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77号展品-氮掺杂微层石墨烯

一、参赛作品概述

展品名称:氮掺杂微层石墨烯

材料类别:功能材料

创作者名称:郭秋卜

所属学校:中国科学院物理研究所

参赛论文:A high‐potential anion‐insertion carbon cathode for aqueous zinc dual‐ion battery

二、展品简介

1、展品简介/创新点: 该氮掺杂类微层石墨烯具有石墨烯的高比表面积以及均匀弥散的类石墨层状结构,并且进行了氮元素的掺杂。由于传统高比表活性炭无法进行嵌入脱出反应,而石墨又因其阴离子嵌入电位太高而无法用于双离子电池领域。本材料对这两种碳材料特性进行综合,并通过氮掺杂进一步降低阴离子嵌入脱出电位,成功首次将碳材料应用于水系锌基双离子电池体系正极,并实现了134mAh/g的高容量。

2、性质:NFG电极材料的可逆还原峰只有在高浓度的ZnCl2电解液中出现,在1.90V(vs.Ag/AgCl)附近具有放电平台并且实现了134mAh g-1的高首周放电容量。

3、展品应用领域:水系双离子电池正极,钠离子电池负极

4、展品参数:

 

中文名

氮掺杂微层石墨烯

英文名

Nitrogen-doped few-layer graphene

简称

NFG

   

展品性状

固体粉末

工作电压

0.8 V-1.95 V (vs. Ag/AgCl)

比表面积

1000 m2/g

ID/IG

1.03

烧结温度

800

储阴离子容量

134mAh/g

 

   

三、科研笔记

《如果这个实验不可能,那就让我来试试吧》

 

在回忆之前,有些东西想与大家分享一下,那就是我一直坚持的信念:没有什么是不可能的,如果你放弃了,那才真的是不可能了。

两年的海外经历总想分享一下,或许这是个不错的机会。三年前我申请到了国家留学基金委的资助项目,来到了美国俄勒冈州立大学纪秀磊老师团队。一个陌生的国度,陌生的语言、陌生的文化以及陌生的科研氛围无一不冲击着我。

本来就抱着极大地科研热忱而来的我,在简单地安排了生活的琐事之后便迅速地投入到了科研之中。科研没有捷径可走,却有经验可循。那时的我觉得将自己以前的工作与这里的研究方向相结合或许可以更快的进入状态,可是很快我便碰壁了。我之前是做钠离子电池负极和室温钠硫电池的,虽然取得了一定的成绩,可是很难和水系锌基双离子电池结合起来。更重要的是我来到新的环境是来寻求突破的,躺在舒适圈里做科研不是我的风格和追求。于是就找到了导师纪老师。

我和纪老师说明了我得来意,“我想做一些新颖的、有创造性的工作,这样的科研才有意思,所以老师您可以给我一些指导吗?”。纪老师说:“有冲劲是好事,可是你刚接触到一个新的领域,跨度太大反而会拖慢你的科研进度,你以前做过什么材料吗,我来想想看看能不能和我们的领域结合一下”。我说:“我做过碳材料。”纪老师:“碳材料确实是个很全能的材料,可是因为它的阴离子嵌入脱出电位太高,所以现在应用于水系锌基双离子电池体系不太可能,即使是在高浓度电解液里面也很难实现”。听到这里我来了兴趣,“如果这个实验不可能,那就让我来试试吧”。

得到了纪老师的支持后,我很快投入了实验。可是在尝试了诸多材料后,确实像导师说的那样太难了。直到有一天我按往常一样去听了纪老师给研究生上的电化学的课。这里要插一句题外话,很多大教授的基础知识课真的是很值得听的,不要觉得基础没用,很多时候基础知识才是前沿科研的重要保障和来源。言归正传,在那堂课纪老师提到了增加碳材料的缺陷度可以降低阴离子的嵌入脱出电位。那一刻我如雷灌顶,这不正是我一直寻求的嘛。于是氮掺杂的微层石墨烯材料应运而生。

 

故事讲到这里其实也就差不多结束了。我曾经和朋友说过,科研就是“莫轻升斗之禾(科),方得金石为开(研)”。不要放过任何一个小细节,才能做出有意义的工作。如果真的有什么是不可能的话,那就去打破这个不可能吧。“心怀三千鼓冰河铁马,方揽八百里云月山河”这句我写在博士论文中的话,与诸君共勉。

 

 

 

 

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