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我国学者在功能材料冶金物理化学方面取得重要进展

2019-06-12 09:24:07 材料科学 能源

 


图. 喷雾热解制备能源材料及其应用概览。经雾化后液滴在高温条件下快速经历溶剂蒸发、溶质析出、干燥和热分解等一系列单元过程,所得材料形貌特殊,可应用于次电池、超级电容器、燃料电池、太阳能电池等新能源领域

  在国家自然科学基金项目(批准号:51874360, 51674296, 51704332, 51574287)等资助下,中南大学冶金与环境学院李新海教授、王接喜副教授研究团队近年来在功能材料冶金物理化学方面开展了深入研究,取得了一系列重要进展。研究成果以“Advances in Nanostructures Fabricated via Spray Pyrolysis and Their Applications in Energy Storage and Conversion”(喷雾热解制备纳米材料及其在能源存储与转换应用中的研究进展)为题,发表在国际顶级期刊Chemical Society Reviews(《化学学会评论》)上。

阅读文章:Advances in Nanostructures Fabricated via Spray Pyrolysis and Their Applications in Energy Storage and Conversion

  随着环境污染和能源短缺问题的加剧,开发新型的能源储存和转化技术已成为世界范围内的研究热点。目前已有许多先进的能源转换装置(如二次电池、超级电容器、燃料电池、太阳能电池等)被开发出来,然而要实现其更广泛的商业化应用仍然需要进一步提升器件性能并降低制造成本。纳米功能材料具有高反应活性和快速响应能力,引起了研究者们的极大兴趣。然而,目前制备功能材料的方法通常需要严苛的合成条件、繁琐的制备过程和漫长的反应时间,难以实现大规模工业化生产。

  喷雾热解法(Spray Pyrolysis)是一种简单、高效、连续的粉体和薄膜材料制备方法。它的原理是通过雾化器将前驱体溶液雾化,然后通入运载气体将雾化液滴带入热解室完成“蒸发-结晶析出-干燥-热分解-结晶化”等一系列物理化学过程,从而实现从溶液到材料一步制备。通过控制前驱体溶液组成及相关过程参数,该方法有望实现功能材料的规模化可控制备。中南大学李新海教授、王接喜副教授所在课题组从材料制备和能源存储与转换应用出发,深入阐述了喷雾热解技术的设备组成、反应原理与形貌控制策略,归纳出不同形貌材料的喷雾热解可控制备方法,系统介绍了喷雾热解所制备功能材料在二次电池、超级电容器、催化剂及太阳能电池等领域的应用,总结了喷雾热解在制备功能材料方面的潜在优势和挑战,展望了喷雾热解未来的研究和发展方向。

  该论文对喷雾热解制备功能材料的基础研究和工业应用具有重要指导意义。

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