Advanced Functional Materials: 功能化BN纳米材料——从电子绝缘到电化学储能

氮化硼(BN)由于其优异的化学稳定性、耐热性和较强的机械强度而受到人们的广泛关注和研究。然而,在传统观念中,BN作为一种绝缘材料,不适用于电化学领域。随着科技的发展和对电化学机理的深入理解,BN基材料在电化学能源存储与转化方面取得了重大进展。利用氮化硼的特性开发先进的电化学器件有望取得突破性的进展,从而引发新的能源革命。

例如,BN导电性的缺乏使得它可以作为锂/钠金属负极的隔膜或者人工固态电解质膜(SEI)。同时,其优异的耐热性和机械强度可以有效缓解电池发热和金属枝晶的问题,对高效的二次电源开发具有重要意义。此外,具备强化学稳定性的BN的电导率可以通过化学修饰(如掺杂、引入缺陷等)进行有效调节,这对于电化学器件的稳定,特别是防止电催化剂中毒和失活非常重要。此外,理论和实验结果都表明BN-贵金属界面可以提高复合材料的电催化活性。最近的研究还发现BN具有吸附多硫化物和锂离子的能力,对锂-硫电池和固态电池的性能提高有很大的好处。

Advanced Functional Materials最近发表了由澳门大学濮军博士后、洪果助理教授和南京大学姚亚刚教授共同撰写的综述文章。该综述文章首先简单介绍了近年发展起来的BN制备新方法,并总结了每种工艺的优缺点。随后,重点总结了影响氮化硼电化学性能的关键因素,对氮化硼材料在不同电化学能源领域(包括超级电容器、可充电电池、电催化电池和燃料电池)的理论计算和实验进行了深入探讨。最后,文章讨论了制备工艺对BN与电化学系统集成的要求,并提出了未来BN基能源材料所面临的机遇和挑战。该综述旨在从理论预测、可控制备、实际应用等方面促进BN材料的技术和理论创新,促进高性能绿色能源的快速发展。

本研究工作得到了澳门大学科研基金(MYRG2018-00079-IAPME, MYRG2019-00115-IAPME)、澳门特区科技发展基金(FDCT081/2017/A2, FDCT0059/2018/A2, FDCT009/2017/AMJ)、深圳市科技创新委员会基金(SGDX20201103093600003)、国家自然科学基金(No. 51972162)、中央高校基本科研业务费专项基金(No. 0213-14380196)和南昌市科技基金(2017-SJSYS-008)的支持。

论文信息:

Synthesis and Modification of Boron Nitride Nanomaterials for Electrochemical Energy Storage: From Theory to Application

Jun Pu, Kai Zhang, Zhenghua Wang, Chaowei Li, Kaiping Zhu, Yagang Yao*, Guo Hong*

Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.202106315

原文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202106315