【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202305016
固态锂电池(SSLBs)因采用金属锂负极和固体电解质,具有提高能量密度和安全性的潜质。固体电解质作为固态锂电池的关键材料,对电池性能有重要影响。其中,聚合物-石榴石型复合固态电解质因结合了聚合物电解质的易加工性以及石榴石电解质的热稳定性和高离子电导率的优点,在固态电池规模化制造中具有良好的应用前景。然而,由于纳米固体电解质粉体的表面能高、与有机物的界面兼容性差,导致纳米锂镧锆氧颗粒在聚合物基体中容易发生团聚,进而导致复合电解质的离子电导率降低。本工作引入硅烷偶联剂3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)对Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 (LLZTO)的表面进行改性,旨在改善LLZTO颗粒在溶剂和聚合物基体中的分散性。LLZTO纳米颗粒表面的羟基与GPTMS分子反应形成共价键,在颗粒表面形成一层厚度约5 nm的GPTMS修饰层。GPTMS中具有亲脂性的环氧基团,使改性后的LLZTO纳米颗粒(LLZTO@GPTMS)在有机溶剂中均匀分散。粒度分布实验表明,LLZTO纳米颗粒的分散性与溶剂的极性呈正相关。采用均匀分散的LLZTO悬浮液,制备的PEO: LLZTO复合电解质的室温离子电导率可以达到2.31 × 10−4 S∙cm−1。使用优化后的PEO: LLZTO@GPTMS电解质组装的锂对称电池以及以LiFePO4 (LFP)为正极、金属锂为负极的SSLBs均表现出更长的循环寿命。此外,GPTMS的修饰有助于LLZTO纳米颗粒在聚乙烯(Polyethylene,PE)隔膜上的均匀涂覆。采用LLZTO@GPTMS涂覆PE隔膜的LFP|Li电池比采用未修饰LLZTO涂覆PE隔膜的电池展现出更优异的循环稳定性。结果表明,GPTMS能够有效提高LLZTO纳米颗粒在有机溶剂和聚合物基质中的分散性,对其他有机-无机复合材料体系具有指导意义。
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100189
铁酸锂(Li5FeO4)是一种极具前景的锂离子电池正极预锂化添加剂,但其易与空气中的二氧化碳和水分发生副反应而导致失效。针对这一问题,本研究提出了一种基于PF5热诱导改性的高效路易斯酸再生策略。该策略可有效去除Li5FeO4表面惰性杂质,并原位构建Li3PO4与LiF的复合包覆层。再生后的Li5FeO4表现出优异的分散性、空气稳定性和电解液界面相容性,能有效抑制浆料凝胶化和界面副反应。当添加1.5% (wt)再生Li5FeO4时,LiFePO4正极在200次循环后仍保持135.0 mAh g−1的容量和95.3%的保持率;而对照组(未添加Li5FeO4)仅保留113.7 mAh g−1容量(保持率92.2%)。该研究为Li5FeO4的实际应用提供了新思路,将在长循环锂离子电池领域获得广泛应用。
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100310
缺陷调控是开发新型吸收材料的关键。如何精确控制缺陷的浓度和数量以优化材料的损耗机制仍然是一项重大挑战。传统吸收材料的吸收频率与谐振频率不匹配,限制了其吸收性能。为解决这些问题,本文通过磷掺杂和硫空位缺陷的协同作用,成功调控了CoMn纳米片的偶极子和载流子浓度,显著提高了材料的电磁波吸收性能。实验结果表明,优化后的复合材料在厚度分别为2.0 mm和2.2 mm时,实现了−52.19 dB的最小反射损耗(RLmin)和5.52 GHz的最大有效吸收带宽(EABmax)。磷掺杂和硫空位缺陷的引入不仅增加了活性位点,而且通过异质界面和晶格畸变丰富了损耗机制。本研究不仅提供了一种制备新型电磁波吸收材料的简便方法,而且为过渡金属二硫化物缺陷调控提供了一种新策略。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309045
理论与计算化学是本科生和研究生通选的专业课。以课程知识点为线索,深度挖掘了课程在价值塑造、能力培养、坚定信念、家国情怀四个方面的思政元素。通过分享课程思政案例与教学素材,提出思政内容的科学化和学科交叉融合思路,强调学术文献、学位论文在思政教育中的重要作用,为在计算化学相关课程中实现主动思政与三全育人目标提供参考。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311043
介绍了用Diamond软件构造47种晶体单形模型的方法及其在教学中的应用。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401020
本文介绍了离子液体在无机合成中的应用。简要讨论了离子液体作为模板剂、溶剂和前驱体在合成中的主要作用,还简要介绍了离子液体与目标产物表面的相互作用类型及在“几何匹配原理”指导下离子液体的选择性吸附。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202404034
代糖是用于替代食品中糖类物质的甜味剂,包含人工代糖和天然代糖。近年来,赤藓糖醇成为了应用最为广泛的代糖之一。虽然赤藓糖醇作为代糖具有诸多优点,但也有研究表明赤藓糖醇具有一定的潜在风险。本文采用访谈稿的形式介绍了赤藓糖醇与代糖以及现有科学研究中赤藓糖醇存在的风险。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202406059
近年来,电化学技术不仅推动了能源、环保和材料科学等领域的进步,还为我们的日常生活提供了许多便利和保障。为了让电化学能够更贴近现实生活,让人们透过现象看到本质,本文将通过介绍自热包、体育产业、核酸检测等方面的电化学知识,主要包括电化学腐蚀发热、电化学储能技术以及石墨烯纳米复合材料在核酸传感器中的应用,提高人们对电化学的认识,从而更好地理解生活现象,提高科学素养。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202501010
冠醚作为一类结构特殊的醚类化合物,已逐渐为人们所认识。近年来,冠醚在构建人工跨膜离子转运体系方面不断推陈出新,引起科学家们的普遍关注。利用不同的冠醚结构和组装基元在构筑跨膜人工离子通道、海水处理、盐湖提锂及电池领域等方面的探索,极大地扩展了冠醚类化合物的研究范畴;结合超分子化学和生物学的原理,以及不同学科的交叉融合,这些新颖结构和独特功能的新型仿生人工离子转运体将在医药和化学化工产业中发挥重要的作用。
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