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“产学研”动态
谢海波教授,黄俊特聘教授团队在国际顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》发表纤维素纳米材料应用重要进展
高倍率性能和长寿命是电化学储能技术走向规模化应用的两大关键参数。可充电水系锌离子电池(AZIBs)被认为是下一代大规模储能系统的有力竞争者,但恶劣的配位环境和糟糕的界面化学(析氢反应、腐蚀和枝晶生长)导致其库仑效率低和寿命短,特别是在高电流密度和大面积容量下。众多策略致力于解决这一问题,在这些策略中,功能性电解液添加剂由于其有高效、简单和易于操作等优势,在调节锌配位环境和优化电极/电解质界面以实现均匀的锌沉积方面发挥着至关重要的作用。
谢海波教授,袁继理特聘教授团队在AFM杂志发表协同离域共轭和缺电子效应及介孔通道促进 光催化偶联苯甲醇氧化与产氢的最新研究进展
光催化全解水制氢反应动力学缓慢且生成的混合气(H2/O2)存在安全隐患,此外,使用空穴捕获剂也会造成额外的成本和二氧化碳排放。因此,开发新型、安全、有效的光催化系统是实现高效绿色制氢的关键。氮化碳(CN)具有合适的能带和可调节的电子结构,在光催化生产H2和苯甲醛(BAD)方面具有很大的潜力。然而,原始CN通常表现出较大的激子结合能(Eb),缓慢的电荷转移和活性位点暴露不充分。尽管目前具有D-A结构的CN基光催化剂能促进载流子的转移和分离,但在CN框架中构建有效的IEF以同时实现低激子结合能(Eb)和D-A结构之间的强相互作用是极其困难的。然而,扩展π共轭区域被认为可以有效地增强载流子的离域,从而调节Eb。此外,光催化反应发生在固/液界面,传质过程通常需要一个可达的通道来进行。因此,如何在CN框架中同时构建有效的IEF和快速可及的传质通道,以促进光催化氧化还原偶联反应体系的形成,是一个巨大的挑战。
谢海波教授团队在直接利用CO2制备非异氰酸酯聚氨酯领域取得重要进展
CO2的过度排放是导致全球变暖的关键因素之一。然而,CO2是一种丰富、无毒、绿色的C1资源。因此,捕获CO2并将其应用于聚合物的制备具有重要的研究意义。聚氨酯作为一种性能优异的高分子材料,广泛应用于建筑、日用品、交通、家电等领域,传统聚氨酯的制备方法是通过异氰酸酯与多元醇的加成聚合反应实现。然而,由于异氰酸酯具有较高毒性,对人体健康和环境造成严重危害,因此非异氰酸酯聚氨酯(NIPU)的研究备受关注。目前NIPU的制备方法主要包括:缩聚、重排、开环聚合和加聚。其中,缩聚反应是通过氨基甲酸酯与二元醇或碳酸酯与二元胺的缩合反应,该反应过程中会产生小分子副产物;重排反应是利用原位生产的异氰酸酯中间体与体系中的醇类单体反应获得聚氨酯;开环聚合是指通过五元或七元环状氨基甲酸酯的阳离子开环聚合;加聚反应是环碳酸酯与多元胺之间的反应,是目前最受关注的NIPU制备方法。
谢海波教授团队在基于海洋生物质的绿色储能材料与器件领域取得重要进展
超级电容器(SC)由于具有高功率密度、快速充放电能力以及较长的循环寿命等优点,在储能方面展现出了巨大的潜力。然而,传统的液态电解质存在诸多缺陷,如溶剂有毒有害、集成困难、电解液泄漏风险高、易燃和无法回收等。相比之下,聚合物凝胶电解质(GPE)具有安全性高、柔性好和不易泄露等优势,被认为是传统液体电解质的理想替代品。此外,从可持续的角度来看,壳聚糖是仅次于纤维素的第二丰富的天然聚合物,其结构上具有大量的衍生化和功能化反应位点,使其在设计和制备用于储能装置的GPE上具有巨大的潜力。因此,基于分子水平考虑,设计并制备一种具有较高的柔韧性、高电化学性能和高循环稳定性的可回收且阻燃的功能化壳聚糖基凝胶电解质,势在必行但也面临巨大的挑战。
谢海波教授参加第三届非粮生物质高值化利用论坛并做大会报告
全球能源、新材料产业正在实现绿色低碳发展、转型升级。近日,工业和信息化部、发展改革委、财政部、生态环境部、农业农村部、市场监管总局联合发布《加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案》,龙头企业纷纷寻求转型升级合作,新材料行业在绿色产业领域融资也愈演愈烈。为进一步推动非粮生物质产业发展与大规模应用,促进生物质领域科技成果创新与转化, 11月30日-12月1日,由DT新材料、生物基能源与材料主办的 “第三届非粮生物质高值化利用论坛” 在合肥顺利开幕,近400位参会代表、250+家单位出席活动。
谢海波教授团队在纤维素温和绿色溶解及其可控材料化新理论与新技术领域取得系列研究成果
水系锌离子混合电容器兼具超级电容器和电池的优点且价格低廉、安全环保被认为是最有前途的储能体系之一。不幸的是锌枝晶和寄生副反应严重阻碍了其循环稳定性和电镀沉积效率。目前研究者们开发了许多策略来解决的上述问题,如:正极材料的设计、锌阳极人工界面层、添加剂以、隔膜和凝胶电解质等。其中凝胶电解质具有显著的安全性、柔性和不易泄露等优势。同时,纤维素是地球上储量最丰富的天然聚合物由于其原料来源广、可再生和易于改性等特点,是制备凝胶电解质的理想候选者。因此,基于分子水平考虑并设计一种具有较强的机械性能、电化学性能和配位能力以实现无锌枝晶和超长循环稳定性的纤维素基水凝胶电解质面临巨大的挑战。
中国化学会第三届全国纤维素学术研讨会在贵阳举行
由中国化学会主办,中国化学会纤维素专业委员会、贵州大学共同承办的“中国化学会第3届全国纤维素学术研讨会”于2023年8月8-11日在贵州省贵阳市顺利召开。本次学术研讨会旨在交流和讨论纤维素科学与技术相关领域的前沿及最新进展,会议主题为“创新纤维素高效利用,助推双碳目标实现”,主要围绕纤维素及可再生资源高效利用在新时代促进国民经济和社会发展中的重要作用,集中展示我国纤维素科学与技术的最新研究进展和发展趋势,讨论实现纤维素及可再生资源高效利用的核心和前沿问题,有效推进纤维素与相关学科的交叉融合,为国内从事相关领域的科技、教育、产业人员和广大青年学子提供一个良好的学术与技术交流平台,促进科研成果转化。
谢海波教授团队在柔性锌离子混合超级电容器领域取得新进展
柔性和可穿戴电子产品的出现激发了大量关于强大、可靠、低成本、具有优异电化学性能的可穿戴储能设备的研究。目前,柔性锂离子电池(LIB)和超级电容器(SC)被认为是柔性和可穿戴电子设备中两种有前途的储能设备,但是它们的功率密度和循环寿命、低能量密度很有限。为了解决这些缺点,利用电容器型电极和电池型电极结合的混合型电容器(HSC)是最有前景的提高设备能量密度的方法。锌离子混合超级电容器(ZHSC)由于其结合了锌离子电池(ZIB)的优异性能、高安全性、无毒性和丰富的锌资源等优点,被认为是最有潜力的储能器件之一。然而,由于使用不安全的水溶液电解质的限制,导致锌枝晶形成明显,副反应,阳极腐蚀,并且在日常使用中无法承受较大的机械冲击和损害,包括被撞击、撕裂、刺穿或折叠。为了解决上述问题,设计一种可扩展的、薄的、高性能的基于聚丙烯腈(PAN)和聚丙烯酰胺(PAM)的分级结构凝胶电解质,提出了一种具有高电化学功能的极其安全、灵活的准固态ZHSC。
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