邱介山Matter:碳基底上过渡金属杂化材料中预混铝的浸出及提高电荷储存的机理
Nanoyu Nanoyu 2021-07-24


活性中心暴露和利用不足往往导致过渡金属基二维(2D)材料的反应性较差。

近日,大连理工大学邱介山教授,于畅教授,劳伦斯伯克利国家实验室Jinghua Guo,西北工业大学张秋禹教授报道了首次提出了一种通用的“纳米剪裁”策略,即通过电化学效应驱动预先结合Al的operando浸出来实现过渡金属杂化材料的整体活化。

文章要点

1研究人员以MnAl层状双氢氧化物(LDHs)为例,采用“纳米裁剪”工艺可以快速制备出结晶度较低的potassium-birnessite MnO2(AK-MnO2)。

2借助于软X射线吸收光谱(SXAS),研究人员可以很好地跟踪和解耦AK-MnO2结构的演变。有趣的是,由于Al的不可逆浸出和K+的插层,其微结构可能会经历内应变的出现和释放,导致具有丰富的边缘位和氧空位的有利微结构。密度泛函理论(DFT)计算结果表明,引入的氧空位能够促进电荷转移,促进电解质离子的吸附,从而优化电荷储存反应动力学。

3实验结果显示,所制备的AK-MnO2杂化材料在1 A g-1下,具有356 F g-1的高电容值,在100 A g-1的超大电流密度下保持率高达67%,并表现出优异的倍率性能。

4研究人员证实了这种可生成具有丰富活性中心的低结晶度纳米薄片的“纳米裁剪”工艺具有通用性。因此,这种独特而通用的“纳米裁剪”策略有望激发研究人员的广泛兴趣和灵感,以构造具有高性能的新型高效材料。

 

参考文献

Guo et al., Operando leaching of pre-incorporated Al and mechanism in transition-metal hybrids on carbon substrates for enhanced charge storage, Matter (2021),

DOI: 10.1016/j.matt.2021.06.035

https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.06.035


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