民用科研成果_杏彩体育竞彩-官网app下载安装苹果

　　本课题组在十余年研发工作的基础上，发明出一种“金属诱导纳米化”的合成策略：以廉价的微米级硅源（微米

　　本成果有如下优势：（1）所制备的多孔Si是由纳米尺寸的Si骨架相互连接而成的微米级颗粒，同时具有极为丰富的孔道结构。因此，在保留纳米Si高电化学储锂位点、高反应动力学和高结构稳定性等优势的同时，可以避免纳米颗粒的团聚，同时孔结构有助于电解液的充分渗透；（2）本成果采用的原料成本低廉，整个工艺不涉及复杂的气相沉积反应和高能球磨过程，所合成多孔Si的成本可降低至市售纳米Si价格的一半以下；（3）用于锂离子电池负极，首次可逆容量可达3000 mAhg-1，首次库伦效率高达90%以上（图3）。

　　本技术2019年开始在山东硅纳新材料科技有限公司正在进行成果转化，目前已经完成10公斤级中试生产并建立中试线，正在建立吨级产业示范线。另外，本课题组同样致力于利用多孔Si合成高能量密度的硅/碳复合负极，并取得了重大突破。

　　近年来，由于异质原子掺杂的碳纳米管具有优异的电子、结构和机械性质，在微电子、催化、气体吸附和储能领域得到广泛应用。但是，目前制备碳纳米管的激光烧蚀法、电弧放电法和化学气相沉积法（CVD）等主要方法均存在一定缺点，如激光烧蚀法与电弧放电法成本高、产量低，抑制了碳纳米管的大规模应用，典型的CVD方法能够获得均匀和高质量的碳纳米管，但受到低时空产率的限制，此外，这些方法还缺乏将杂异质原子掺杂到碳纳米管中的能力。近年来，金属有机前驱体（MOPs）的热解是合成杂原子掺杂碳纳米管的一种很有前途的方法。然而，目前使用MOPs的策略存在试剂昂贵和产率低的问题。因此，开发一种简单、高产率、经济的方法来合成掺杂了杂原子的碳纳米管是非常有必要的。Pechini法作为一种MOP参与策略已被广泛用于合成碳基纳米材料，其最突出的优点是生产率高、成本低和简单。遗憾的是，迄今为止，通过Pechini方法合成掺杂杂原子的碳纳米管的报道很少。在这种情况下，我们提出了一种简单而有效的改进Pechini方法（MPM），用于大规模生产N和O共掺杂碳纳米管（N, O-CNTs），该方法基于简单的溶胶-凝胶工艺和快速升温的NiCo聚合物前体的直接热解。主要结果如下：

　　1.通过对金属-有机配位和热解过程的精确控制，我们开发了一种新的Pechini方法，用于简单、高产、廉价地制备N和O共掺杂碳纳米管（N, O-CNTs）（图4）。与传统的Pechini方法相比，该MPM的主要特点是适当水平的NiCo有机配位和受控热解（即升温速率、热解温度和保温时间），这不仅可以保证快速形成高活性的小型NiCo纳米催化剂，而且可以在材料内部产生足够的空间。这些对于在加热过程中均匀有效地生长N, O-CNT至关重要。

　　2.溶胶-凝胶法具有很高的可扩展性，碳源（即柠檬酸）价格低廉。更重要的是，通过溶胶-凝胶工艺形成的NiCo聚合物材料是在不引入额外催化剂或载气的情况下形成N, O-CNT的单一前体。因此，我们的MPM策略可能与现有的制造工艺具有良好的兼容性，并且易于扩展。所获得的N, O-CNT由相互连接的一维（1D）CNT组成，形成具有分层多孔结构的三维（3D）框架。由于N, O-CNTs具有层状多孔结构、大的比表面积、互连的三维网络以及N和O共掺杂的协同效应，其在超级电容器和氧还原反应等能量相关领域表现出优异的电化学性能。

　　自从2010年石墨烯荣获诺贝尔奖，二维材料一直是科学研究的热点。由于其高活性表面积、高载流子迁移率和强机械稳定性的特性，二维材料被认为是储能器件理想的电极材料。目前，关于二维材料的研究主要集中于本征为层状结构的材料，比如石墨烯、MnO2、Ti3C2等。这类材料的层面内原子以共价键结合，层间以弱范德华力结合，很容易通过剥离、气相沉积等方法得到尺寸、层数可控的超薄纳米片。相比之下，非层状材料的原子在三个维度均以强化学键结合，因此对二维非层状材料一直缺乏有效的合成手段。然而，非层状二维材料的表面原子配位数更低，晶格畸变大，电子结构发生改变，使得（1）电子、离子传输加快，（2）活性位点增多，这些特性使二维非层状材料用作储能电极更具优势。在上述背景下，本研究在非层状二维材料的可控制备和电化学性能研究方面开展了系列工作，取得以下进展：

　　（1）受中国传统“吹糖人”艺术的启发，本成果创新性地提出了一种普适的“凝胶-膨胀”法，实现了一系列非层状二维纳米片的可控制备，包括碳纳米片、金属氧化物纳米片、金属/碳复合纳米片、金属氧化物/碳复合纳米片等。首先基于溶胶-凝胶过程制备粘稠的金属有机凝胶，之后通过快速热处理使得凝胶膨胀成超薄二维材料，同时发生碳化，整个煅烧过程仅需1分钟，可实现产物的快速、宏量制备。无需繁琐的纯化处理即可获得高质量、高纯度的纳米片，其横向尺寸可达几百微米，厚度仅为几纳米。所得ZnO-MnO/NC、Mn3O4/NC和NiCo/NC纳米片在锂离子电池、钠离子电池和电催化析氢领域展现出优异性能（如图5）。

　　（2）通过调控金属有机凝胶的交联度以及在其内部引入“膨化剂”，实现了对非层状二维纳米片厚度的精准调控。合适的交联度使得凝胶前驱体有良好的“弹性”，而所加入“膨化剂”在高温加热过程中全部分解为气态产物逸出，有效调控了金属有机凝胶的热膨胀行为，进而对二维NiCo/NOC的厚度实现了精准控制（10-800 nm范围内）。而且，通过简单的高温处理，可以进一步实现二维NiCo/NOC的功能化，得到了厚度可调的二维(NiCo)S2/NOC、(NiCo)Se2/NOC、NiCo2O4/NOC和(NiCo)(PO3)2纳米片。在此基础上，系统研究了厚度对于非层状二维材料的电化学性能的影响。

　　1、简述：富锂三元正极材料Li(LixTM1-x)O2作为一种拥有超过300 mAh g-1放电比容量和超过900 Wh kg-1能量密度、高性能低成本（低钴低镍）的正极材料受到世界各国科研工作者和市场的广泛关注。值得一提的是，在各国制定动力电池产业规划中，富锂三元正极材料一直被认定为下一代电池的核心关键材料。本基地开发出一种富锂三元正极材料的制备工艺，采用低温自蔓延的方法，相对于传统的共沉淀法，更加高效快速低成本，且不产生废水污染。

　　2、应用：富锂锰基正极被业内公认为是下一代正极材料，是实现动力电池单体比能量超过350wh/kg的新型正极材料。与现有的NCM811高镍三元材料相比，具有高比能量、低成本、高热稳定性等有有点，与磷酸铁锂相比，具有更高能量密度、高振实密度、接近价格优势，是一种综合性能极优的材料。但由于首次不可逆容量损失大，倍率性能和循环寿命较差，特别是电压衰减问题导致富锂锰三元正极材料一直尚未商业化。

　　另一方面，除去固相烧结的，一般三元材料均需要使用共沉淀法制备，该工艺需要长时间稳定控制反应过程（pH、进料速度、络合沉淀速度等），对反应设备要求高，产生大量废液废气，综合生产成本高，这也是三元正极材料成本较高的原因之一。因此，开辟一种低成本低污染合成工艺和装置也是市场亟需的。

　　3、产品性能参数：本工艺基于一种低温自蔓延工艺，以硝酸盐的自身氧化燃烧为热源，一步合成高性能的富锂锰三元正极材料。低温自蔓延法快速高效，耗时仅为共沉淀法的1/10左右，无废水产生，制造设备低廉，产物性能稳定，加工成本约为共沉淀法的1/3。制备的材料具有较高的放电比容量（200圈1C平均放电比能量为600 Wh/kg），极低的电压衰减（200圈平均每圈衰减率为0.0142%）。

　　锂铝硅（Li2O-Al2O3-2SiO2, LAS）以及钡铝硅（BaO-Al2O3-2SiO2, BAS）微晶玻璃作为一类代表性的超低热膨胀材料，因其优异的抗热震性、尺寸稳定性、化学稳定性与机械性能，广泛应用于航空航天领域。本课题组围绕该类微晶玻璃的控制析晶、晶相演变、纤维强化与界面调控开展大量的研究工作，所制备的Si3N4/LAS体系复合材料弯曲强度达200 MPa；Cf/LAS复合材料抗弯强度约为600-960 MPa，断裂人性20 MPa·m1/2；Cf/BAS复合材料抗弯强度达600 MPa,断裂人性8-10 MPa·m1/2。

　　先后培养硕博士6人，在相关领域Top期刊发表高水平SCI论文20余篇，国防专利3项，并承担了多项国防军工项目。

　　[17]夏龙，温广武，宋亮，王鑫宇,铝源对溶胶凝胶法制备锂辉石相微晶玻璃特性的影响,硅酸盐学报，2009.

　　[18]夏龙，孙天成，姬栋超.TiB2掺杂对碳纤维增强锂铝硅复合材料抗氧化性的影响,精密成形工程2018.