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Edge sulfurized graphene nanoplatelets via vacuum mechano-chemical reaction for lithium–sulfur batteries

Journal of Energy Chemistry 2017年第3期26卷 522-529页

作者： Longlong Yan Min Xiao Shuanjin Wang Dongmei Han yuezhong meng The Key Laboratory of Low-Carbon Chemistry&Energy Conservation of Guangdong Province/State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies School of Materials Science and EngineeringSun Yat-sen UniversityGuangzhou 510275GuangdongChina Sino-French Institute of Nuclear Engineering and Technology Sun Yat-sen UniversityZhuhai 519082GuangdongChina

Lithium–sulfur batteries have great potential for high energy applications due to their high capacities,low cost and eco-friendliness. However, the particularly rapid capacity decay owing to the dissolution and diffusion of polysulfide intermediate into the electrolyte still hamper their practical *** the reported preparation procedures to sulfur based cathode materials are often complex, and hence are rather difficult to produce at large scale. Here, we report a simple mechano-chemical sulfurization methodology in vacuum environment applying ball-milling method combined both the chemical and physical interaction for the one-pot synthesis of edge-sulfurized grapheme nanoplatelets with 3D porous foam structure as cathode materials. The optimal sample of 70%S–Gn Ps-48 h(ball-milled 48 h) obtains 13.2 wt% sulfur that chemically bonded onto the edge of Gn Ps. And the assembled batteries exhibit high initial discharge capacities of 1089 mAh/g at 0.1 C and 950 mAh/g at 0.5 C, and retain a stable discharge capacity of 776 mAh/g after 250 cycles at 0.5 C with a high Coulombic efficiency of over 98%. The excellent performance is mainly attributed to the mechano-chemical interaction between sulfur and grapheme nanoplatelets. This definitely triggers the currently extensive research in lithium–sulfur battery area.

关键词： Lithium sulfur batteries Graphene nanoplatelets Edge-functionalized with sulfur 3D porous foam structure Mechano-chemical interaction

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Low-Carbon and Nanosheathed ZnCo_(2)O_(4) Spheroids with Porous Architecture for Boosted Lithium Storage Properties

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Research 2019年第1期2019卷 641-651页

作者： Yudi Mo Junchen Liu Shuanjin Wang Min Xiao Shan Ren Dongmei Han yuezhong meng Te Key Laboratory of Low-Carbon Chemistry&Energy Conservation of Guangdong Province State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and TechnologiesSun Yat-sen UniversityGuangzhou 510275China School of Chemical Engineering and Technology Sun Yat-sen UniversityGuangzhou 510275China

Multielectronic reaction electrode materials for high energy density lithium-ion batteries(LIBs)are severely hindered by their inherent sluggish kinetics and large volume variations,leading to rapid capacity ***,a simple method is developed to construct low-carbon and nanosheathed ZnCo_(2)O_(4) porous spheroids(ZCO@C-5).In this micro/nanostructure,an ultrathin amorphous carbon layer(∼2 nm in thickness)is distributed all over the primary nanosized ZCO particles(∼20 nm in diameter),which fnally self-assembles into porous core(ZCO)-shell(carbon)micron *** nanoencapsulation and macro/mesoporous architecture can not only provide facile electrolyte penetration and rapid ion/electron transfer but also better alleviate volumetric expansion efect to avoid pulverization of ZCO@C-5 spheroids during repeat charge/discharge *** expected,the three-dimensional porous ZCO@C-5 composites exhibit high reversible capacity of 1240 mAh g^(−1) cycle at 500 mA g^(−1),as well as excellent long-term cycling stability and rate *** low-carbon and nanoencapsulation strategy in this study is simple and efective,exhibiting great potential for high-performance LIBs.

关键词： composites porous Porous

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Intermolecular Acid-Base-Pairs Containing Poly(p-Terphenyl-co-lsatin Piperidinium)for High Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells

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Energy & Environmental Materials 2024年第3期7卷 406-414页

作者： Xiaofeng Hao Zhen Li Min Xiao Zhiheng Huang Dongmei Han Sheng Huang Wei Liu Shuanjin Wang yuezhong meng The Key Laboratory of Low-carbon Chemistry&Energy Conservation of Guangdong Province State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and TechnologiesSchool of Materials Science and EngineeringSun Yat-sen UniversityGuangzhou 510275China School of Chemical Engineering and Technology Sun Yat-sen UniversityZhuhai 519000China Institute of Chemistry Henan Provincial Academy of SciencesZhengzhou 450000China Research Center of Green Catalysts College of ChemistryZhengzhou UniversityZhengzhou 450001China

How to optimize and regulate the distribution of phosphoric acid in matrix,and pursuing the improved electrochemical performance and service lifetime of high temperature proton exchange membrane(HT-PEMs)fuel cell are significant ***,bifunctional poly(p-terphenyl-co-isatin piperidinium)copolymer with tethered phosphonic acid(t-PA)and intrinsic tertiary amine base groups are firstly prepared and investigated as *** distinctive architecture of the copolymer provides a well-designed platform for rapid proton *** not only transports through the hydrogen bond network formed by the adsorbed free phosphoric acid(f-PA)anchored by the tertiary amine base groups,but also rely upon the proton channel constructed by the ionic cluster formed by the t-PA *** the design of the structure,the bifunctional copolymers with lower PA uptake level(<100%)display prominent proton conductivities and peak power densities(99 mS cm^(-1),812 mW cm^(-2)at 160℃),along with lower PA leaching and higher voltage stability,which is a top leading result in disclosed *** results demonstrate that the design of intermolecular acid-base-pairs can improve the proton conductivity without sacrificing the intrinsic chemical stability or mechanical property of the thin membrane,realizing win-win demands between the mechanical robustness and electrochemical properties of HT-PEMs.

关键词： bifunctional copolymer high temperature proton exchange membrane intermolecular acid-base-pairs phosphonic acid retention phosphonic acid uptake level

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Designing weakly and strongly solvating polymer electrolytes:Systematically boosting high-voltage lithium metal batteries

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SusMat 2024年第4期4卷 50-64页

作者： Tianyi Wang Yimeng Zhang Xueyan Huang Peifeng Su Min Xiao Shuanjin Wang Sheng Huang Dongmei Han yuezhong meng The Key Laboratory of Low-carbon Chemistry&Energy Conservation of Guangdong Province State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and TechnologiesSchool of Materials Science and EngineeringSun Yat-sen UniversityGuangzhouChina Department of Chemical Engineering Tsinghua UniversityBeijingChina School of Chemical Engineering and Technology Sun Yat-sen UniversityZhuhaiChina Institute of Chemistry Henan Provincial Academy of SciencesZhengzhouChina

Practical high-voltage lithium metal batteries hold promise for high energy density applications,but face stability challenges in electrolytes for both 4 V-class cathodes and lithium *** address this,we delve into the positive impacts of two crucial moieties in electrolyte chemistry:fluorine atom(-F)and cyano group(-CN)on the electrochemical performance of polyether electrolytes and lithium metal ***-bearing polyether electrolytes possess strong solvation,accelerating Li^(+)desolvation with minimal SEI *** polyether electrolytes possess weak solvation,and stabilize the lithium anode via preferential decomposition of F-segment,exhibiting nearly 6000-h stable cycling of lithium symmetric ***,the electron-withdrawing prop-erties of-F and-CN groups significantly bolster the high-voltage tolerance of copolymer electrolyte,extending its operational range up to 5 *** advance-ment enables the development of 4 V-class lithium metal batteries compatible with various cathodes,including 4.45 V LiCoO_(2),4.5 V LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2),and 4.2 V LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_(2).These findings provide insights into design prin-ciples centered around polymer components for high-performance polymer electrolytes.

关键词： cyano-bearing copolymer electrolyte fluorinated copolymer electrolyte high-voltage lithium metal battery in situ polymerization solvation

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芳香单硫聚甲烷环状物的相转移催化合成及其开环聚合

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石油化工 2006年第4期35卷 337-341页

作者：闫辉孟跃中中国科学院广州化学研究所中国科学院研究生院北京100039 中山大学理工学院能源与环境材料研究所广东广州510275

以四丁基硫酸氢铵为相转移催化剂合成了一系列芳香单硫聚甲烷环状物(简称环状物),并采用凝胶渗透色谱、高效液相色谱、核磁共振、热重分析法对环状物的结构进行了表征。熔点测定表明,低相对分子质量环状物具有明显的熔点(204-268 ℃)。... 详细信息

以四丁基硫酸氢铵为相转移催化剂合成了一系列芳香单硫聚甲烷环状物(简称环状物),并采用凝胶渗透色谱、高效液相色谱、核磁共振、热重分析法对环状物的结构进行了表征。熔点测定表明,低相对分子质量环状物具有明显的熔点(204-268 ℃)。低相对分子质量环状物在2,2’-二硫代二苯并噻唑的引发下于(285±5)℃发生开环聚合,得到相应的不溶性的线型高相对分子质量的芳香单硫聚甲烷。示差扫描量热法分析表明,所得到的高相对分子质量的芳香单硫聚甲烷的玻璃化转变温度为 97．1-141．7℃。所合成的低相对分子质量环状物的潜在用途是作为高温黏合剂、高性能聚合物材料和纳米材料的基体。

关键词：芳香单硫聚甲烷环状物合成开环聚合相转移催化剂

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纳米SiO_2/SPFEK复合质子交换膜的制备及性能

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高分子材料科学与工程 2011年第4期27卷 117-120页

作者：罗居杰王拴紧肖敏韩东梅孟跃中广东省低碳化学与过程节能重点实验室/中山大学光电及功能复合材料研究院中山大学广东广州510275

以自制的磺化聚芴醚酮和正硅酸乙酯为原料,采用溶胶凝胶(Sol-gel)法合成了掺杂纳米SiO2的复合质子交换膜,利用能量分散谱(EDS)线扫描、热失重分析法、扫描电镜对膜的结构、热稳定性、微观形态进行了表征。并考察了质子交换膜的各种性能... 详细信息

以自制的磺化聚芴醚酮和正硅酸乙酯为原料,采用溶胶凝胶(Sol-gel)法合成了掺杂纳米SiO2的复合质子交换膜,利用能量分散谱(EDS)线扫描、热失重分析法、扫描电镜对膜的结构、热稳定性、微观形态进行了表征。并考察了质子交换膜的各种性能。结果表明,纳米SiO2能提高膜的质子传导率和氧化稳定性能。当SiO2掺杂质量分数为9%时,复合膜的质子传导率在80℃时为5.96×10-2(S/cm),在80℃的Fenton’s试剂(3%的过氧化氢和2 mg/L的FeSO4)中进行氧化稳定性测试,膜在117 min时才开始碎裂,表现出良好的氧化稳定性。

关键词：燃料电池质子交换膜二氧化硅复合膜

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燃料电池用高温质子交换膜

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化学进展 2021年第3期33卷 426-441页

作者：白钰王拴紧肖敏孟跃中王成新中山大学广东省低碳化学与过程节能重点实验室/光电材料与技术国家重点实验室广州510275

与传统质子交换膜燃料电池相比,高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFCs)不仅可以提高催化剂对CO的耐受能力,还能简化水热管理,提高能量转化效率。高温质子交换膜是实现高温操作的关键部件之一。掺杂无机磷酸的高温质子交换膜因为在高温度(10... 详细信息

与传统质子交换膜燃料电池相比,高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFCs)不仅可以提高催化剂对CO的耐受能力,还能简化水热管理,提高能量转化效率。高温质子交换膜是实现高温操作的关键部件之一。掺杂无机磷酸的高温质子交换膜因为在高温度(100~200℃)和低相对湿度下具有较高的质子传导率,以及较长使用寿命而成为研究的热点。高的磷酸掺杂量有助于质子传导率的提升,但也会牺牲膜的机械强度,因此已有大量致力于提升膜综合性能的改性研究。本文对目前基于磷酸基的聚苯并咪唑类、聚芳醚类等高温质子交换膜的改性策略进行评述,并梳理总结了包括MOFs、COFs在内的新型多孔材料在质子交换膜领域的应用,最后指出了高温质子交换膜当前面临的挑战。

关键词：燃料电池磷酸掺杂高温质子交换膜聚苯并咪唑聚芳醚 MOFs COFs

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Cu-Ni/C催化剂的低温制备及其催化合成碳酸二甲酯的研究

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中山大学学报（自然科学版） 2011年第6期50卷 78-81页

作者：阮镜棠肖敏王拴紧孟跃中中山大学低碳化学与过程节能广东省重点实验室广东广州510275

采用氧化石墨(GO)作为碳素载体前驱体,金属氨配合物作为金属前驱体,用水合肼以低温液相还原的方式制备了碳负载铜镍合金催化剂(Cu-Ni/C)。通过FTIR、XRD、SEM、TEM和微反技术来研究催化剂的微观结构和反应性能。结果表明,90℃下还原得... 详细信息

采用氧化石墨(GO)作为碳素载体前驱体,金属氨配合物作为金属前驱体,用水合肼以低温液相还原的方式制备了碳负载铜镍合金催化剂(Cu-Ni/C)。通过FTIR、XRD、SEM、TEM和微反技术来研究催化剂的微观结构和反应性能。结果表明,90℃下还原得到碳负载的铜镍合金催化剂的合金粒径小于50 nm,能很好的分散于载体表面。在140℃,0.6 MPa的条件下,CH3OH和CO2在催化剂的金属活性位上发生反应,生成碳酸二甲酯(DMC),甲醇的最高转化率为4.2%,DMC的选择性达到84.5%。

关键词：甲醇二氧化碳碳酸二甲酯氧化石墨低温还原

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一种含芴聚芳醚酮质子交换膜的合成与表征

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膜科学与技术 2008年第2期28卷 18-21页

作者：田双红舒东孟跃中中山大学理工学院光电材料与技术国家重点实验室广州510275

采用先磺化法,通过控制双酚芴、二氟苯甲酮和磺化二氟苯甲酮的比例,合成了磺化聚芴醚酮,对其结构进行表征,并制备成质子交换膜,对其性能进行了研究.结果表明其具有高的热稳定性、化学稳定性及足够的机械性能,同时还具有较好电池性能.

关键词：双酚芴聚芳醚酮质子交换膜燃料电池

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二维材料修饰隔膜抑制锂硫电池穿梭效应策略

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化学进展 2021年第7期33卷 1212-1220页

作者：郭林莉张新肖敏王拴紧韩东梅孟跃中中山大学化学工程与技术学院珠海519082 中山大学材料科学与工程学院广东省低碳化学与过程节能重点实验室/光电材料与技术国家重点实验室广州510275

锂硫电池具有高理论比容量(1675 mAh/g)和高能量密度(2600 Wh/kg),被认为是极具应用潜力的电池体系,因此被广泛研究和关注。然而硫的导电性差、利用率低以及多硫化物的穿梭效应等问题使得锂硫电池的循环性能不理想。为了克服穿梭效应的... 详细信息

锂硫电池具有高理论比容量(1675 mAh/g)和高能量密度(2600 Wh/kg),被认为是极具应用潜力的电池体系,因此被广泛研究和关注。然而硫的导电性差、利用率低以及多硫化物的穿梭效应等问题使得锂硫电池的循环性能不理想。为了克服穿梭效应的影响,近年来很多研究工作集中在功能隔膜的设计制备研究方面,通过修饰的隔膜抑制穿梭效应,提高Li-S电池循环稳定性。本文总结了二维(2D)材料修饰隔膜方面的最新研究进展,并对未来的研究方向提出了思考并进行了展望。

关键词： 2D 材料隔膜穿梭效应 Li-S 电池

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