液添加剂时电池中的气体演化进行了研究。研究人员发现TMSPa既不影响负极表面SEI膜的形成也不会影响正极表面的重构,而是成为HF和LiF的清道夫。TMSPa 添加剂因此能够降低电解液的电化学酸性并抑制LiPF6的进一步分解,因而使得电池内部电化学阻抗降低、电化学性能更出众。此外,TMSPa与氟化物的选择性反应使得其能够成为原位电化学质谱方法研究HF/LiF的化学探针。通过这种方法可以对SEI膜的形成、高于4.2 V时质子与反应氧的形成、正负极间的交叉污染等问题进行研究。


image007.png

Bolli C, et al. Operando Monitoring of F- Formationin Lithium Ion Batteries. Chemistry of Materials, 2019.

DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b03810

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.chemmater.8b03810

 

8. Desalination综述:核能脱盐技术—最先进的淡化工艺

热脱盐是一种利用传统化石燃料来满足需求的能源密集型工艺。目前的研究工艺旨在探寻化石燃料的替代品来驱动热脱盐技术的发展。核技术由于回收了大量的有用热量而为发电和海水脱盐(海水淡化)提供了可行选择。大型或中小型核反应堆可以利用热能产生的蒸汽现场发电,从而为热脱盐和膜脱盐提供动力。本文从多个角度对核脱盐技术进行了概括总结,其中包括与脱盐过程相结合的不同核反应堆以及与核反应堆耦合的混合脱盐系统。本文还讨论了核脱盐实践的安全性与公众接受度以及有关核脱盐技术的最新经济研究与评估。


image008.png

Al-Othman A, et al. Nuclear desalination: A state-of-the-art review. Desalination, 2019.

DOI: 10.1016/j.desal.2019.01.002

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916418323531?dgcid=rss_sd_all

加载更多
781

版权声明:

1) 本文仅代表原作者观点,不代表本平台立场,请批判性阅读! 2) 本文内容若存在版权问题,请联系我们及时处理。 3) 除特别说明,本文版权归纳米人工作室所有,翻版必究!
纳米人
你好测试
copryright 2016 纳米人 ICP备16031428号

关注公众号