研究成果
1、界面限域的新型高效纳米体系研究
借助贵金属表面与单层氧化亚铁薄膜的强相互作用所产生的界面限域效应,成功地构建了表面配位不饱和亚铁结构。这种界面限域的亚铁结构与金属载体协同作用,在分子氧的低温活化过程显示出非常独特的催化活性;应用于富氢气氛下一氧化碳选择氧化,在质子膜燃料电池实际工作条件下成功地实现了燃料氢气中微量CO的高效去除,解决了CO毒化的问题。相关工作发表在Science、JACS、JPCC等国际期刊上。

 

2、超级电容器关键材料、关键技术获得突破

通过调控孔结构,开发出高比容量、高稳定性的碳电极材料。新型炭材料的比电容达到300 F/g,循环寿命达到20-30万次;通过稀土元素掺杂,有效地解决了过渡金属氧化电极材料倍率性能及循环稳定性过低的问题,在此基础上将其与碳纳米管复合,开发出具有高循环稳定性、高倍率性能的电化学准电容电极材料;开发出能够产生电化学准电容的电解液新型体系;突破锂离子电容器关键材料合成技术的瓶颈。

 

3、多孔吸附储氢材料

使用锂离子掺杂技术可以提高微孔共轭聚合物对氢气的吸附焓从而提高材料的储氢量。理论模拟发现,锂离子在共轭体系上对氢气有增强的吸附作用,可以使氢分子更牢固地吸附在微孔材料中。实验上,通过催化聚合1,3,5-三乙炔苯制备较大比表面积的三维微孔共轭聚合物(CMP)作为吸附载体,其网络结构中的碱性活性基团碳碳叁键吸附锂离子。锂离子有效提高了材料对氢分子的吸附焓。研究表明当锂离子的掺杂比例在0.5wt%时,材料储氢能力最强,对氢气的吸附焓为8.1KJ/mol。该材料在77K和1bar条件下,储氢量高达6.1wt%,刷新了同等条件下的物理吸附储氢的纪录,远远高于碳纳米材料(3.0wt%)和金属框架化合物(2.5wt%)。该研究工作以通讯形式刊登在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 3330-3333. DOI:10.1002/anie.200906936),并被选为热点文章。

 

4、锂离子动力电池关键材料及关键技术

研究和开发出利用环氧丙烷的快速溶胶凝胶技术,制备出具有均一纳米结构、表面包覆介孔碳层的LiFePO4/C复合材料。材料具有优异的电化学性能;1 C充放电,200次循环后容量保持率达97%;50 C放电容量达92 mAh/g。
同时,开展电极浆料及涂布工艺表面化学和流变学研究、三维纳米电极结构形成及调控机制研究、电池结构模拟设计研究等,研制出软包装LiFePO4动力电池单体。

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