清华魏飞、张强研讨组胜利研制出不重叠柱撑石墨烯 -编号:BR581ig

2015-02-09 11:26 来源：http://www.ceo315.org/ 阅读：次

Nanowerk（美国纳米科技网）：

　　清华消息网3月6日电（通讯员龚华）清华大学化工系魏飞、张强研究组胜利制备出一种具备自疏散、不堆叠特性的柱撑石墨烯，能够用于高倍率、高容量的锂硫电池。相干工作于2014年3月3日以《用于高倍率锂硫电池的不堆叠柱撑石墨烯》（Unstacked double-layer templated graphene for high-rate lithium-sulfur batteries）为题发表在国际有名学术期刊《做作·通信》(Nature Communications)上，并受邀在美国物理学家组织网（PhysOrg）、美国纳米技巧与科学网（Nanowerk）作为前沿研究工作进行先容。文章第一作者为化工系博士生赵梦强。

供稿：化工系编纂：欣研襄桦

　　为了攻克纳米材料难分散难关，清华大学化工系魏飞、张强研究组发展了柱撑石墨烯这种具有自分散特性的新材料。有别于在石墨烯间层间引入金属氧化物、导电高分子、炭黑、碳纳米管等隔离物以预防堆叠的思路，该课题组通过催化气相成长调变石墨烯的结构，失掉了具有崛起结构的石墨烯。当两层石墨烯濒临时，石墨烯片上的凸起起到柱撑功效，从而防止石墨烯堆叠造成层间距0.334纳米的多层石墨烯结构。这种办法战胜了石墨烯与其余物资杂化所带来的石墨烯本体性能及界面转变等庞杂问题，提供了一种具有本征自分散特性、不堆叠的新型石墨烯。这种石墨烯的比表面积高达1628 平方米/克，具有大批孔径在2-7纳米的介孔，孔体积高达2.0 破方厘米/克。这种不堆叠的柱撑石墨烯在锂硫电池储能中体现了优异的性能。假如将该材料用于锂硫电池正极，在放电电流密度高达5 C时（即电池0.2小时放电结束），锂硫电池基于活性硫电极材料的可逆容量可高达1034 毫安时/克，比拟磷酸铁锂（170 毫安时/克）等锂离子电池正极材料，其活性材料容量大幅度进步。即便在轮回1000次后，其在5 C的电流密度下的可逆容量仍可坚持530 毫安时/克。对照活性炭、多孔碳、碳纳米管、一般石墨烯等碳材料，该报道中的柱撑石墨烯分散性更好,清华财务管理，更容易构建高效导电网络及畅通的离子通道，使其储能性能得到显著晋升，所得的锂硫电池的能量密度、功率密度明显优于已有的商用锂离子电池，在电动汽车、个人电子产品以及大范围储能中具有宏大潜在应用前景。

　　石墨烯是一种二维片状纳米碳材料，存在优良的力学、热学、电学、光学性能以及普遍的利用远景。但石墨烯间较强的彼此作用导致其轻易堆叠，多片石墨烯放在一起时易构成层间距仅有0.334纳米的多层石墨烯构造。这种片状材料易重叠的特征下降了材料的比名义积，限度其界面的高效应用，从而使其在储能、催化、复合资料、电子器件等范畴运用时宏观机能大打折扣。因而，发展一类避免石墨烯堆叠的新概念与有效方式是增进石墨烯性能利用最大化的要害。

　　国外科技媒体报道链接：

清华魏飞、张强研究组成功研制出不堆叠柱撑石墨烯

　　张强表现，这种不堆叠的柱撑石墨烯材料还有望在环境维护、纳米复合材料、电子器件及个人健康等方面取得有效应用。这种基于拓扑结构引发的不堆叠特性并不局限于石墨烯，也实用于发展其它拥有三维拓扑柱撑结构，从而为纳米材料的宏观特性得到充足体现供给了新原理支撑。

图为柱撑石墨烯结构示用意，该图表示：当两层石墨烯靠近时，石墨烯片上的突出结构起到柱撑功能，从而防止此类石墨烯自发堆叠。

　　此项工作由清华大学化工系魏飞、张强课题组实现。国度天然迷信基金委员会、科技部、北京市科委赞助了此项研讨。

PhysOrg（英国物理组织网）：