材料和能量效率是衡量电化学能量转换与存储设备(EECSD)性能的两个重要指标。要使两者最大化,需要研究人员掌握核心电极材料的物理化学性质的极限。有序介孔材料(OMMs)被认为是极有前途的电极材料;然而,其内在缺陷(如堵塞、难以接近的孔和表面)限制了其广泛应用。二维有序介孔材料(2D ordered mesoporous materials, 2DOMMs)具有扩展的横向尺寸、纳米厚度的特点,既继承了介孔材料的结构优势,又具有独特的二维超薄特性,可以充分解决传统OMMs的缺陷。
有鉴于此,东华大学罗维教授和李小鹏教授等人,综述了二维有序介孔材料的合成及其在能量储存和转换领域的研究进展。
本文要点
1)重点介绍了通过结合单胶束组装策略和二维自下而上的图案化技术(包括分子/空间受限、界面定向和表面受限组装)制备2DOMMs的最新成果。特别关注的是新开发的合成策略及其对某些关键结构参数进行精确控制的基本机制。还着重介绍了2DOMM在EECSD中的最新进展,这表明2DOMMs是开发新型电池化学、优化性能和降低成本的优秀材料平台。最后,结合目前的发展状况,提出了面临的挑战和展望。
2)二维有序介孔材料(2DOMMs)具有以下优势:1)开放式的二维结构可确保近100%的客体离子/分子进入,促进电化学反应动力学;2)2DOMMs结构明确,是研究反应机理的理想模型。
3)合成2DOMMs的方法可概括为自上而下和自下而上两种策略。自上而下的方法,需要预制二维材料,进而对其蚀刻成孔,存在产量低、成本高、可控性差、通用性不佳的问题。自下而上的组装策略具有很高的通用性,操作步骤简便。而且将自下而上的合成策略与单胶束组装策略相结合,可以在纳米级别甚至分子水平上构建了一系列结构、组分、形貌可控的2DOMMs。
参考文献:
Pengpeng Qiu et al. Pushing the Limit of Ordered Mesoporous Materials via 2D Self‐Assembly for Energy Conversion and Storage. Advanced Functional Materials, 2020.
DOI: 10.1002/adfm.202007496
https://doi.org/10.1002/adfm.202007496