摘要：析氧反应(OER)是电催化裂解水、二次金属-空气电池和可再生燃料电池等绿色可持续能源储存和转化技术中的关键步骤,但其较高的势垒和迟滞的动力学过程限制了反应的效率。因此,设计开发高效、稳定的非贵金属催化剂是新能源领域面临的挑战之一。钴铁水滑石(CoFe LDH)材料具有独特的二维层状结构、丰富多变的化学组成、高分散的金属阳离子、优异的稳定性和成本低廉等优点,在OER反应中有广泛的应用前景。但不良的导电性和有限的活性位点阻碍了CoFe LDH的工业化应用。本文首先介绍了CoFe LDH的结构并阐述了其OER反应机理,接着总结了CoFe LDH的制备工艺,并详细综述了近年来提升其OER性能的改性策略:插层剥离、空位制造、材料复合、离子取代和衍生物等。最后讨论了水滑石材料现阶段存在的问题和未来在能源转化和利用领域的发展方向。

摘要：随着信息技术的发展,电磁污染问题日益严重,开发具有“薄、轻、宽、强”特性的高性能吸波材料成为当务之急。石墨烯高电导率、高比表面积、低密度的优良特性受到研究人员的广泛关注。为解决单一石墨烯材料易引起的阻抗失配及损耗机制单一问题,引入其他组分制备多元复合材料,改善阻抗匹配、创造多样化的损耗机制是通用的设计方案。本文简要讨论了吸波机制,分述了介电型、磁复合型、有序型、压力诱导型4个类别,并通过材料选择(金属、陶瓷、铁氧体、导电聚合物、生物质材料等)、结构设计、机制分析等角度,结合领域内近年来的研究成果,总结了石墨烯基气凝胶吸波材料的研究进展,并对未来研究方向进行展望。

摘要：SiOC具有理论比容量高、机械柔性好、结构稳定和价格低等一系列优良性能,被认为是极具潜力的锂离子电池负极材料之一。然而,SiOC电导率低导致倍率性能和循环能力较差,从而制约了其在锂离子电池领域的发展与应用。纳米碳材料具有高比表面积、高机械稳定性以及优异的导电性等特点,与SiOC复合后作为负极材料可显著改善锂离子电池的电化学性能。本文综述了石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纳米纤维等与SiOC负极材料的复合工艺路线,探讨了基于不同碳材料的改性设计思路,以及电极微观结构与电化学性能之间的构效关系。最后,指出了SiOC/C复合负极材料存在的主要问题和发展方向,并展望了SiOC基负极材料的应用前景。

摘要：人工光合成是一种先进的技术,主要利用太阳能作为唯一驱动能源,将水和氧气转化成双氧水(H_(2)O_(2))。然而,目前常用的光催化系统的性能受制于其光吸收能力有限,载流子分离效率低以及表面反应能力弱等问题。在本文研究中,通过采用原位水热法,成功地在少层Ti_(3)C_(2)纳米片表面生长厚度为5-10 nm的立方相In_(4)SnS_(8)纳米片(Eg=2.16 eV),形成了一种具有三明治结构的Ti_(3)C_(2)/In4SnS8纳米复合材料。深入的表征结果显示此2D/2D异质结构具有紧密的界面相互作用并且形成肖特基异质结,有助于载流子快速从In_(4)SnS_(8)转移至Ti_(3)C_(2)表面。其中,7 wt%Ti_(3)C_(2)/In_(4)SnS_(8)复合材料表现出最佳的可见光催化性能,H_(2)O_(2)生成速率为1.998µmol·L^(-1)·min·1,Cr(Ⅵ)的还原速率为19.8×10^(-3)min^(-1)。通过捕获实验、气氛实验和电子顺磁共振分析,证明了H_(2)O_(2)生成的途径包括两种:一种是两步单电子还原路径,另一种是一步两电子水氧化路径。本研究为设计高效、多功能的催化体系提供了一种新的思路。