Wiley电学、电化学类封面文章选读(2020.8第三周)

本文总结了2020年8月第三周发表在Advanced系列和Small期刊上的部分关于电学和电化学类封面文章,包括文章的内容精炼、封面解读、原文链接。欢迎阅读、参考!

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 南方科技大学Aung Ko Ko Kyaw教授和澳大利亚昆士兰理工大学(Queensland University of Technology)Prashant Sonar教授课题组联合综述了生物可降解材料及绿色制备过程在绿色电子器件中的应用进展。二十世纪电子器件的兴起给日常生活带来了翻天覆地的变化的同时,也引起了环境保护方面的挑战。例如,大量的电子废弃物引发了诸如电子产品中贵金属回收、制造时减少有毒物质和溶剂的使用量及降低产品生产能耗的探讨。本综述着重从生物可降解材料种类和绿色制备工艺方面介绍了绿色太阳能电池、有机半导体、发光二极管等电子器件的最新进展。

【封面解读】置于绿色植物背景上的电路板和飘落的电子化树叶无不直观地反映了本综述的主题——绿色电子。

原文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202001591

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荷兰特文特大学(University of Twente)Frieder Mugele教授和华南师范大学周国富教授课题组联合报道了一种可收集水滴滑动产生的静电电能的摩擦起电机。器件主要由三层组成:最上层特氟龙AF1600层负责捕获水滴滑动时在其表面产生的负电荷。中间层为SiO2电介质层。单质硅底层作为联通外电路的电极。这种基于静电捕获的摩擦起电机储电密度高达1.8 mC/m2,瞬时电流超过2 mA,功率密度高于160 W/m2,能量收集效率逾11%,并可稳定运行超过100天。这些性能位于各类摩擦起电机性能参数前列。

【封面解读】封面主体所示为本文报道的摩擦起电机的结构和运行原理示意图。背景显示雨夜中的大楼灯火通明,可能表达了该起电机有望利用雨滴提供大规模生活用电的应用前景。

原文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202001699

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香港理工大学Shu Ping Lau教授和Lawrence Yoon Suk Lee博士团队联合发表了一种利用激光剥离黑磷的技术。该技术通过激光加热置于溶剂中的层状黑磷某一位点,使附近溶剂发生局部气化产生气泡。产生在黑磷层间的气泡便会将相邻磷层剥离为磷烯纳米片及纳米颗粒。调控溶剂的种类(1-丙醇、2-丙醇、己烷、甲醇、乙醇)可控制所得磷烯纳米片的层数或颗粒直径。作者将这些磷烯收集、制备为锂离子电池电极材料,发现较小的层数有利于锂离子扩散和电荷传递,而较大的宽高比可加速电荷传递但不利于锂离子扩散。本工作是研究电极形貌对电化学性能影响的范本之一。

【封面解读】封面所示为激光剥离黑磷的原理示意图。横向排列的白色骨架为黑磷网络。纵列的黄色小球代表激光光子。照射点附近的黑磷层间出现气泡并剥离黑磷。全图完整地反应了激光剥离黑磷方法的核心。

原文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201903490

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香港科技大学T.S. Zhao教授、香港理工大学An Liang博士及其同事综述了液流电池相关建模与模拟工作的进展。液流电池两电极一般是含具有氧化还原反应活性物质的溶液,与传统电池的固态电极不同。液流电池的液体电极分别在阴、阳极室循环使用。这类电池具有结构简单、寿命较长、能量可调等优势,有望作为大型电网的储能器件。

本综述基于液流电池结构和原理、经典的全矾液流电池、可溶性铅酸液流电池、半固态液流电池、有机液流电池、锌-镍液流电池、锌-溴液流电池方面,详细介绍了各种电池对应的电化学反应建模方法与模拟结果。综述着重于全矾液流电池的相关理论成果。

【封面解读】画面主体是液流电池的构造示意图。三个气泡里的示意图分表代表计算模拟时需考虑的重要因素(推测):电极液-集流体界面、隔膜孔结构、液相中离子电荷传递(从上到下)。背景中的风力发电机暗示了液流电池能被整合于清洁能源电力网络中。

原文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202000758

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韩国产业技术大学(Korean Institute of Industrial Technology)Young Kyu Jeong博士和Kang Min Kim博士联合韩国外语大学(Hankuk University of Foreign Studies)Jin Kuen Park教授课题组发表了一种利用原子层沉积技术制备的金属钴/碳纳米管复合产氧催化剂。得益于石墨相氮化碳(g-C3N4)生长基底,所合成的碳纳米管富含吡啶氮官能团。实验结果表明吡啶氮-钴-碳位点为催化碱性水溶液产氧的活性位点,且金属钴与碳纳米管的良好结合促进了电子快速传递、提升了催化活性、延长了催化剂使用寿命。

【封面解读】画面主体为金属钴/碳纳米管复合产氧催化剂的微观结构示意图。其中红色小球代表金属钴颗粒,被包裹在黑色碳纳米管骨架内。背景左侧为水分子模型,右侧气泡周围伴随氧气分子模型,代表产氧反应。笔者推测整个画面模仿了海底珊瑚礁。

原文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202002427

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韩国仁荷大学(Inha University)Seung Jae Yang教授及其同事报道了一种高石墨化程度的多孔碳锂离子电池负极材料。该碳材料前驱体为Ni2+-配位的单宁酸。Ni2+与酚羟基配位确保了离子均匀分布,在后续高温炭化过程中提升了碳材料的整体石墨化程度。石墨层间的空隙允许Li+快速通过,从而展示出优异的快充放性能:5 C电流密度下电极电容量达120 mAh/g。

【封面解读】石墨化的墙壁上开有众多“门”,代表了所得碳材料石墨化程度高且自身多孔结构有利于锂离子(黄色小球)快速通过。墙内三块电池发出电光,对应了离子电池的研究方向。

原文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202003104

作者:刘田宇