作者:张乐钰 来源:中国科学报 发布时间:2020/6/24 20:13:59
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国际专家支招可持续发展
上海交通大学发起“纳微世界美学与基础科学”国际云论坛

 

能源危机和环境污染是人类社会面临的两大挑战,如何更好地开发利用清洁能源,如何尽可能提高能源利用率,是目前科学家亟待解决的问题。

近日,上海交通大学微纳电子学系以上海交通大学主办的期刊《纳微快报》为平台,发起和组织了“纳微世界美学与基础科学”国际云论坛,以“能源研究与可持续发展”为主题,各国专家分别从各自的研究领域出发,共同探讨了能源危机下新能源发展中的前沿学术问题。此次全球直播时长4小时的学术盛宴,吸引了17万人次同时在线观看。

在催化领域,韩国成均馆大学教授Hyoyoung LEE以光催化材料、TiO2为主要研究对象,开创了常温常压合成黑色/蓝色TiO2的制备方法以及并提出 “Hyoyoung Lee’ Blue TiO2”的设计,该机制在光催化析氢领域有广泛的应用。

新加坡南洋理工大学教授徐梽川则是聚焦在氧电催化剂,作为高效和低成本的催化剂,其对发展可再生能源技术,如燃料电池、金属-空气电池和电解水设备至关重要。在报告中,徐梽川系统地介绍了过渡金属尖晶石氧化物的氧电催化(ORR和OER)。从锰钴尖晶石的模型系统开始,介绍尖晶石氧化物的氧催化活性及其固有化学性质的相关性。利用旋转圆盘技术和同步辐射X射线吸收技术对其催化活性和内在化学性质进行探测,并通过分子轨道理论能够很好地解释含有过渡金属(铁、镍、锌、锂等)的尖晶石ORR/OER活性。最后他表示,通过对催化剂表面的再构建可以进一步提升催化性能。

对于常见的钠/钾离子电池,如何进一步优化电池性能,北京大学教授侯仰龙和澳大利亚格里菲斯大学教授张山青分享了最新的研究成果。侯仰龙针对钠/钾离子电池(SIB/PIB)面临的较低理论能量密度值及安全隐患等挑战,介绍了几种解决策略如过渡金属硒化/碳杂化复合构筑以及分层多孔双金属Fe2CoSe4、3D泡沫碳锚定SnO2杂化结构设计策略等,解决了降低成本、材料体积变化、改善导电率、加速离子扩散等问题。最后,他总结了以上杂化材料在高效钠/钾离子电池应用领域的特点。张山青对目前锂离子电池以及锂硫电池常用的粘结剂PVDF存在的问题以及理想粘结剂的特性,提出了粘结剂设计方法:接枝官能团,提高固有聚合物特性等,将低成本、环境友好的天然产物阿拉伯胶、海藻酸钠等生物质材料作为粘结剂,将其与电活性材料以机械连锁和界面作用相结合,从而有效克服电极体积膨胀和多硫化锂的穿梭效应,进而获得高性能稳定的锂硫电池的有关内容。聚噻吩、聚呋喃等功能型聚合物粘结剂的引入,赋予锂离子电池高导电性、自愈性和柔韧性等特殊功能,进而为高性能电池设计提供了有效的研究策略。

自从20世纪90年代国际社会确立可持续发展战略以来 ,各个国家正在把发展循环型经济、建立循环型社会看作是深化可持续发展战略的重要途径。各国科学家也分别从各自领域不断探索可持续发展新路径。此次由《纳微快报》主办的国际云论坛向大家展示了在光催化材料、氧电材料、纳/钾离子电池材料方向的最前沿成果,为广大科研工作者的提供了一场学术盛宴,具有重要的参考和借鉴意义。

 
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