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易丝帮盘点:俞书宏教授在纳米纤维方面的科研动态

 
发布日期:2018-11-13
 

易丝帮小编从中国科学技术大学俞书宏教授的研究论文中,汇总了该团队在纳米纤维方面的部分代表性科研成果,以馈读者。

1. 电纺金属有机骨架纳米粒子纤维及其衍生的电催化剂

中国科学技术大学俞书宏教授(通讯作者)在国际著名期刊Nano Energy上发表题目为“Electrospun metal-organic framework nanoparticle fibers and their derived electrocatalysts for oxygen reduction reaction”的论文。在该论文中,作者介绍了一种利用电纺丝法制备BMZIFs电纺丝多孔碳材料的简便方法。通过碳化MOFs纳米纤维,制备出具有高电催化性能的MOFs衍生Co/N掺杂的多孔碳纤维,由基于ZIF-8和ZIF-67的双金属沸石咪唑啉骨架纳米粒子(BMZIFs)的电纺辅助组装而成的。此外,该研究还系统地研究了组装和锌/钴比对电纺纤维衍生物氧还原反应性能的影响。与非电纺样品相比,这种掺杂的多孔碳纳米纤维在没有任何蚀刻或其他活化过程的情况下表现出优异的电催化性能,在相同条件下,Zn:Co=5:1摩尔比的样品甚至表现出与商业Pt/C催化剂相当的ORR性能。高催化性能归因于电纺纤维内的MOFs的密集组装有利于使衍生物形成较高的表面积以及均匀的N和Co掺杂。此外,一维多孔结构显著增强活性位点。

文献信息Electrospun metal-organic framework nanoparticle fibers and their derived electrocatalysts for oxygen reduction reaction (Nano Energy, 2018. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.10.029)

2. 新兴碳纳米纤维气凝胶

俞书宏教授(通讯作者)Angew. Chem. Int. Ed. 上发表了题为“Emerging Carbon Nanofiber Aerogels: Chemosynthesis versus Biosynthesis”的综述文章,集中阐述了新兴碳纳米纤维气凝胶的化学合成与生物合成方法。首先展示了如何通过化学合成和生物合成的方法来制备碳纳米纤维(CNF)气凝胶,然后讨论了两种制备CNF气凝胶方法的合成特点,集中在结构和功能的多样性以及CNF气凝胶的物理化学性质和潜在应用。此外,作者还展示了基于可再生前驱体的CNF气凝胶与CNT和石墨烯气凝胶相比在诸多应用中具有竞争优势。

文献信息:Emerging Carbon Nanofiber Aerogels: Chemosynthesis versus Biosynthesis (Angew. Chem. Int. Ed. 2018https://doi.org/ 10.1002/anie.201802663)

3. SiO2保护壳模板法合成Fe-N掺杂碳纳米纤维及其增强氧还原反应性能

俞书宏和梁海伟(共同通讯)作者等人通过SiO2保护壳模板方法制备,制备了一种高活性的中孔/微孔Fe-N掺杂的碳纳米纤维(Fe-N-CNFs)催化剂。SiO2保护壳不仅可以限制了铁的自由迁移,而且还限制了高温热解过程中挥发性气态物质的捕获,同时优化了Fe-N-CNFs催化剂的表面官能和多孔结构。与没有SiO2保护壳制备的催化剂相比,Fe-N-CNFs催化剂在酸性介质中具有显着提高的ORR活性和优异的稳定性。相关成果以“SiO2-protected shell mediated templating synthesis of Fe-N-doped carbon nanofibers and their enhanced oxygen reduction reaction performance”为题发表在Energy & Environmental Science上。

文献信息:SiO2-protected shell mediated templating synthesis of Fe-N-doped carbon nanofibers and their enhanced oxygen reduction reaction performance(Energy Environ. Sci., 2018, https://doi.org/ 10.1039/C8EE00673C

4. Ni-N共掺杂碳纳米纤维负载部分氧化的Ni纳米颗粒作为双功能电催化剂用于全分解水

俞书宏教授、梁海伟教授(共同通讯作者)等使用廉价的水热碳质纳米纤维、吡咯和NiCl2作为前驱体制备了Ni-N共掺杂碳纳米纤维负载部分氧化的Ni纳米颗粒(PO-Ni/Ni-N-CNFs)的纳米复合电催化剂,并在Nano Energy上发表了题为“Partially oxidized Ni nanoparticles supported on Ni-N co-doped carbon nanofibers as bifunctional electrocatalysts for overall water splitting”的研究论文。得益于有效的活性中心、介孔结构和相互连接的一维纳米纤维网络,所得纳米复合电催化剂在碱性介质中对HER和OER均表现出优异的催化活性和持久性。 此外,将PO-Ni/Ni-N-CNFs作为双功能催化剂实际应用于分解水,在1.69V的电压下达到了10mA·cm-2的电流密度。

文献信息: Partially oxidized Ni nanoparticles supported on Ni-N co-doped carbon nanofibers as bifunctional electrocatalysts for overall water splitting (Nano Energy, 2018. https://doi.org/:10.1016/j.nanoen.2018.06.071)

5. 虾壳衍生的几丁质纳米纤维膜用作锂/钠离子电池的环保隔膜

俞书宏教授和姚宏斌教授(共同通讯)等人报道了一种衍生自虾壳结构,通过自组装几丁质纳米纤维制备的新型环保隔膜用于锂/钠离子电池中。研究发现,几丁质纳米纤维隔膜(CNM)的孔径可以通过调节几丁质纳米纤维自组装过程中造孔剂(柠檬酸二氢钠,SDCA)的数量来调节。通过优化CNM的孔径,具有CNM隔膜的LiFePO4/Li半电池的电化学性能可以与采用商业化聚丙烯(PP)隔膜的电池性能相媲美。更值得注意的是,CNM隔膜在LiFePO4/Li电池处于120°C条件下以及 Na3V2(PO4)3/Na电池中展现了比PP隔膜更加优异的性能。相关成果以题为“Prawn Shell Derived Chitin Nanofiber Membranes as Advanced Sustainable Separators for Li/Na-Ion Batteries”发表在了Nano Letters上。该工作的第一作者是张天文。

文献信息:Prawn Shell Derived Chitin Nanofiber Membranes as Advanced Sustainable Separators for Li/Na-Ion Batteries (Nano Letters, 2017.https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.7b01875)

 
 
 

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