高度エネルギーデバイスに向けたメソ細孔有する層状ナノ物質の創製

为先进能源设备创建具有介孔的层状纳米材料

基本信息

  • 批准号:
    18F18038
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2018-07-25 至 2020-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In the last year of this JSPS, we focused on sandwich-structured ordered mesoporous polydopamine/MXene hybrids. Organic polymers have attracted significant interest as electrodes for energy storage devices because of their advantages, including molecular flexibility, cost-effectiveness, and environmentally friendly nature. Nevertheless, the real implementation of polymer-based electrodes is restricted by their poor stability, low capacity, and slow electron-transfer/ion diffusion kinetics. Herein, a sandwich-structured composite of ordered mesoporous polydopamine (OMPDA)/Ti3C2Tx was fabricated by in situ polymerization of dopamine on the surface of Ti3C2Tx via employing the PS-b-PEO block polymer as a soft template. The OMPDA layers with vertically oriented, accessible nanopores (around 20 nm) provided a continuous pore channel for ion diffusion, while the Ti3C2Tx layers guaranteed a fast electron-transfer path. As one of the potential applications, the OMPDA/Ti3C2Tx composite anode exhibited high reversible capacity, good rate performance, and excellent cyclability for lithium-ion batteries. The in situ transmission electron microscopy analysis revealed that the OMPDA in the composite only showed a small volume expansion and almost preserved the initial morphology during lithiation.This finding will provide valuable knowledge to tackle the challenges of the restacking of 2D materials, help to identify the most promising architecture and further improve the electrochemical performance of 2D materials.
在JSPS的最后一年,我们专注于有序结构的介孔聚多巴胺/MXene杂化物。有机聚合物由于其优点,包括分子柔性、成本效益和环境友好性质,作为能量存储装置的电极已经引起了极大的兴趣。然而,聚合物基电极的真实的实施受到其稳定性差、容量低和电子转移/离子扩散动力学缓慢的限制。本文以聚苯乙烯嵌段共聚物(PS-b-PEO)为软模板,通过在Ti 3C 2 Tx表面原位聚合多巴胺,制备了有序介孔聚多巴胺(OMPDA)/Ti 3C 2 Tx复合材料。OMPDA/Ti 3C 2 Tx复合阳极具有垂直取向的纳米孔(约20 nm),为离子扩散提供了连续的孔道,而Ti 3C 2 Tx层则保证了快速的电子传递路径,作为潜在的应用之一,OMPDA/Ti 3C 2 Tx复合阳极具有高的可逆容量、良好的倍率性能和优异的循环性能。原位透射电子显微镜分析表明,复合材料中的OMPDA在锂化过程中仅表现出很小的体积膨胀,几乎保持了初始形态,这一发现将为解决二维材料的重新堆叠挑战提供有价值的知识,有助于识别最有前途的结构,并进一步改善二维材料的电化学性能。

项目成果

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专利数量(0)
Self-assembly of nickel phosphate-based nanotubes into two-dimensional crumpled sheet-like architectures for high-performance asymmetric supercapacitors
  • DOI:
    10.1016/j.nanoen.2019.104270
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    17.6
  • 作者:
    Septiani, Ni Luh Wulan;Kaneti, Yusuf Valentino;Yamauchi, Yusuke
  • 通讯作者:
    Yamauchi, Yusuke
Fabrication of Flexible Microsupercapacitors with Binder-Free ZIF-8 Derived Carbon Films via Electrophoretic Deposition
MoOx nanoparticles anchored on N-doped porous carbon as Li-ion battery electrode
锚定在氮掺杂多孔碳上的 MoOx 纳米颗粒作为锂离子电池电极
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2019.122588
  • 发表时间:
    2020-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Li, Zhi;Wang, Chao;Zhao, Song
  • 通讯作者:
    Zhao, Song
Three-Dimensional Macroporous Graphitic Carbon for Supercapacitor Application
用于超级电容器应用的三维大孔石墨碳
  • DOI:
    10.1002/slct.201800545
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Salunkhe Rahul R;Wang Jie;Alowasheeir Azhar;Lin Jianjian;Malgras Victor;B;o Yoshio;Zakaria Mohamed B;Alshehri Abdulmohsen Ali;Kim Jeonghun;Yamauchi Yusuke;Wu Kevin C W
  • 通讯作者:
    Wu Kevin C W
High performance capacitive deionization using modified ZIF-8-derived, N-doped porous carbon with improved conductivity
  • DOI:
    10.1039/c8nr02288g
  • 发表时间:
    2018-08-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Li, Yang;Kim, Jeonghun;Wu, Kevin C-W
  • 通讯作者:
    Wu, Kevin C-W
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山内 悠輔其他文献

Control of nanocluster formation and ferromagnetic properties in diluted magnetic semiconductors (invited)
稀磁半导体中纳米团簇形成和铁磁性能的控制(特邀)
  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
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    0
  • 作者:
    浦田 千尋;山内 悠輔;望月 大;下嶋 敦;黒田 一幸;S. Kuroda
  • 通讯作者:
    S. Kuroda
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  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
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    0
  • 作者:
    櫻井 美香子;下嶋 敦;山内 悠輔;黒田 一幸
  • 通讯作者:
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末端三乙氧基硅烷基PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物的二氧化硅介观结构设计
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    浦田 千尋;山内 悠輔;望月 大;下嶋 敦;黒田 一幸
  • 通讯作者:
    黒田 一幸
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以过渡金属氟化物为牺牲模板合成钴基空心纳米结构
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 作者:
    朝倉 裕介;山内 悠輔;菅原 義之
  • 通讯作者:
    菅原 義之

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知道了