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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

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
批准号:
18F18038
负责人:
山内 悠輔
金额:
$1.47万
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
项目状态:
已结题
起止时间:
2018-07-25 至 2020-03-31

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
在JSPS的最后一年,我们专注于三明治结构的有序介孔多巴胺/MXene杂化材料。有机聚合物由于具有分子柔性、成本效益和环境友好等优点,作为储能设备的电极材料引起了人们极大的兴趣。然而,聚合物基电极的稳定性差、容量低、电子转移/离子扩散动力学慢等限制了其真正的应用。本文以PS-b-PEO嵌段聚合物为软模板,通过多巴胺在Ti3C2Tx表面的原位聚合,制备了有序介孔多巴胺/Ti3C2Tx的三明治结构复合材料。具有垂直取向、可接近的纳米孔(约20 nm)的OMPDA层为离子扩散提供了连续的孔道,而Ti3C2Tx层保证了快速的电子转移路径。作为潜在的应用之一,OMPDA/Ti3C2Tx复合负极具有高的可逆容量、良好的倍率性能和优异的锂离子电池循环性能。原位电子显微镜分析表明,复合材料中的OMPDA仅表现出较小的体积膨胀,并且在锂化过程中几乎保持了初始形态,这一发现将为解决2D材料重新堆叠的挑战提供宝贵的知识,有助于确定最有前途的结构,并进一步提高2D材料的电化学性能。
英文摘要
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.
期刊论文(0)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104270
发表时间: 2020-01-01
期刊: NANO ENERGY
影响因子: 17.6
作者: [Septiani, Ni Luh Wulan, Kaneti, Yusuf Valentino, Yamauchi, Yusuke]
通讯作者: Yamauchi, Yusuke
DOI: 10.1246/bcsj.20190298
发表时间: 2020-01-01
期刊: BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN
影响因子: 4
作者: [Li, Yang, Henzie, Joel, Na, Jongbeom]
通讯作者: Na, Jongbeom
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: CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
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: ChemistrySelect
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
共 6 条
    メソポーラス・ディスオーダー合金の合成
    次世代リチウム空気電池に向けた多元素ハイエントロピー新ナノ合金電極の開発
    メソポーラスプラズモニック薄膜の合成と応用
    MOFを出発物質として用いた固体スーパーキャパシタ用新規電極材料の創製
    海外基金