春暖花开，那些储能、催化、传感、吸收微波的“花”
春暖花开，那些储能、催化、传感、吸收微波的“花”
2019-04-15春天，百花盛开的季节。就算不是专门去踏青赏花，也总能不经意看到小姐姐、大兄弟、大叔大婶们争相与百花合影，那盛世美颜，那销魂身姿，一时间无数浪漫诗句涌上心头……作为拥有科研之心的死硬理工男，浪漫也绝非遥不可及，电镜下那一朵一朵，是我们为春天献上的礼物。下图是小希当年制备的纳米之花，不知各位能不能猜出是什么材料呢？
PS，当年做着玩的工作
有些物质很容易形成片状晶体，采用一定的方法可以让材料自组装成“花”状结构，该结构具有高比表面积，在储能、催化、传感、微波吸收等领域具有丰富的应用。今天，小希就来盘点一下近一两年文献中的一些“flower-like”纳米结构。
锂离子电池•Fe3O4/C
华东师范大学潘丽坤课题组设计了花状Fe3O4/C高性能锂离子电池负极材料。研究者采用溶剂-水热自组装法和高温原位碳化法两步合成了一种自组装的花状Fe3O4/C结构。该材料在277.2 mA g-1电流密度条件下，300个循环后仍显示出1165.4 mA h g-1的高放电容量，具有良好的速率性能。其优异的电化学性能主要是由于碳与含有中空结构的Fe3O4部分结合，可提供材料比表面积和电荷转移能力。
“花状”Fe3O4/C材料制备及形貌表征。图片来源：J. Mater. Chem. A[1]
锂硫电池•Ti3C2Tx
中国科学院福建物质结构研究所王瑞虎课题组通过刻蚀法和水热法制备了“花状”多孔钛基化合物，并应用于锂硫电池材料。硫紧密地粘附在纳米片表面，无需额外加入导电添加剂。电极具有10.04 mAh cm-2比面积容量和2009 mAh cm-3比体积容量，该方法有望推广到锂离子电池、超级电容器等其他高性能储能材料中。
“花状”Ti3C2Tx材料制备及形貌表征。图片来源：ACS Nano[2]
钠离子电池•VO2/MXene
北京理工大学陈人杰课题组利用水热法合成VO2/MXene复合材料，并用于钠离子电池电极材料。基于VO2和Mxene的协同作用，该材料表现出良好的钠储存性能，并可以解决充放电过程中VO2体积膨胀的问题。在0.1 A g-1电流密度条件下，显示出280.9 mA h g-1的比容量，是良好的钠离子电池的负极材料。
“花状”VO2/MXene材料制备及形貌表征。图片来源：J. Mater. Chem. A[3]
超级电容器•ZnO/Co3O4
广西大学沈培康课题组采用水热法在泡沫镍上生长出独特的花状ZnO/Co3O4纳米带阵列。层状结构的纳米阵列与电解质有较大的接触面积，因此，具有良好的离子扩散和电子输运特性。作为超级电容器电极，当电流密度为2 A g-1时，比容量可达1983 F g-1。功率密度为779.8 W kg-1时，其能量密度高达为70.4 W h kg-1。
“花状”ZnO/Co3O4材料制备及形貌表征。图片来源：J. Mater. Chem. A[4]
超级电容器•MnCo2O4.5@Ni(OH)2
哈尔滨工业大学深圳研究院韩杰才课题组采用分步水热法在泡沫镍基底上生长了“花状”MnCo2O4.5@Ni(OH)2纳米片层，作为超级电容器电极，在3 A g-1的电流密度下，具有263.5 mAh g-1比容量。当功率密度达到1.9 kW kg-1时，器件的能量密度可达56.53 Wh kg-1。
“花状”MnCo2O4.5@Ni(OH)2材料制备及形貌表征。图片来源：ACS Appl. Mater. Interfaces [5]
钙钛矿太阳能电池•MoS2
苏州大学廖良生课题组与武汉大学方鹏飞课题组合作，利用水热法制备了花状MoS2纳米晶体，并应用于高效稳定钙钛矿太阳能电池中的空穴传输层。基于MoS2改性的N-I-P结构钙钛矿太阳电池（PSC）具有20.18%的能量转化效率（PCE）。其中，MoS2结构具有很强的吸附能力和较大的比表面积，可以抑制锂离子在空穴传输层中的迁移。因此，即使在暴露于空气中300 h后，未封装的制备PSC仍保持初始PCE的85%，显示出良好的稳定性。
“花状”MoS2材料制备及形貌表征。图片来源：J. Mater. Chem. A[6]
光催化产氢•g-C3N4
东南大学周钰明课题组以磷酸、三聚氰酸-三聚氰胺为前体，通过热聚合路线，制备了具有高比表面积、高孔率的花状P掺杂石墨氮化碳（g-C3N4）。种独特的结构与磷原子掺杂相结合，促进了可见光的利用，提高了光生电荷的分离和迁移率。在可见光照射下，具有明显的光催化性能。氢的生成速率可达，256.4 μmol h-1 几乎是原g-C3N4的24倍。
“花状”g-C3N4材料制备及形貌表征。图片来源：J. Mater. Chem. A[7]
药物负载•MoS2
中国科学院可再生能源重点实验室徐刚课题组利用水热法制备了花状二硫化钼（MoS2），并利用边缘位置具有极性，对极性物质表现出强烈的静电吸引的特点，吸附罗丹明B（RhB），通过对溶剂的响应实现可切换的积累和释放。吸附循环重复100次，保留的吸附量超过88.5%。
“花状”MoS2材料制备及形貌表征。图片来源：ACS Appl. Mater. Interfaces[8]
微波吸收•Ni(OH)2
哈尔滨工业大学的韩喜江课题组通过一个简单的两步合成过程，通过水热法制备出花状Ni(OH)2微球，再在高温H2/N2气氛下还原，成功地合成了三维“花状”Ni微球。该材料具有良好的微波吸收特性，包括强烈的反射损耗（15.8 GHz时为-56.8 dB）和宽频限频率范围（2.5–18.0 GHz），这种优异的性能大大优于各种复杂策略产生的镍基材料。
“花状”Ni(OH)2材料制备及形貌表征。图片来源：J. Mater. Chem. C[9]
光学传感器•QDs
伊特莫大学Elena V. Ushakova课题组基于胶体自组装方法制备了“花状”量子点发光材料，量子点在非溶剂蒸汽条件下缓慢失稳，形成了多孔结构。该材料可应用于光学传感器，例如在氨蒸气的条件下，材料的荧光信号降低了4倍，没有氨蒸气后，荧光可以恢复到初始值，无需额外的净化即可重复使用。
“花状”QDs材料制备及形貌表征。图片来源：Sci. Rep.[10]
看过这么多美丽的纳米“花”，我们是不是可以在实验室中拥抱春天了呢？
参考文献：
[1] Wan L, Yan D, Xu X, et al. Self-assembled 3D flower-like Fe3O4/C architecture with superior lithium ion storage performance. J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 24940-24948.
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ta/c8ta06482b#!divAbstract
[2] Xiao Z, Yang Z, Li Z, et al. Synchronous Gains of Areal and Volumetric Capacities in Lithium–Sulfur Batteries Promised by Flower-like Porous Ti3C2Tx Matrix. ACS Nano, 2019, 13, 3404–3412.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b09296
[3] Wu F, Jiang Y, Ye Z, et al. A 3D flower-like VO2/MXene hybrid architecture with superior anode performance for sodium ion batteries. J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 1315-1322.
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c8ta11419f#!divAbstract
[4] Hu N, Gong W, Huang L, et al. Ultrahigh energy density asymmetric electrochemical capacitors based on flower-like ZnO/Co3O4 nanobundle arrays and stereotaxically constricted grapheme. J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 1273-1280
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c8ta10113b#!divAbstract
[5] Liu Y L, Yan C, Wang G G, et al. Achieving Ultrahigh Capacity with Self-Assembled Ni(OH)2 Nanosheet-Decorated Hierarchical Flower-like MnCo2O4.5 Nanoneedles as Advanced Electrodes of Battery-Supercapacitor Hybrid Devices. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 9984–9993
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b21803
[6] Jiang L, Wang Z, Li M, et al. Flower-like MoS2 nanocrystals: a powerful sorbent of Li+ in the Spiro-OMeTAD layer for highly efficient and stable perovskite solar cells. J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 3655-3663
https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2019/ta/c8ta11800k
[7] Yang H, Zhou Y, Wang Y, et al. The Three-Dimensional Flower-Like Phosphorus-Doped g-C3N4 with High Surface Area for Visible-Light Photocatalytic Hydrogen Evolution. J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 16485-16494
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ta/c8ta05723k#!divAbstract
[8] Huang Q Z, Fang Y, Shi J, et al. Flower-like Molybdenum Disulfide for Polarity-triggered Accumulation/Release of Small Molecules. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 36431–36437.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.7b11940
[9] Dawei L, Yunchen D , Zhennan L, et al. Facile synthesis of 3D flower-like Ni microspheres with enhanced microwave absorption properties. J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 9615-9623.
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/tc/c8tc02931h#!divAbstract
[10] Stepanidenko E, Gromova Y, Kormilina T, et al. Porous flower-like superstructures based on self-assembled colloidal quantum dots for sensing. Sci. Rep., 2019, 9, 617.
https://www.nature.com/articles/s41598-018-36250-1
（本文由小希供稿）
如果篇首注明了授权来源，任何转载需获得来源方的许可！如果篇首未特别注明出处，本文版权属于 X-MOL （ x-mol.com ）， 未经许可，谢绝转载！
相关知识
微波辅助有机合成中“非热效应”的研究方法
微波辅助固相顶空
植物病害诊断仪的传感机理研究
工艺花微波烘烤炉
三花智控：储能涉及到温度控制，公司在储能领域已有产品应用
生物催化在绿色化学和新药开发中的应用
2023年三花智控研究报告：热管理领先企业，储能机器人高增
微波技术在土壤消毒方面应用综述
含多个储能项目！安徽公布重点研究与开发计划拟立项项目
应用在水土壤水分检测中的国产电容传感芯片
网址: 春暖花开，那些储能、催化、传感、吸收微波的“花” https://m.huajiangbk.com/newsview860533.html
| 上一篇: 春暖花开的意思 |
下一篇: 陆剧《春暖花开》全集高清免费在线 |
