【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240404
In this study, ZnSnO3/NiO heterostructures were synthesized using a co-precipitation method followed by an annealing process. The gas-sensitive characteristics of the sensors based on these samples were evaluated. The results indicate that the sensor performance was optimized when the molar ratio of Ni to Zn was 1∶2. Specifically, the response values of the ZnSnO3/NiO-2-based sensor to 100 μL·L-1 triethylamine (TEA) gas at 220 ℃ reached 70.6, which were 6.1 times higher than that of the pure ZnSnO3 based sensor. The findings demonstrate that ZnSnO3/NiO heterostructures exhibited not only short response and recovery times (1 s/18 s) but also good gas selectivity, repeatability, and long-term stability. The enhanced sensing mechanism has been investigated in detail.
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202304037
聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)交联温敏纳米纤维膜作为一种相变温度易于控制的新兴响应性材料,克服了传统PNIPAm块状水凝胶的生产成本高、响应速率慢和PNIPAm非交联温敏纳米纤维耐水性差的缺点,受到广泛研究并应用于智能开关、温度致动器、水油分离、药物、细胞控制释放和伤口敷料等领域。形貌稳定性和快速响应性是温敏纳米纤维膜在重复体积变化过程中最大的挑战,同时也作为评价PNIPAm温敏纳米纤维膜的实用性最重要指标引起了人们广泛的关注。本文全面综述了PNIPAm温敏纳米纤维膜近二十年来国内外的突破性进展和非交联作用下PNIPAm温敏纳米纤维膜的形貌变化和响应性,重点综合分析了物理和化学交联中交联反应类型、交联度、交联时间和交联分子量对PNIPAm温敏纳米纤维膜的形貌稳定性和响应行为的影响,为之后纤维膜的交联处理提供了理论支持,并对PNIPAm温敏纳米纤维膜的发展及应用前景进行了展望。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240442
Herein, an FMS/CC composite was successfully fabricated by depositing FeMoS4 onto a pristine carbon fiber cloth (CC) substrate via a facile two-step hydrothermal method. The amorphous nature of the FMS/CC composite endows it with abundant catalytically active sites, thereby accelerating the reduction of I3-. More importantly, the dye-sensitized solar cells (DSSCs) prepared by scraping it on flexible titanium mesh with low resistance had low series resistance (Rs). Electrochemical characterizations revealed that the DSSCs employing the FMS/CC counter electrode achieved a power conversion efficiency (PCE) of ca. 9.51% (surpassing the ca. 8.15% efficiency of the Pt counter electrode), open-circuit voltage (Voc) of ca. 0.79 V, short-circuit current density (Jsc) of ca. 18.31 mA·cm-2, and fill factor (FF) of ca. 0.65. Moreover, after 100 times of cyclic voltammetry (CV) test, the CV curve remainedunchanged, indicating the excellent stability of FMS/CC in the electrolyte containing I3-/I-.
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100200
具有富锂锰基材料(LRMs)的全固态锂离子电池(ASSLBs)因其高能量密度和安全性被视为下一代储能体系。然而,不可逆的氧释放导致的卤化物固态电解质(SEs)严重的界面降解问题亟待解决。本研究合成了兼具高容量与稳定性的铬掺杂LRMs材料。Cr3+/Cr6+的可逆氧化还原反应提升了额外的容量,同时Cr6+离子在八面体与四面体位点间的可逆迁移有效维持了材料结构稳定性。此外,强Cr–O键能稳定晶格氧,构建稳定的正极/电解质界面并缓解电压衰减。因此,采用LRMs-Cr0.1正极与卤化物电解质的ASSLBs在0.5C倍率下循环500圈,每圈容量衰减率仅为0.065%。值得注意的是,LRMs-Cr0.1//Li21Si5@Si/C全电池在0.3C倍率下循环1000圈,容量保持率接近100%,对应的能量密度为413.11 Wh kg−1。该研究为开发高能量密度的固态电池提供了指导。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250319
随着新能源汽车与电子产品的快速发展,储能设备对电池正极材料的能量密度提出了更高要求。富锂锰基正极材料(xLi2MnO3·(1-x)LiTMO2,TM=Ni、Co、Mn)因其独特的阴离子氧化还原特性,以及由高Mn含量带来的高比容量和低成本优势,备受关注,已成为发展高能量密度电池的关键正极材料之一。然而,其合成过程中不同反应物间的相变过程及元素价态变化尚未完全阐明,且合成工艺对材料的首圈库仑效率、倍率性能及电压衰减特性等电化学性能的影响也缺乏系统性研究。为实现富锂锰基正极材料的可控制备,本文从材料的特殊结构与反应机制出发,梳理了常用合成方法及其特点,系统阐述了合成过程中不同反应物与反应条件、前驱体与锂源种类、过渡金属与锂源配比、烧结氧分压及烧结工艺对材料性能的影响,并综合分析了材料形成过程中的锂化演变、物相变化、元素价态变化及缺陷对其物理化学性质与电化学性能的作用机制。通过调控合成反应条件可以分散材料中的Li2MnO3晶畴,从而减轻因晶格氧析出导致的容量损失,减少合成过程中产生的缺陷,在确保材料结构稳定性的同时拓宽锂离子扩散通道。最后,本文对富锂锰基正极材料合成过程的研究进行了总结与展望。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240326
通过较为简单的水热法制备了V掺杂MnO2(VMO),并研究了其作为水系锌离子电池(ZIB)正极材料的电化学性能。材料表征和电化学性能结果表明V被均匀地掺杂到MnO2中。V掺杂不仅扩大了MnO2的层间距,增加了比表面积,还提高了其内部离子电导率。组装成的ZIB在电流密度为0.1 A·g-1的条件下,初始放电容量可达362 mAh·g-1。V的掺杂使MnO2的晶格结构更加稳定,Jahn-Teller畸变效应减弱,电极材料的结构稳定性提高。当电流密度为1 A·g-1时,经过300圈的充放电循环后,其放电容量仍然能够达到初始容量的87%。
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202306050
近年来,基于非富勒烯受体(NFAs)的有机太阳能电池(OSCs)取得了迅猛的发展。单异质结OSCs的光电转换效率(PCE)已突破19%,这进一步推动了有机光伏技术的商业化进程。光电转换效率的快速提升源于活性层材料的创新开发、器件工程的优化以及对器件物理的更深刻理解。然而,稳定性问题已成为制约其商业化的一个主要因素。目前,关于活性层材料和电池器件稳定性的研究仍相对有限。在本综述中,我们对NFA-OSCs不稳定性的机理进行了简要介绍,包括NFAs的光氧化降解、不稳定的共混薄膜形貌以及界面层诱导的NFAs不稳定性。同时,我们总结了近年来国内外关于提高NFA-OSCs稳定性的研究策略。期望本综述能为实现高效、稳定的NFA-OSCs提供有益的指导。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202310126
面向化学类(非高分子)专业的高分子化学实验教学发展较为缓慢,亟需紧跟研究前沿,引入新内容。本文总结了近十年的教学改革经验,并以温敏型高分子的制备、溶液性质、光学性能与应用为例,介绍如何通过实验教学内容、实验技术、教学方法等方面的创新,设计符合理科人才培养需求的、契合时代与科学发展的、被学生喜爱与重视的一系列高分子化学实验,以有效解决培养需求与课业负担之间的矛盾,且在不新增开课、课时有限的情况下,加入到化学类专业本科教学体系中,激发学生对学科领域的兴趣,提升学生的探究和创新能力。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230414
为设计高稳定性且高灵敏度的纯金属有机骨架(MOF)电化学传感器以检测多巴胺(DA),我们选用铟基MOF [In(2-NH3-BDC)(2-NH2-BDC)]·1.5H2O(RSMOF-1,RSMOF=resistance switchable metal-organic framework,2-NH2-H2BDC=2-氨基对苯二甲酸)修饰玻碳电极(RSMOF-1/GCE)。制备的电极RSMOF-1/GCE的DPV测试结果显示其线性范围为0.990~663 μmol·L-1、检出限为0.770 μmol·L-1。在多种干扰物质如尿酸、尿素、葡萄糖和对乙酰氨基酚存在的条件下,RSMOF-1/GCE对DA仍具有高的选择性。理论模拟结果显示,在RSMOF-1孔道内壁的—NH2可通过氢键增强与DA分子的相互作用,使RSMOF-1/GCE具有灵敏的电化学传感DA的性能。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240339
通过一步水热法成功制备了一种水系锌离子电池正极材料——富1T相的MoS2(1T′-MoS2)。表征结果与密度泛函理论(DFT)模拟计算表明,1T′-MoS2的电导率明显高于2H-MoS2,并且含有丰富的硫缺陷。这有助于大幅提升离子扩散速率和电荷转移速率,优化材料的电化学和动力学性能。因此,采用1T′-MoS2组装的电池在0.1 A·g-1的电流密度下,首次放电容量高达202 mAh·g-1。此外,在大电流密度下(1 A·g-1),其经过500次恒电流充放电循环后,电池的容量保持率为92%,显示出较高的容量和长循环稳定性。
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