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    我國學者在功能材料冶金物理化學方面取得重要進展

    日期 2019-06-11   來源:工程與材料科學部   作者:孫宏偉 劉順 李桂臣 楊佳  【 】   【打印】   【關閉

    圖. 噴霧熱解制備能源材料及其應用概覽。經霧化后液滴在高溫條件下快速經歷溶劑蒸發、溶質析出、干燥和熱分解等一系列單元過程,所得材料形貌特殊,可應用于次電池、超級電容器、燃料電池、太陽能電池等新能源領域

      在國家自然科學基金項目(批準號:51874360, 51674296, 51704332, 51574287)等資助下,中南大學冶金與環境學院李新海教授、王接喜副教授研究團隊近年來在功能材料冶金物理化學方面開展了深入研究,取得了一系列重要進展。研究成果以“Advances in Nanostructures Fabricated via Spray Pyrolysis and Their Applications in Energy Storage and Conversion”(噴霧熱解制備納米材料及其在能源存儲與轉換應用中的研究進展)為題,發表在國際頂級期刊Chemical Society Reviews(《化學學會評論》)上。文章鏈接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/cs/c8cs00904j。

      隨著環境污染和能源短缺問題的加劇,開發新型的能源儲存和轉化技術已成為世界范圍內的研究熱點。目前已有許多先進的能源轉換裝置(如二次電池、超級電容器、燃料電池、太陽能電池等)被開發出來,然而要實現其更廣泛的商業化應用仍然需要進一步提升器件性能并降低制造成本。納米功能材料具有高反應活性和快速響應能力,引起了研究者們的極大興趣。然而,目前制備功能材料的方法通常需要嚴苛的合成條件、繁瑣的制備過程和漫長的反應時間,難以實現大規模工業化生產。

      噴霧熱解法(Spray Pyrolysis)是一種簡單、高效、連續的粉體和薄膜材料制備方法。它的原理是通過霧化器將前驅體溶液霧化,然后通入運載氣體將霧化液滴帶入熱解室完成“蒸發-結晶析出-干燥-熱分解-結晶化”等一系列物理化學過程,從而實現從溶液到材料一步制備。通過控制前驅體溶液組成及相關過程參數,該方法有望實現功能材料的規模化可控制備。中南大學李新海教授、王接喜副教授所在課題組從材料制備和能源存儲與轉換應用出發,深入闡述了噴霧熱解技術的設備組成、反應原理與形貌控制策略,歸納出不同形貌材料的噴霧熱解可控制備方法,系統介紹了噴霧熱解所制備功能材料在二次電池、超級電容器、催化劑及太陽能電池等領域的應用,總結了噴霧熱解在制備功能材料方面的潛在優勢和挑戰,展望了噴霧熱解未來的研究和發展方向。

      該論文對噴霧熱解制備功能材料的基礎研究和工業應用具有重要指導意義。




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