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威尼斯老品牌值得信赖登录张淼在《Carbon Energy》发表研究进展:纳米洋葱碳微球薄膜的制备及其作为柔性超级电容器的应用
 

威尼斯老品牌值得信赖登录张淼在《Carbon Energy》上发表论文“Thesynthesis of carbon microspheres film composed of nano-onions and itsapplication as flexible supercapacitors”,该文章开发了一种胶体膜辅助化学气相沉积(CF-CVD)的方法来合成由纳米洋葱碳构成的碳微球(CMS-CNO)薄膜。论文作者研究了CVD过程中生长条件(如压力、生长温度、时间)对碳膜结构的影响以及碳膜的生长机理。无粘结剂的CMS-CNO碳薄膜具有良好的柔韧性,有利于柔性超级电容器的组装。CMS-CNO薄膜在超级电容器中的性能得到显著提高,表现出超高的面积比容量。

   随着能源和环境问题的日益严重,节能系统和储能装置引起了人们的广泛关注。目前,储能器件的研究和应用主要包括燃料电池、铅酸电池、锂离子电池、超级电容器等。其中,超级电容器具有优异的性能(高功率密度、快速充电、使用寿命长、环保、节能等优点),它结合了传统电容器和电池的性能优势,具有良好的电化学性能和良好的柔性。超级电容器应用中,碳纳米电极材料的研究重点之一是合成碳基薄膜材料,实现电极的一体成形,避免传统电极制备过程中添加粘结剂,通过优化电极结构与导电性提升超电容电化学性能,满足高性能超电容轻量柔韧与储能性能的要求。碳纳米洋葱(CNOs)作为零维碳纳米材料,具有同心球状石墨壳层结构。相较于碳纳米管(CNTs)与石墨烯,CNOs具有更大的比表面积以及良好的孔结构。更为重要的是,CNOs具有独特的可利用中空内腔以及易于调控的孔结构分布。因此,CNOs在超电容应用中极具潜力。然而,目前制备工艺得到的CNOs大都为宏观粉末,而且由于本身微观零维结构,难以合成薄膜。而多维度与多尺寸的多级结构发展,设计合成一定层次的复合结构,利于构建稳定网络,可望实现CNOs的成膜与高效应用。基于这一出发点,我们在本论文中主要研究和开发了胶体膜辅助化学沉积方法以制备CMS-CNO薄膜并研究CMS-CNO原位生长的条件,探究其生长机制。同时,薄膜在超级电容器中的性能得到了显著提高。在电流密度为5 mA cm2时,面积比容量可为903 mF cm2。当电流密度增加到500 mA cm2时,面积比容量可增加到729 mF cm2

   该工作近期被《Carbon Energy》接收发表(CarbonEnergy, 2021, 1-10)。威尼斯老品牌值得信赖登录教师张淼为论文第一作者兼通讯作者,该单位李喜飞教授为第二作者,威尼斯老品牌值得信赖登录为第一单位。此外,该工作是与天津大学赵乃勤教授合作完成。该研究工作得到了天津市科技项目(18PTZWHZ000,2019JCQNJC05600)和天津市教委项目(2019KJ092)的支持。

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