碳基材料共价固载纳米有机羰基化合物的制备及储锌性能研究
批准号:
52103313
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
朱智强
依托单位:
学科分类:
新型复合与杂化材料
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱智强
中文摘要
有机羰基化合物(OCCs)具有来源丰富、环境友好和结构多样性等优点,在水系锌离子电池(AZIBs)正极材料中具有广泛的应用前景。但OCCs还存在电导率低、在电解液中易溶解等问题,严重影响电池的循环寿命和倍率性能。针对以上问题,本项目拟基于碳基载体共价固载纳米OCC分子(OCC@C),利用共价键的强作用力抑制OCC的溶解,利用碳材料的高导电性和纳米材料的高比表面积提升反应动力学。项目拟:(1)探究纳米OCC@C复合材料的可控合成方法,揭示复合材料的形貌、结构和组分的影响机制;(2)评估OCC@C的电化学储锌性能及影响机制;(3)原位表征结合理论计算探究OCC@C的电化学反应机理。项目的研究有望揭示共价固载和纳米化对OCC电化学性能的影响机制,为低成本、高稳定性和高倍率储锌正极材料的设计提供新思路,并在一定程度上解决目前有机电极材料普遍存在的一些问题,推动绿色有机锌离子电池的发展。
英文摘要
Organic carbonyl compounds (OCCs) are promising cathode materials for aqueous zinc ion batteries (AZIBs) owing to their abundant sources, environmental friendliness and structural diversity. However, the low conductivity and high dissolvability of OCCs seriously limits their cycle life and rate capability. To solve the above issues, this project plans to covalentally immobilize nanosized OCC molecules on carbon-based materials (OCC@C), aiming to use the strong force of covalent bond to inhibit the dissolution of OCC, and take advantages of the high conductivity of carbon materials and the high specific surface area of nanomaterials to improve the reaction kinetics of the electrode. The project is proposed to: (1) investigate the controllable synthesis strategy of OCC@C, and explore the influence mechanism of morphology, structure, and composition of the composite materials; (2) evaluate the zinc ion storage performance of OCC@C and its influencing mechanism; (3) investigate the electrochemical mechanism of OCC@C through in-situ characterizations combined with theoretical calculations. The proposed research is expected to reveal the effects of covalent bond and nanostructure on the electrochemical performance of OCC@C, provide some new ideas for designing zinc ion storage materials with low cost, high stability, and high rate capability, and solves some common problems of organic electrode materials, and promote the development of green organic AZIBs.
本项目聚焦于有机羰基化合物在储能电池正极材料中的应用,针对其电导率低及电解液中易溶解等关键问题,创新性地设计了氮杂环共轭有机羰基化合物DQDPD,并通过溶剂热法在还原氧化石墨烯(rGO)表面负载纳米DQDPD颗粒,利用活性分子与rGO的强相互作用,有效抑制有机分子溶解,并提升反应动力学。研究内容包括:(1)发展了DQDPD和DQDPD@rGO的可控合成方法,并揭示了材料的形貌、结构和组分的影响机制。(2)探究了DQDPD和DQDPD@rGO的电化学性能,实际比容量大于500 mAh/g,并表现出优异的循环稳定性和倍率性能。(3)原位表征结合理论结算探究了DQDPD@rGO的储能机理,并证实了rGO对DQDPD的溶解惰性、导电率、离子传输的提升作用。本项目的研究为开发高比能、长寿命、高倍率有机正极材料提供了新策略,有力推动了绿色有机电池技术的发展。
基于亲锌性芳香族硫醇自组装单分子层修饰的金属锌负极研究
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批准号:22379041
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:朱智强
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依托单位:
有机分子插层二硫化钼的电化学储锌性能研究
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批准号:2021JJ30094
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2021
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负责人:朱智强
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依托单位:
国内基金
海外基金