原位透射电镜研究正交相五氧化二铌纳米片的电化学储钠机制

许国光 王琪 苏毅 刘美男 李清文 张跃钢

引用本文: 许国光, 王琪, 苏毅, 刘美男, 李清文, 张跃钢. 原位透射电镜研究正交相五氧化二铌纳米片的电化学储钠机制[J]. 物理化学学报, 2022, 38(8): 200907. doi: 10.3866/PKU.WHXB202009073 shu
Citation:  Guoguang Xu, Qi Wang, Yi Su, Meinan Liu, Qingwen Li, Yuegang Zhang. Revealing Electrochemical Sodiation Mechanism of Orthogonal-Nb2O5 Nanosheets by In Situ Transmission Electron Microscopy[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2022, 38(8): 200907. doi: 10.3866/PKU.WHXB202009073 shu

原位透射电镜研究正交相五氧化二铌纳米片的电化学储钠机制

    通讯作者: 张跃钢, yuegang.zhang@tsinghua.edu.cn
  • 基金项目:

    国家重点研发计划 2016YFB0100100

    国家自然科学基金 U1832218

    国家自然科学基金 21433013

摘要: 由于正交相五氧化二铌(T-Nb2O5)为ReO3型层状结构,锂、钠离子可以在其(001)平面快速脱嵌,而在[001]方向的传输一般较难。本研究通过原位透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)方法研究钠在T-Nb2O5纳米片(001)面内及[001]方向的钠离子电化学嵌入行为,发现由于纳米片晶体存在大量的位错和畴界,钠离子可通过这些缺陷穿越(001)面扩散,并进而在深层的(001)面内快速扩散。同时,本研究还发现刚合成的T-Nb2O5纳米片在[001]方向上存在调制结构,存在交替分布的压应变和张应变区域,而钠离子的嵌入可以调节这些应变分布。

English

    1. [1]

      Sivaram, V.; Dabiri, J. O.; Hart, D. M. Joule 2018, 2, 1639. doi: 10.1016/j.joule.2018.07.025

    2. [2]

      Bullich-Massagué, E.; Cifuentes-García, F. J.; Glenny-Crende, I.; Cheah-Mañé, M.; Aragüés-Peñalba, M.; Díaz-González, F.; Gomis-Bellmunt, O. Appl. Energy 2020, 274, 115213. doi: 10.1016/j.apenergy.2020.115213

    3. [3]

      李慧, 吴川, 吴锋, 白莹. 化学学报, 2014, 72, 21. doi: 10.6023/a13080830Li, H.; Wu, C.; Wu, F.; Bai, Y. Acta Chim. Sin. 2014, 72, 21 doi: 10.6023/a13080830

    4. [4]

      Hirsh, H. S.; Li, Y.; Tan, D. H. S.; Zhang, M.; Zhao, E.; Meng, Y. S. Adv. Energy Mater. 2020, 10, 2001274. doi: 10.1002/aenm.202001274

    5. [5]

      向兴德, 卢艳莹, 陈军. 化学学报, 2017, 75, 154. doi: 10.6023/a16060275Xiang, X.; Lu, Y.; Chen, J. Acta Chim. Sin. 2017, 75, 154 doi: 10.6023/a16060275

    6. [6]

      曹斌, 李喜飞. 物理化学学报, 2020, 36, 1905003. doi: 10.3866/PKU.WHXB201905003Cao, B.; Li, X. F. Acta Phys. -Chim. Sin. 2020, 36, 1905003 doi: 10.3866/PKU.WHXB201905003

    7. [7]

      宋维鑫, 侯红帅, 纪效波. 物理化学学报, 2017, 33, 103. doi: 10.3866/pku.whxb201608303Song, W. X.; Hou, H. S.; Ji, X. B. Acta Phy. -Chim. Sin. 2017, 33, 103 doi: 10.3866/pku.whxb201608303

    8. [8]

      Wang, Y.; Yu, X.; Xu, S.; Bai, J.; Xiao, R.; Hu, Y. S.; Li, H.; Yang, X. Q.; Chen, L.; Huang, X. Nat. Commun. 2013, 4, 2365. doi: 10.1038/ncomms3365

    9. [9]

      Ding, H.; Song, Z.; Zhang, H.; Zhang, H.; Li, X. Mater. Today Nano 2020, 11, 100082. doi: 10.1016/j.mtnano.2020.100082

    10. [10]

      Deng, Q.; Fu, Y.; Zhu, C.; Yu, Y. Small 2019, 15, e1804884. doi: 10.1002/smll.201804884

    11. [11]

      Yang, H.; Xu, R.; Gong, Y.; Yao, Y.; Gu, L.; Yu, Y. Nano Energy 2018, 48, 448. doi: 10.1016/j.nanoen.2018.04.006

    12. [12]

      Chen, D.; Wang, J. H.; Chou, T. F.; Zhao, B.; El-Sayed, M. A.; Liu, M. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 7071. doi: 10.1021/jacs.7b03141

    13. [13]

      Kumagai, N.; Koishikawa, Y.; Komaba, S.; Koshibab, N. J. Electrochem. Soc. 1999, 156, 3203. doi: 10.1149/1.1392455

    14. [14]

      Lubimtsev, A. A.; Kent, P. R. C.; Sumpter, B. G.; Ganesh, P. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 14951. doi: 10.1039/c3ta13316h

    15. [15]

      Meng, J.; He, Q.; Xu, L.; Zhang, X.; Liu, F.; Wang, X.; Li, Q.; Xu, X.; Zhang, G.; Niu, C.; et al. Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1802695. doi: 10.1002/aenm.201802695

    16. [16]

      Come, J.; Augustyn, V.; Kim, J. W.; Rozier, P.; Taberna, P. L.; Gogotsi, P.; Long, J. W.; Dunn, B.; Simon, P. J. Electrochem. Soc. 2014, 161, A718. doi: 10.1149/2.040405jes

    17. [17]

      Kim, H.; Lim, E.; Jo, C.; Yoon, G.; Hwang, J.; Jeong, S.; Lee, J.; Kang, K. Nano Energy 2015, 16, 62. doi: 10.1016/j.nanoen.2015.05.015

    18. [18]

      Li, H.; Zhu, Y.; Dong, S.; Shen, L.; Chen, Z.; Zhang, X.; Yu, G. Chem. Mater. 2016, 28, 5753. doi: 10.1021/acs.chemmater.6b01988

    19. [19]

      Han, X.; Russo, P. A.; Goubard-Bretesché, N.; Patanè, S.; Santangelo, S.; Zhang, R.; Pinna, N. Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1902813. doi: 10.1002/aenm.201902813

    20. [20]

      Han, X.; Russo, P. A.; Triolo, C.; Santangelo, S.; Goubard-Bretesché, N.; Pinna, N. ChemElectroChem 2020, 7, 1689. doi: 10.1002/celc.202000181

    21. [21]

      Yan, L.; Chen, G.; Sarker, S.; Richins, S.; Wang, H.; Xu, W.; Rui, X.; Luo, H. ACS Appl. Mater. Inter. 2016, 8, 22213. doi: 10.1021/acsami.6b06516

    22. [22]

      Wang, L.; Bi, X.; Yang, S. Adv. Mater. 2016, 28, 7672. doi: 10.1002/adma.201601723

    23. [23]

      Hÿtcha, M. J.; Snoeckb, E.; Kilaasc, R. Ultramicroscopy 1998, 74, 131. doi: 10.1016/S0304-3991(98)00035-7

    24. [24]

      Liu, Z.; Dong, W.; Wang, J.; Dong, C.; Lin, Y.; Chen, I. W.; Huang, F. iScience 2020, 23, 100767. doi: 10.1016/j.isci.2019.100767

    25. [25]

      Daniels, P.; Tamazyan, R.; Kuntscher, C. A.; Dressel, M.; Lichtenbergc, F.; Smaalen, S. V. Acta Cryst. 2002, B58, 970. doi: 10.1107/s010876810201741x

    26. [26]

      Kruk, I.; Zajdel, P.; van Beek, W.; Bakaimi, I.; Lappas, A.; Stock, C.; Green, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 13950. doi: 10.1021/ja109707q

    27. [27]

      Kodama, R.; Terada, Y.; Nakai, I.; Komaba, S.; Kumagai, N. J. Electrochem. Soc. 2006, 153, A583. doi: 10.1149/1.2163788

    28. [28]

      Xu, G.; Zhang, X.; Liu, M.; Li, H.; Zhao, M.; Li, Q.; Zhang, J.; Zhang, Y. Small 2020, 16, 1906499. doi: 10.1002/smll.201906499

    29. [29]

      Benedek, P.; Forslund, O. K.; Nocerino, E.; Yazdani, N.; Matsubara, N.; Sassa, Y.; Juranyi, F.; Medarde, M.; Telling, M.; Mansson, M.; et al. ACS Appl. Mater. Inter. 2020, 12, 16243. doi: 10.1021/acsami.9b21470

    30. [30]

      Zhang, W.; Yu, H. C.; Wu, L.; Liu, H.; Abdellah, A.; Qiu, B.; Bai, J.; Orvananos, B.; Strobridge, F. C.; Zhou, X.; et al. Sci. Adv. 2018, 4, eaao2608. doi: 10.1126/sciadv.aao2608

    31. [31]

      Zhang, N.; Zhu, Y.; Li, D.; Pan, D.; Tang, Y.; Han, M.; Ma, J.; Wu, B.; Zhang, Z.; Ma, X. ACS Appl. Mater. Inter. 2018, 10, 38230. doi: 10.1021/acsami.8b13674

    32. [32]

      Wang, L.; Xu, Z.; Wang, W.; Bai, X. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 6693. doi: 10.1021/ja501686w

    33. [33]

      Navickas, E.; Chen, Y.; Lu, Q.; Wallisch, W.; Huber, T. M.; Bernardi, J.; Stoger-Pollach, M.; Friedbacher, G.; Hutter, H.; Yildiz, B.; Fleig, J. ACS Nano 2017, 11, 11475. doi: 10.1021/acsnano.7b06228

    34. [34]

      Yang, S.; Yan, B.; Lu, L.; Zeng, K. RSC Adv. 2016, 6, 94000. doi: 10.1039/c6ra17681j

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  21
  • 文章访问数:  1093
  • HTML全文浏览量:  231
文章相关
  • 发布日期:  2022-08-15
  • 收稿日期:  2020-09-22
  • 接受日期:  2020-10-26
  • 修回日期:  2020-10-22
  • 网络出版日期:  2020-11-02
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章