【摘 要】
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以单质硫为正极,锂为负极的锂/硫二次电池,具有较高的理论比容量(1675mAh/g)和能量密度(2600Wh/Kg),并且单质硫资源丰富、性价比高、环境友好,因此近年来广受关注。但是,单质硫导电性差(25℃时5×10-30 S/cm)；电化学过程中存在体积膨胀；以及中间产物多硫化物易溶于电解液引起“穿梭效应”,从而导致活性物质的损失和循环稳定性较差,严重阻碍了锂硫电池商业化的进程。研究表明,通过硫
【机 构】
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清华大学深圳研究生院深圳炭功能材料工程实验室,广东深圳518055 清华大学深圳研究生院深圳炭功能
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以单质硫为正极,锂为负极的锂/硫二次电池,具有较高的理论比容量(1675mAh/g)和能量密度(2600Wh/Kg),并且单质硫资源丰富、性价比高、环境友好,因此近年来广受关注。但是,单质硫导电性差(25℃时5×10-30 S/cm)；电化学过程中存在体积膨胀；以及中间产物多硫化物易溶于电解液引起“穿梭效应”,从而导致活性物质的损失和循环稳定性较差,严重阻碍了锂硫电池商业化的进程。研究表明,通过硫碳复合可以将硫限制于碳基材料的微孔之中,能有效的改善硫电极的电化学性能。而多孔碳球与其他碳基材料(如多孔碳、导电炭黑)相比具有更高的堆积密度,可以提高硫正极的体积能量密度,从而更好的满足未来商业应用的要求。本工作采用水热方法制备出氮-硫双掺杂多孔碳微球(NSCS),利用多步热处理法制备得到NSCS-S复合正极材料,通过X射线衍射、扫描电镜、TEM、TG-DSC和恒流充放电测试对NSCS-S复合正极材料的物相-形貌-结构-含量-电化学性能进行了表征并与同等条件下制备的活性炭-硫正极材料进行对比。结果表明,硫可以均匀分布于NSCS微孔之中,NSCS-S复合正极材料的首次放电容量为1280mAh/g,高于活性炭-硫复合正极的785 mAh/g,且在循环100圈后,前者的放电比容量仍维持在822 mAh/g,显示出良好的循环性能(如图3所示)。图1为制备多孔碳微球的SEM图,从图中可以看出碳球表面含有多孔结构,而通过图2的氮气吸脱附曲线表明制备的多孔碳球含微孔-介孔的层次孔结构,可以很好吸附溶解的多硫化物,提高硫正极的电化学性能。
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以可再生的葡萄糖晶体为原料,采用一步水热法制备了粒径均一、分散性好、具有激发依赖和上转换性能的水溶性荧光碳量子点(Water-soluble Carbon dots,W-CDs).考察了葡萄糖溶液的浓度和反应时间对W-CDs荧光性能的影响,借助高分辨透射电子显微镜分析、红外光谱分析、紫外-可见吸收光谱分析和荧光光谱分析优选出合成W-CDs的参数并探究了其荧光性能.结果表明:在反应温度为180℃,葡
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磁性空心炭球作为吸附剂对水中的铬离子表现出优异的吸附性能.通过改变聚合物球的炭化温度(600,700,800℃),即可得到三种不同的磁性空心炭球(MHCSs).MHCSs拥有大的内部空腔(～ 100 nm)和外层炭壳(～50nm),并且在炭壳上均匀分布着～ 10 nm的铁基磁性纳米粒子(ca.8.9wt％).相对于实心球来说,这种空心球理论上能够暴露更多的吸附活性位.铁基的磁性纳米粒子能够提供磁性
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