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Nano storage-boxes constructed by the vertical growth of MoS_(2 )on graphene for high-performance Li-S batteries

Journal of Energy Chemistry 2022年第3期31卷 91-99,I0004页

作者： Bowen Cui Xiaomin Cai Wenqiang wang Petr Saha gengchao wang Shanghai Key Laboratory of Advanced Polymeric Materials Shanghai Engineering Research Center of Hierarchical NanomaterialsSchool of Materials Science and EngineeringEast China University of Science and TechnologyShanghai 200237China Centre of Polymer Systems University InstituteTomas Bata UniversityTř.T.Bati 5678Zlin 76001ZlínCzech Republic

In order to accelerate the reaction kinetics of lithium-sulfur batteries, the introduction of electro catalysis and proper structural control of the sulfur cathode is urgently needed. MoS_(2) nano sheets was selectively grown vertically (V-MoS_(2)) on the microwave-reduced graphene (rGO) sheets through chemical coupling to construct a self-supporting sulfur cathode with a nano storage-box structure (V-MoS_(2) as the wall and rGO as the bottom). RGO, which has a high conductivity of 37 S cm^(−1), greatly accelerates the transfer of electrons from the active sites on the edge of the layer to the solution. The introduction of carbon tubes can connect the abundant pores in the foam and act as a long-range conductive path. The 2D-orthogonal-2D structure maximally exposes the edge active sites of MoS_(2), and together with graphene form a nano reactor of sulfur, intermediate lithium polysulfides and discharge product Li_(2)S(2). The effective combination of the microstructure confinement of the nano storage-boxes and the efficient synchronous catalytic mechanism of V-MoS_(2) greatly improves the electrochemical performance of the lithium-sulfur batteries. As a result, the assembled lithium-sulfur battery displays a high initial discharge capacity of 1379 mAh g^(−1), good cycle stability (86% capacity retention after 500 cycles at 0.1C) and superior rate performance.

关键词： Edge-rich MoS_(2) Nano boxes Catalytic conversion Lithium-sulfur batteries

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Bipolar ionomer electrolytes with desirable self-discharge suppression for supercapacitors

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Journal of Energy Chemistry 2023年第3期78卷 422-429,I0012页

作者： Wenqiang wang Qingyun Zeng Ruoyu wang gengchao wang Chunzhong Li Shanghai Engineering Research Center of Hierarchical Nanomaterials Shanghai Key Laboratory of Advanced Polymeric MaterialsSchool of Materials Science and EngineeringEast China University of Science and TechnologyShanghai 200237China Shanghai Engineering Research Center of Hierarchical Nanomaterials School of Chemical EngineeringEast China University of Science and TechnologyShanghai 200237China

Supercapacitors based on electric double layers are prone to serious self-discharge due to electrolyte ion desorption and the resulting energy loss severely limits the application range of *** design of polymer electrolyte systems to address this problem shows considerable generality and high ***,we reported a quasi-solid-state bipolar ionomer electrolyte prepared by an in-situ layer-by-layer ultraviolet-curing method,which has an integrated Janus structure with an intermediate binding *** on the synergistic effect of confining impurity ions by ionizable groups and electrostatic repulsion to stabilize the electric double layers and superimposing synergies on both sides,the assembled device not only possesses ideal supercapacitor characteristics,but also exhibits an ultrahigh voltage retention of 71% after being left to stand for 100 h after being fully ***,through the quasi-in-situ energy dispersive X-ray spectroscopy linear scanning,the characteristics of ion diffusion in this ionomer electrolyte are revealed,suggesting its correlation with self-discharge behavior.

关键词： Bipolar membrane Ionomer electrolyte Supercapacitors Self-discharge

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Fabrication of porous lithium titanate self-supporting anode for high performance lithium-ion capacitor

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Journal of Energy Chemistry 2020年第11期29卷 344-350页

作者： Yan Liu Wenqiang wang Jin Chen Xingwei Li Qilin Cheng gengchao wang Shanghai Engineering Research Center of Hierarchical Nanomaterials Shanghai Key Laboratory of Advanced Polymeric MaterialsSchool of Materials Science and EngineeringEast China University of Science and TechnologyShanghai 200237China

Lithium titanate has unique "zero-strain" characteristics, which makes it promising for rapid energy storage lithium-ion capacitors. However, extremely low electronic conductivity and lithium ion diffusion coefficient severely limit its performance at high rate. Herein, we have constructed in situ clusters of porous lithium titanate nanoparticles on self-supporting carbon nanotube film by combining iron oxide hard template method and F127 soft template method. Due to the nano-structured particle size and the penetrating lithium ion transmission channel, a greatly improved lithium ion diffusion coefficient has been achieved, which brings significantly better electrochemical performance than dense lithium titanate. By assembling with a durable graphene foam cathode, a lithium-ion capacitor with an energy density of up to 101.8 Wh kg-1 was realized(at a power density of 436.1 W kg-1). And its capacitance retention reaches 84.8% after 5000 cycles. With such an alluring result, our work presents a novel lithium-ion capacitor system with practical application prospects.

关键词： Lithium titanate Graphene foam Ion transmission Hybrid capacitor

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A multifunctional electrolyte additive for zinc-ion capacitors with low temperature resistant and long lifespan

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Journal of Energy Chemistry 2024年第7期94卷 477-485页

作者： Ming Sun Zekai Zhang Shuqing Fu Yifan Zhang Ruoyu wang Hongchun Mu Cheng Lian Wenqiang wang gengchao wang Shanghai Engineering Research Center of Hierarchical Nanomaterials Shanghai Key Laboratory of Advanced Polymeric MaterialsSchool of Materials Science and EngineeringEast China University of Science and TechnologyShanghai 200237China State Key Laboratory of Chemical Engineering Shanghai Engineering Research Center of Hierarchical NanomaterialsFrontiers Science Center for Materiobiology and Dynamic Chemistryand School of Chemistry and Molecular EngineeringEast China University of Science and TechnologyShanghai 200237China State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers Department of Macromolecular ScienceFudan UniversityShanghai 200438China

Aqueous zinc-ion capacitors (ZICs) are considered as potential candidates for next generation electrochemical energy storage devices due to their high safety and low ***,the existing aqueous ZICs usually have the problems of zinc dendrite growth and unsatisfactory performance at low ***,an erythritol (Eryt) additive with inhibition of zinc dendrites and anti-freezing capability was introduced into the *** experimental characterization and theoretical calculation confirm that the Eryt adsorbed on the surface of zinc anodes regulates the deposition orientation of Zn^(2+) and inhibits the formation of *** also reconstructs the solvation structure in the electrolyte to reduce water activity,enabling the electrolyte to have a lower freezing point for operation at low *** the assistance of Eryt,the Zn||Zn symmetric cell exhibits a long cycle life of 2000 h,while the ZIC assembled with activated carbon (AC) cathode and zinc anode (Zn||AC) maintains a capacity retention of 98.2% after 30,000 cycles at a current density of 10 A g^(-1)(even after 10,000 cycles at-20°C,the capacity retention rate reached 94.8%.).This work provides a highly scalable,low-cost and effective strategy for the protection of the anodes of low-temperature aqueous ZICs.

关键词： Zinc-ioncapacitors Electrolyte additive Dendrite-free Freeze-resistant electrolyte

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功能化碳纳米管膜负载聚(2,5-二羟基-1,4-苯醌硫)柔性电极的制备及在柔性非对称超级电容器中的应用

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功能高分子学报 2019年第2期32卷 184-191页

作者：王健胡稳茂王庚超华东理工大学材料科学与工程学院上海200237 西安航天三沃化学有限公司特种涂料分公司西安710025

通过对碳纳米管(CNT)膜进行重氮化处理,制备对氯苯胺修饰碳纳米管(pca-CNT)膜,并以pca-CNT膜为基底,原位缩聚生长聚(2,5-二羟基-1,4-苯醌硫)(PDBS),构筑pca-CNT负载PDBS(pca-CNT@PDBS)柔性电极。采用场发射扫描电镜、透射电镜、能谱仪... 详细信息

通过对碳纳米管(CNT)膜进行重氮化处理,制备对氯苯胺修饰碳纳米管(pca-CNT)膜,并以pca-CNT膜为基底,原位缩聚生长聚(2,5-二羟基-1,4-苯醌硫)(PDBS),构筑pca-CNT负载PDBS(pca-CNT@PDBS)柔性电极。采用场发射扫描电镜、透射电镜、能谱仪、傅里叶红外光谱和光电子能谱等表征了pca-CNT@PDBS电极材料的形貌和结构,研究了CNT膜功能化之后对电极材料结构及电化学性能的影响。研究表明,当电流密度为1mA/cm^2时,pca-CNT@PDBS柔性电极的比电容达到108.0mF/cm^2,明显高于PDBS电极材料(65.6mF/cm^2)和纯碳纳米管膜负载的PDBS(CNT@PDBS,83.2mF/cm^2)。分别以pca-CNT@PDBS、CNT@PDBS为柔性正极,以CNT膜负载的聚(1,5-二氨基蒽醌)(CNT@PDAA)为柔性负极,与丙烯酸酯橡胶/四乙基四氟硼酸铵-乙腈准固态电解质(ACM/Et4NBF4-AN)匹配组装,得到柔性有机非对称超级电容器。当电流密度为2mA/cm^2时,pca-CNT@PDBS//ACM/Et4NBF4-AN//CNT@PDAA的比电容为79.6mF/cm^2;当功率密度为63.5 mW/cm3时,其能量密度达到1.63 mW·h/cm3。CNT@PDBS//ACM/Et4NBF4-AN//CNT@PDAA在循环7 500次以后,比电容保持率仅为30.5%,而pca-CNT@PDBS//ACM/Et4NBF4-AN//CNT@PDAA循环充放电8 000次后,比电容保持率为80.5%,循环稳定性较前者大幅提高。

关键词：聚(2,5-二羟基-1,4-苯醌硫) 碳纳米管重氮化柔性非对称超级电容器循环稳定性

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聚N-[5-(8-羟基喹啉)甲基]苯胺/介孔五氧化二钒杂化材料的制备与表征

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高分子学报 2007年第7期17卷 672-675页

作者：赵晶王庚超李星玮张志平华东理工大学材料科学与工程学院超细材料制备与应用教育部重点实验室上海200237

采用原位插层聚合法制备出层状有序的聚N-[5-(8-羟基喹啉)甲基]苯胺/介孔五氧化二钒(PNQA/Meso-V2O5)杂化材料.结果显示,PNQA插入后,Meso-V2O5的层间距由2.4nm增加到2.81nm,得到的杂化材料仍保持良好的层状结构.杂化材料的室温电导率比M... 详细信息

采用原位插层聚合法制备出层状有序的聚N-[5-(8-羟基喹啉)甲基]苯胺/介孔五氧化二钒(PNQA/Meso-V2O5)杂化材料.结果显示,PNQA插入后,Meso-V2O5的层间距由2.4nm增加到2.81nm,得到的杂化材料仍保持良好的层状结构.杂化材料的室温电导率比Meso-V2O5高出3个数量级.荧光分析表明,在乙醇介质中杂化材料的发射谱带与PNQA相比蓝移22nm,杂化材料的荧光量子产率(26%)明显高于PNQA(10%).

关键词：导电聚合物介孔五氧化二钒杂化材料插层聚合

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磺化碳纳米管改性聚苯胺复合材料的合成与超级电容特性

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高分子学报 2011年第6期21卷 639-644页

作者：孙敏强朱忠泽李星玮王庚超华东理工大学材料科学与工程学院超细材料制备与应用教育部重点实验室上海市先进聚合物材料重点实验室上海200237

运用重氮化技术制备了水溶性磺化碳纳米管,在此基础上,以不同直径的磺化碳纳米管(1～2 nm,<8 nm,10～20 nm,30～50 nm)为载体,采用原位氧化聚合方法合成了一系列磺化碳纳米管改性聚苯胺复合材料.红外和紫外-可见光谱分析表明,聚苯胺与... 详细信息

运用重氮化技术制备了水溶性磺化碳纳米管,在此基础上,以不同直径的磺化碳纳米管(1～2 nm,<8 nm,10～20 nm,30～50 nm)为载体,采用原位氧化聚合方法合成了一系列磺化碳纳米管改性聚苯胺复合材料.红外和紫外-可见光谱分析表明,聚苯胺与磺化碳纳米管之间存在π-π相互作用,并形成了电荷转移复合物;且随着碳纳米管直径的减小,电荷转移复合物增多.从场发射扫描电镜照片发现,聚苯胺/磺化单壁碳纳米管(PANI/sSWCNT)复合材料为聚苯胺包覆纳米管束结构,而PANI/磺化多壁碳纳米管(sMWCNT)复合材料则呈现出聚苯胺包覆单根纳米管的形貌.循环伏安实验结果显示,与聚苯胺纳米棒相比(271 F/g),复合材料拥有更高的比电容(309～457 F/g),且随着碳纳米管直径的减小而增大;同时复合材料具有良好的快速充放电特性.

关键词：聚苯胺纳米棒磺化碳纳米管化学氧化聚合超级电容器

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聚(甲基苯基-间乙炔基硅烷)树脂的合成及热稳定性能

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高分子材料科学与工程 2014年第8期30卷 18-21,26页

作者：陈明锋熊蒲兰周权倪礼忠王庚超华东理工大学材料科学与工程学院特种功能高分子材料及相关技术教育部重点实验室上海200237

以甲基氢二乙炔基硅烷、甲基氢二氯硅烷和二苯基二氯硅烷为主要原料,通过格氏试剂与二氯硅烷的缩合反应,合成了一种硅炔杂化耐高温树脂聚(甲基苯基-间乙炔基硅烷)(PMPS)。采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振和凝胶渗透色谱对其结构进行... 详细信息

以甲基氢二乙炔基硅烷、甲基氢二氯硅烷和二苯基二氯硅烷为主要原料,通过格氏试剂与二氯硅烷的缩合反应,合成了一种硅炔杂化耐高温树脂聚(甲基苯基-间乙炔基硅烷)(PMPS)。采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振和凝胶渗透色谱对其结构进行了表征;利用傅里叶变换红外光谱和差示扫描量热技术分析了树脂的固化行为;采用热重分析考察了树脂固化产物的热稳定性能。结果表明,PMPS树脂的数均相对分子质量为1140,相对分子质量分布系数为1.34,常温下黏度适中,具有良好的加工性能。树脂通过硅氢加成反应和Diels-Alder反应形成交联网络结构,固化产物具有良好的热稳定性,在空气和氮气气氛中失重5%时的温度(Td5)高于550℃,1000℃的质量保留率大于65%。

关键词：聚(甲基苯基-间乙炔基硅烷) 杂化树脂固化反应热稳定性能

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^(60)Coγ射线辐照对PTMPS—DPS共聚物形态结构及性能的影响

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辐射研究与辐射工艺学报 2000年第4期18卷 241-245页

作者：王庚超刘飚史宇正方斌张志平华东理工大学材料研究所上海200237

采用两种催化体系制备了聚四甲基苯撑硅氧烷－二苯基硅氧烷（ＰＴＭＰＳ－ＤＰＳ）共聚物。用凝胶色谱分析、广角Ｘ光衍射分析、示差扫描量热分析（ＧＰＣ、ＷＡＸＤ、ＤＳＣ）等方法研究了６０Ｃo γ射线辐照对ＰＴＭＰＳ－ＤＰ... 详细信息

采用两种催化体系制备了聚四甲基苯撑硅氧烷－二苯基硅氧烷（ＰＴＭＰＳ－ＤＰＳ）共聚物。用凝胶色谱分析、广角Ｘ光衍射分析、示差扫描量热分析（ＧＰＣ、ＷＡＸＤ、ＤＳＣ）等方法研究了６０Ｃo γ射线辐照对ＰＴＭＰＳ－ＤＰＳ共聚物形态结构及力学性能的影响。结果表明，经过８．５ｘ１０５Ｇｙ大剂量辐照后，ＰＴＭＰＳ－ＤＰＳ共聚物的平均分子量、结晶度、拉伸强度及断裂伸长率等变化不大。使用非平衡催化体系可以进一步提高ＰＴＭＰＳ—ＤＰＳ共聚物的耐辐照性能。

关键词：聚硅氧烷 γ射线辐照形态结构力学性能钴60

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乙烯-丙烯酸共聚物增容导电苯胺共聚物/聚乙烯共混物的形态与性能

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合成橡胶工业 2006年第2期29卷 138-141页

作者：沈重远王庚超李星玮华东理工大学材料科学与工程学院超细材料制备与应用教育部重点实验室上海200237

以乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)为增容剂,将十二烷基苯磺酸热掺杂的苯胺/邻甲氧基苯胺共聚物〔P(An-co-oAs)-DBSA〕与线性低密度聚乙烯(LLDPE)进行熔融共混制得P(An-co-oAs)-DBSA/LLDPE/EAA导电共混物,研究了EAA用量对共混物的导电性能和力... 详细信息

以乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)为增容剂,将十二烷基苯磺酸热掺杂的苯胺/邻甲氧基苯胺共聚物〔P(An-co-oAs)-DBSA〕与线性低密度聚乙烯(LLDPE)进行熔融共混制得P(An-co-oAs)-DBSA/LLDPE/EAA导电共混物,研究了EAA用量对共混物的导电性能和力学性能的影响。结果表明,当EAA与LLDPE的质量比为30/70时,共混物的电导率最佳,随着EAA含量的增加,共混物的拉伸强度增加,扯断伸长率降低;紫外-可见光谱分析表明,EAA在共混过程中对P(An-co-oAs)有一定的二次掺杂作用;扫描电子显微镜照片显示,EAA对共混体系有良好增容作用,同时发现EAA用量过多时会对P(An-co-oAs)-DBSA产生包覆作用,这对共混物的导电性是不利的。

关键词：导电聚苯胺线性低密度聚乙烯乙烯-丙烯酸共聚物熔融共混增容

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