钒-铈液流电池(V-Ce RFBs)因具有比全钒体系更高的工作电压和更低的材料成本,被视为大规模储能领域极具潜力的替代方案。然而,其实际应用长期受限于正极Ce3?/Ce??氧化还原反应的迟缓动力学,且已有改进策略在强酸性条件下往往仅能带来有限的性能提升,稳定性难以满足长周期运行要求。如何同时兼顾高催化活性与强酸环境下的耐腐蚀稳定性,是V-Ce RFBs正极电催化剂设计的核心矛盾。本文,中国科学院赣江创新研究院黄小磊研究员等在《Small》期刊发表名为"Interfacial Charge Transfer Activates Graphene Shells for High-Efficiency and Durable Vanadium-Cerium Redox Flow Batteries"的论文,研究开发了一种由石墨烯壳层包覆铁钴合金纳米颗粒构成的新型电催化剂(FeCo@Gr),用于V-Ce RFBs正极,通过核-壳界面的电荷转移激活石墨烯壳层,实现了高效且耐久的Ce3?/Ce??电催化。
铜粉作为电子与制造领域不可或缺的基础原材料,面临表面极易快速氧化的固有难题,严重制约其储存、加工与服役稳定性。石墨烯包覆是提升铜粉抗氧化性的有效策略,但常规化学气相沉积(CVD)方法在粉末体系上面临三大瓶颈:高温下颗粒易烧结、前驱体难以高效传输至粉床内部导致覆盖率低、以及单层生长的自限制效应难以实现少层可控沉积。如何突破前驱体在粉末床中的传质受限与颗粒防烧结难题,实现公斤级规模化、高覆盖、少层石墨烯包覆铜粉的可控制备,是推动石墨烯-金属复合材料走向实际应用的关键。本文,北京石墨烯研究院刘忠范院士团队等在《Small》期刊发表名为"Kilogram-Scale Synthesis of Few-Layer Graphene-Skinned Copper Powders via Pulsed-Pressure Chemical Vapor Deposition"的论文,研究提出一种可规模化的脉冲压力CVD(pulsed-pressure CVD)策略,实现了公斤级少层石墨烯包覆铜粉的可控制备。
先进电子设备与航空航天系统对多功能轻质材料提出了迫切需求,亟需同时具备高效电磁波吸收与热管理能力的复合气凝胶。然而,单一石墨烯气凝胶面临阻抗失配、低频吸收弱、热导率与隔热难以兼顾等瓶颈,而纤维素纳米晶(CNC)虽可调控介电性能、提供丰富极化位点与低热导,但其与石墨烯的协同构效关系与微结构工程化调控仍不明确。本文,北京科技大学冯黛丽 教授、冯妍卉 教授等在《Carbon》期刊发表名为"Hierarchical cellulose nanocrystals/graphene aerogels with engineered microstructures for high-efficiency electromagnetic absorption and thermal management"的论文,研究通过工程化微结构设计构建分级纤维素纳米晶/石墨烯(CNC/GA)复合气凝胶,实现了电磁波高效吸收与热管理的协同集成。
高性能电子设备与可再生能源系统对相变材料(PCMs)的需求日益增长,亟需其同时具备热调控与电磁干扰抑制能力。然而,传统PCMs仅具备单一功能,难以满足多功能集成需求。
石墨烯的零带隙特性从根本上限制了其在逻辑开关等半导体器件领域的直接应用。理论研究表明,当石墨烯被裁剪为准一维的纳米带结构时,量子限域效应和边缘效应将协同作用,诱导出可观的能带带隙。带隙的具体数值主要由纳米带的边缘几何构型(扶手椅型或锯齿型)及其宽度共同决定。因此,实现具有原子级精确边缘结构和均一宽度石墨烯纳米带的可控合成是推动其走向实际应用的关键。
隐身技术与雷达吸波材料在现代国防和无人机领域具有极其重要的战略意义。理想的雷达吸波材料需兼具低吸收损耗、高力学强度和轻质特性,然而现有材料往往难以同时满足这些要求,且成本较高。
锂硫电池凭借高理论能量密度、绿色环保等优势,成为下一代电化学储能器件的重点研究方向。过渡金属磷化物具备优异的本征催化活性,是锂硫电池催化改性领域的热门材料。然而现阶段多硫化物穿梭效应、反应动力学缓慢等问题制约其商业化应用;同时传统过渡金属磷化物制备工艺复杂,难以规模化生产。
随着电子设备的快速发展,开发高效吸收主导型电磁干扰(EMI)屏蔽材料以防止电磁波对环境和人体健康造成危害变得尤为重要。本文,苏州大学杨朝晖 教授、张晓华 教授、杭志宏 教授与山东大学李逸坦 研究员等在《ACS Applied Nano Materials》期刊发表名为"Absorption-Dominated Asymmetric Graphene/Carbon Nanotube Network Composite Aerogel for Efficient Electromagnetic Shielding"的论文,研究提出了一种定向冷冻结合化学气相沉积(CVD)策略,制备了石墨烯(GR)/壳聚糖(CS)复合气凝胶(GC)并在其内部原位生长碳纳米管(CNT),构建了GC/CNT复合气凝胶,并进一步组装成双层复合结构。
水系锌电池凭借锌资源丰富、水系电解液本征安全、离子电导率高、成本低廉等优势,被视为大规模储能和可穿戴电子的理想选择。然而,水系锌电池的实用化长期受两大核心瓶颈制约:(1) 锌负极-电解液界面电化学不稳定——锌在沉积/剥离过程中易发生析氢(HER)、腐蚀、枝晶生长,导致库伦效率低、循环寿命短;(2) 能量密度受限——传统锌负极需预沉积过量锌,显著降低全电池能量密度;而无负极构型虽可最大化能量密度,却对锌沉积的可逆性和均匀性提出了更严苛的要求。无负极水系锌电池仅在集流体上原位沉积活性锌,消除了死锌和过量锌的重量/体积负担,是实现高能量密度的终极方案。然而,无负极构型下锌在裸集流体上的初始形核困难、沉积不均匀、枝晶和腐蚀问题更加突出,导致首次库伦效率低、快速失效。