纳米院士近期研究汇总

日期： 2022-10-20

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来源：中国粉体网

钱逸泰/杨剑最新Nano Letters

山东大学钱逸泰院士和杨剑教授基于体积密度(ρ)、理论体积变化(ΔV)和弹性模量(E)的粗略估计表明，α-Sn作为SIBs的负极材料特别有前途。因此，研究了α-Sn作为SIBs负极材料的电化学性能，并证明了α-Sn作为SIBs负极材料的电化学性能大大优于以往广泛使用的β-Sn。为了揭示潜在的机理，进行原位XRD, TEM，SAED和DFT计算。据作者所知，α-Sn作为SIBs负极材料尚属首次报道。更重要的是，本工作为寻找高稳定性负极材料提供了新的视角。该研究以题目为“Microsized Gray Tin as a High-Rate and Long-Life Anode Material for Advanced Sodium-Ion Batteries”的论文发表在纳米材料领域国际顶级期刊《Nano Letters》。

刘忠范院士等人Nat. Commun.：大面积石墨烯无损洁净转移方法

最近，北京大学化学与分子工程学院刘忠范课题组、彭海琳课题组、材料学院林立课题组与中科院力学所魏宇杰课题组通过设计转移媒介的分子结构，在传统的转移媒介聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate, PMMA)中加入含羟基易挥发小分子，确保了石墨烯与目标功能衬底之间的共形接触，进而通过机械剥离方法实现了转移介质与石墨烯的分离，得到了洁净、完整的石墨烯表面，实现了大面积石墨烯薄膜无损洁净转移。

李亚栋院士近日JACS

由于可充电钠-硫电池的能量密度高、元素丰度高、成本低，可充电钠-硫电池的发展具有广阔前景。但是，目前仍面临着S物种氧化还原动力学缓慢、多硫化物穿梭效应和Na枝晶生长等问题。根据理论计算预测，稀土金属钇(Y)-N4单元被认为是良好的Janus位点，可用于多硫化物的化学亲和、电催化转化以及可逆均匀的Na沉积。本文采用金属-有机框架(MOF)制备了一个单原子杂化物，其中Y单原子被纳入氮掺杂的四边形碳主体(Y SAs/NC)中，该杂化物具有良好的亲钠和亲硫的Janus性质。因此，当其用作钠-硫全电池的钠阳极和硫阴极时具有良好的电化学性能。令人印象深刻的是，Na-S全电池能够提供822 mAh g–1的高容量，并显示出超长的可循环性(在5 A g-1的高电流密度下，超过1000个周期的容量保留率为97.5%)。三维(3D)打印电池和Na-S电池的概念验证证明了这种Na-S电池的潜在应用，阐明了未来在储能或动力电池中Na-S全电池的前景发展。

成会明《AM》超长寿命锌有机水电池用π共轭材料的设计与合成

具有量身定制官能团的电活性有机材料由于其绿色和可再生的特性，对水相锌有机电池具有重要意义。作者通过酸催化缩合反应，设计合成了一种全新的n-异芳材料——六氮杂环苯并乃嗪(HATN-PNZ)，并将其应用于锌离子电池的超高性能阴极。通过与苯乃静单体的比较，研究者发现n-异芳烃的π共轭结构可以有效地增加电子离域，从而提高其导电性。此外，扩大的芳香族结构显著抑制其在水溶液中的溶解，因此具有较高的结构稳定性。正如预期的那样，HATN-PNZ阴极在5 A g−1时提供了257mAh g−1的大可逆容量，在100 A g−1时提供了144 mAh g−1的超高速率能力，在50 A g−1时提供了45000圈的极长循环寿命。电荷存储机制研究表明，Zn2+和H+阳离子与邻菲罗啉基团协同配位，伴随形成可逆的硫酸氢氧化锌水合物。该工作提供了优良有机材料的分子工程策略，并为理解水中锌有机电池的电荷存储行为提供了新的见解。

JACS: 适用于高降解层阴极直接回收的共晶盐

回收废旧锂离子电池(LIB)有利于资源再利用和环境保护，但在传统的基于冶金的回收路线中，废LIB的处理过程复杂，价值损失严重。基于此，上海交通大学梁正、清华大学周光敏、中科院成会明院士选择了二元共晶锂盐体系中共晶点最低的共晶LiI–LiOH盐，以提供富锂的熔融环境，与固体环境相比，不仅提供了过量的锂，而且有利于离子扩散。

石墨烯在绝缘体上的直接生长提供了晶圆级的均匀性，这对电子和光电应用是至关重要的；然而，到目前为止，这仍然是一个挑战，因为它需要一种与金属完全不同的生长模式。北京大学刘忠范教授、苏州大学孙靖宇、Lizhen Huang、国家纳米科学中心高腾以及中国石油大学(华东) Wen Zhao等使用界面解耦化学气相沉积策略演示了在Si晶圆上无金属催化剂的准悬浮石墨烯生长。

较差的快速充电性能严重制约了可充电锂金属负极的应用。揭示充电速率、电镀机制和锂形态之间的关系可以实现快速充电解决方案。基于此，斯坦福大学鲍哲南院士，崔屹教授开发了一种结合电分析和纳米尺度表征的方法来解决锂电镀机制和形态的电流依赖机制。

蓝相液晶(BPLC)激光器由于其独特的三维光子带隙在传感器、显示和防伪等方面得到了广泛的关注和潜在的应用。然而，这种BPLC激光器的工作温度范围是不够的，需要研究来阐明潜在的机制。中科院理化技术研究所江雷院士和王京霞研究员等基于坚固的聚合物支架成功地在染料掺聚合物稳定蓝相液晶(DD-PSBPLCs)中实现了宽温度重构激光器，其工作温度范围为25℃~230℃，这是前所未有的。

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