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沥青基炭材料:结构设计、制备方法及其在储能中应用

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新型炭材料（中英文） 2023年第3期38卷 459-477页

作者：刘慧超朱胜常云珍侯文静韩高义山西大学分子科学研究所、山西省能量转换与存储材料重点实验室、教育部化学生物学与分子工程重点实验室山西太原030006

沥青具有炭含量高、易石墨化的特点,被认为是制备炭材料的一种很有前途的前驱体。为了生产出具有理想性能的炭材料,必须解决由沥青复杂组成和易于软化的特性所导致的炭材料结构难以控制的问题。最近,研究人员提出了几种有效方法来调控... 详细信息

沥青具有炭含量高、易石墨化的特点,被认为是制备炭材料的一种很有前途的前驱体。为了生产出具有理想性能的炭材料,必须解决由沥青复杂组成和易于软化的特性所导致的炭材料结构难以控制的问题。最近,研究人员提出了几种有效方法来调控沥青基炭材料的结构。本文总结了沥青基炭材料的结构设计、制备方法及其背后机理的最新进展,同时介绍了其在超级电容器和碱金属离子电池等储能装置中的应用。

关键词：沥青炭材料制备方法结构设计储能

以还原氧化石墨烯网络/金线构建高性能柔性线型电化学电容器（英文）

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新型炭材料 2017年第6期32卷 581-591页

作者：常云珍韩高义肖尧明周海涵李妙鱼符冬营周雯分子科学研究所能量转换与存储材料山西省重点实验室化学生物学及分子工程教育部重点实验室山西太原030006 山西大学晶态材料研究所山西太原030006

将金丝插入盛有氧化石墨烯和抗坏血酸混合物的毛细管中,密封条件下于30℃反应48小时制得具有三维网络结构的还原氧化石墨烯/金线(r GON/WAu)柔性复合纤维。通过扫描电子显微镜观测,发现r GON/WAu复合纤维由三维网络结构的还原氧化石墨... 详细信息

将金丝插入盛有氧化石墨烯和抗坏血酸混合物的毛细管中,密封条件下于30℃反应48小时制得具有三维网络结构的还原氧化石墨烯/金线(r GON/WAu)柔性复合纤维。通过扫描电子显微镜观测,发现r GON/WAu复合纤维由三维网络结构的还原氧化石墨烯包裹在金丝周围形成。用电化学测试方法详细研究了r GON/WAu复合纤维的电容性能,结果表明:当扫描速度为1 mV s^(-1)时,纤维的长度和质量比电容分别可达5.47 mF cm^(-1)和176.7 Fg^(-1)。以磷酸/聚乙烯醇为凝胶电解质,r GON/WAu为电极组装的对称全固态柔性电化学电容器的长度、面积和体积比电容分别可达到2.06 mF cm^(-1)、6.87 mF cm^(-2)和411.9 mF cm^(-3),其功率密度为0.017 mW cm^(-2)时,能量密度可达9.48×10^(-4)mWh cm^(-2)。此外,以r GON/WAu为电极的柔性超级电容器还具有很好的稳定性和柔性,三个柔性电容器串联充电后可以点亮电压阈值为2.5 V的发光二极管。

关键词：柔性的还原氧化石墨烯网络结构电化学电容器纤维

电致变色型导电聚苯胺固态超级电容器的构建与性能研究

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高分子学报 2016年第3期26卷 352-359页

作者：刘翠仙余雅国常云珍周雯袁伟韩高义山西大学分子科学研究所能量转换与存储材料山西省重点实验室太原030006

以苯胺硫酸溶液为沉积液,导电玻璃(FTO)为基底材料,在-0.2~1.2 V范围内先电位扫描一圈生成聚苯胺(PANI)晶种,然后在-0.2~0.8 V范围内用循环伏安法电沉积导电PANI材料.所得样品用红外光谱和扫描电子显微镜进行结构表征;以最佳循环伏安电... 详细信息

以苯胺硫酸溶液为沉积液,导电玻璃(FTO)为基底材料,在-0.2~1.2 V范围内先电位扫描一圈生成聚苯胺(PANI)晶种,然后在-0.2~0.8 V范围内用循环伏安法电沉积导电PANI材料.所得样品用红外光谱和扫描电子显微镜进行结构表征;以最佳循环伏安电沉积条件制备的PANI/FTO为活性电极,以H_2SO_4/聚乙烯醇(H2SO4/PVA)为凝胶电解质组装了电化学电容器,通过循环伏安、恒电流充放电和电化学阻抗法研究了组装电化学电容器的电化学性能.研究结果表明,以H_2SO_4/PVA凝胶电解质,沉积于导电玻璃表面的PANI活性电极材料的面比电容可达172.7 m F/cm^2,并且在2000次充放电以后,比电容值仍可保留初始值的92.8%.以分区沉积有PANI的导电玻璃可组装制备通过变色显示充放电过程的电化学电容器,在充电时,其颜色逐渐从浅绿色向深绿色转变,放电时,颜色逐渐从深绿色向浅绿色转变.

关键词：超级电容器聚苯胺电致变色

一种具有AIE+ESIPT双重属性的席夫碱类荧光探针的合成及在铜离子检测中的应用

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分析试验室 2024年第7期43卷 1011-1016页

作者：张晓文刘斌山西大学分子科学研究所化学生物学与分子工程教育部重点实验室能量转换与存储材料山西省重点实验室太原030006

设计合成了一种具有聚集诱导发光(AIE)和激发态分子内质子转移(ESIPT)双重属性的席夫碱类荧光探针1。该探针在聚集态下发橙色荧光并表现出较大的斯托克斯(Stokes)位移。实验结果表明,探针1对Cu^(2+)有较高的选择性和灵敏度,检测限为95 n... 详细信息

设计合成了一种具有聚集诱导发光(AIE)和激发态分子内质子转移(ESIPT)双重属性的席夫碱类荧光探针1。该探针在聚集态下发橙色荧光并表现出较大的斯托克斯(Stokes)位移。实验结果表明,探针1对Cu^(2+)有较高的选择性和灵敏度,检测限为95 nmol/L。Job’s plot曲线分析和质谱结果表明,探针1和Cu^(2+)结合形成1∶1的配合物,阻断了分子原有的ESIPT过程,最终导致荧光淬灭。该探针可用于实际水样中Cu^(2+)的检测。

关键词：聚集诱导发光(AIE) 激发态分子内质子转移(ESIPT) 荧光探针 Cu^(2+)

机械剥离石墨片/聚3,4-乙烯二氧噻吩电极的制备及其超电容性能研究

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高分子学报 2022年第8期53卷 952-961页

作者：周海涵任梦瑶翟华金山西大学分子科学研究所能量转换与存储材料山西省重点实验室太原030006

石墨片(graphite sheet,GS)由于其低成本和高导电性的特征,在超级电容器中具有很好的商业应用前景.然而,GS的二维光滑表面会与电活性材料之间形成不理想的界面,从而限制了它们之间的电荷传输.这项工作提出了一种简单的机械剥离方法来对G... 详细信息

石墨片(graphite sheet,GS)由于其低成本和高导电性的特征,在超级电容器中具有很好的商业应用前景.然而,GS的二维光滑表面会与电活性材料之间形成不理想的界面,从而限制了它们之间的电荷传输.这项工作提出了一种简单的机械剥离方法来对GS进行处理,获得了具有独特分层微结构的机械剥离石墨片(mechanically exfoliated graphite sheet,MEGS)集流体.同时,详细研究了电聚合参数对作为电活性材料的聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)超电容性能的影响.电化学测试表明,通过优化电聚合参数能使得PEDOT电极的电化学性能得到显著提高.更重要的是,与GS集流体相比,通过使用MEGS集流体,能使得所制备的PEDOT电极的电化学性能被进一步显著提升.这能归因于PEDOT膜与MEGS集流体之间所构建的三维界面.所制备的MEGS/PEDOT电极在0.5 mA·cm充放电电流密度下获得了96.2 mF·cm的面积电容,并具有高的倍率性能以及优异的循环稳定性(10000次循环后保持了初始电容的90.6%).这些特征使其在高性能超级电容器具有大的应用潜力.

关键词：电荷存储电化学电容器柔性器件电化学性能

石墨烯水凝胶作阴极的锌离子超级电容器的性能研究

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山西大学学报(自然科学版) 2021年第5期44卷 915-925页

作者：韩高义孙利红常云珍侯文静山西大学分子科学研究所能量转换与存储材料山西省重点实验室化学生物学与生物工程教育部重点实验室

针对锌离子超级电容器易产生枝晶和循环稳定性差的问题,文章以电化学沉积于碳布上的锌纳米片网络为阳极,添加柠檬酸钠的2 mol·L-1硫酸锌作电解液和还原氧化石墨烯（rGO）水凝胶为阴极,组装了锌离子超级电容器（Zn@CC40-10//rGO）。研... 详细信息

针对锌离子超级电容器易产生枝晶和循环稳定性差的问题,文章以电化学沉积于碳布上的锌纳米片网络为阳极,添加柠檬酸钠的2 mol·L-1硫酸锌作电解液和还原氧化石墨烯（rGO）水凝胶为阴极,组装了锌离子超级电容器（Zn@CC40-10//rGO）。研究结果表明,Zn@CC40-10//rGO器件在扫描速度为1 mV·s;时,基于rGO水凝胶计算的比电容值可达234.3 F·g-1,在电流密度为0.1 A·g;时,比电容值为257.3 F·g-1。相比于无柠檬酸钠添加剂电解液组装的Zn@CC40-10//rGO差的循环稳定性,电解液中添加柠檬酸钠可使Zn@CC40-10//rGO在10 A·g-1的高电流密度下,经过10 000次循环后仍有85.1%的电容保持率。对循环后的锌阳极的测试表明,电解液中添加柠檬酸钠可抑制锌纳米片的结构改变和氢氧化锌的生成。

关键词：还原氧化石墨烯锌离子超级电容器锌阳极柠檬酸钠

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硫醇亲核反应及其荧光识别研究

中国科学：化学 2017年第2期47卷 249-257页

作者：岳永康霍方俊阴彩霞化学生物学与分子工程教育部重点实验室能量转换与存储材料山西省重点实验室山西大学分子科学研究所太原030006 山西大学应用化学研究所太原030006

生物小分子硫醇以其重要的生理学和病理学作用受到科学家们的广泛关注.近些年来,利用荧光探针对其浓度的测定方法得到了极大的发展.本文以硫醇亲核反应机理为主线,对本课题组近年来在硫醇探针的设计及其识别性能研究方面的工作进行了系... 详细信息

生物小分子硫醇以其重要的生理学和病理学作用受到科学家们的广泛关注.近些年来,利用荧光探针对其浓度的测定方法得到了极大的发展.本文以硫醇亲核反应机理为主线,对本课题组近年来在硫醇探针的设计及其识别性能研究方面的工作进行了系统总结,并讨论了硫醇荧光探针今后的设计思路和重点研究方向.

关键词：硫醇亲核反应荧光探针成像识别

Be_(2)H_(3)L_(2)^(-)(L=CH_(3)和F-I):含有超短铍-铍间距的飙卤素离子

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Chinese Journal of Chemical Physics 2023年第2期36卷 224-230,I0029-I0041,I0055页

作者：赵雪锋晋博袁彩霞周成勇吴艳波长治学院化学系长治046011 山西大学分子科学研究所能源转换与存储材料山西省重点实验室太原030006

超碱金属离子和超卤素离子通常由不同的核心结构来构建.结合之前报道的Be_(2)H_(3)L2+(L'=NHg和Ne--Xe)是超碱金属离子,本文通过设计超卤素离子Be_(2)H_(3)L2(L=CH_(3)和F-I)证明超碱金属离子和超卤素离子均可使用Be_(2)H_(3)作为核心... 详细信息

超碱金属离子和超卤素离子通常由不同的核心结构来构建.结合之前报道的Be_(2)H_(3)L2+(L'=NHg和Ne--Xe)是超碱金属离子,本文通过设计超卤素离子Be_(2)H_(3)L2(L=CH_(3)和F-I)证明超碱金属离子和超卤素离子均可使用Be_(2)H_(3)作为核心部分来构建.超卤素离子Be_(2) H_(3)L_(2)^(-)(L=CH_(3)和F-I)是以Be_(2)H_(3)L′_(2)^(+)(L'=NH_(3)和Ne-Xe)为模板,通过L-等电子体取代L'得到.该取代反应放出大量的热,说明Be_(2)H_(3)L_(2)^(-)比Be_(2)H_(3)L2+更稳定.同时,Be_(2)H_(3)L_(2)^(-)(L=CHg和F-I)也具有稳定的电子结构,其HOMO-LUMO能隙值范围为4.69~5.38eV.值得注意的是,这些阴离子结构的垂直电离能均大于5.00 eV(5.38~6.06 eV),可称为飙卤素离子,并且这些结构中的Be-Be距离为1.776~1.826 A,属于超短金属-金属间距.在设计的五个结构中,其中Be_(2)H_(3)L_(2)^(-)(L=CH_(3)、CI和Br)是动力学稳定的全局极小结构,希望这些结构能在负离子光电子能谱中得到并进行表征.本文同时还设计了具有保护基团的分子[t-Bu-Be_(2)H_(3)-t-Bu]-(t-Bu=叔丁基),可作为凝聚相下合成和分离的目标分子.

关键词：飙卤素离子超短Be-Be间距电子结构稳定性密度泛函

[RuCl(2mqn)2NO]可逆光异构反应的速率常数分析

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山西大学学报(自然科学版) 2020年第1期43卷 112-118页

作者：王晓璐宋璐娜潘慧芬刘莉芳谢磊磊王宏飞山西大学分子科学研究所化学生物学与分子工程教育部重点实验室山西大学分子科学研究所山西省能量转换与存储材料重点实验室

可逆的分子光异构反应是设计分子光开关的重要基础,精确地测量和调控光诱导异构反应的速率对于分子纳米器件设计和分子光量子器件的制备具有重要的意义。文章合成了[RuCl(2mqn)2NO]配合物的一对顺式和反式异构体,利用核磁共振谱技术测... 详细信息

可逆的分子光异构反应是设计分子光开关的重要基础,精确地测量和调控光诱导异构反应的速率对于分子纳米器件设计和分子光量子器件的制备具有重要的意义。文章合成了[RuCl(2mqn)2NO]配合物的一对顺式和反式异构体,利用核磁共振谱技术测定了在CDCl3溶液中不同构型配合物分子光异构反应的动力学变化过程,计算了不同波长和光照射强度下异构体分子光异构反应的速率常数和反应平衡常数,定量地描述和分析了复杂光化学反应体系中异构反应的变化规律。计算所得由cis到trans构型光异构反应的平衡常数为0.47,而从trans到cis构型的反应平衡常数为3.17。

关键词：钌配合物可逆光异构反应反应速率常数核磁共振谱