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臺(tái)式XAFS譜儀在能源存儲(chǔ)材料研究中的應(yīng)用

檢測(cè)樣品:V2O5納米纖維

檢測(cè)項(xiàng)目:聚合過(guò)程研究

方案概述:華盛頓大學(xué)的曹國(guó)忠教授等人使用實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式XAFS研究了三種不同的類型導(dǎo)電聚合物(V?-V2O5/PANI, V?-V2O5/PEDOT和V?-V2O5/PPy)包裹的V2O5納米纖維在聚合過(guò)程中在界面處生成?的情況(圖3 a-f)。這些表面的V?會(huì)形成個(gè)局部的電場(chǎng),促進(jìn)V?-V2O5/PPy納米微粒的電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué),且伴生的V4+和V3+還可以催化氧化還原反應(yīng),顯著地提高超電容器的整體性能。

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更新時(shí)間2020年06月05日

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    華盛頓大學(xué)的曹國(guó)忠教授等人使用實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式XAFS研究了三種不同的類型導(dǎo)電聚合物(Vö-V2O5/PANI, Vö-V2O5/PEDOT和Vö-V2O5/PPy)包裹的V2O5納米纖維在聚合過(guò)程中在界面處生成ö的情況(圖3 a-f)。這些表面的Vö會(huì)形成個(gè)局部的電場(chǎng),促進(jìn)Vö-V2O5/PPy納米微粒的電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué),且伴生的V4+和V3+還可以催化氧化還原反應(yīng),顯著地提高超電容器的整體性能。通過(guò)對(duì)三種不同CP涂層的異同進(jìn)行了比較和討論發(fā)現(xiàn),Vö在CP中的分布取決于其聚合條件和包覆厚度。另外,研究人員將XAFS和XPS技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái),全面的闡述了Vö在表面層和體中的存在及其對(duì)電化學(xué)的影響,這種改善的電材料的電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)有望用于下代儲(chǔ)能系統(tǒng)中。

圖1. (a-c) 使用臺(tái)式XAFS譜儀得到的Vö-V2O5/PANI, Vö-V2O5/PEDOT和Vö-V2O5/PPy中V元素的XANES譜圖對(duì)比;(d)Vö-V2O5/PANI的SEM圖像及XANES;(e)KVOH和VOH的XRD和V元素的XANES譜圖對(duì)比;(f)使用XPS和XANES表征Vö-V2O5/PEDOT計(jì)算的得到的V2O5中氧空位的含量對(duì)比;(g-j)使用臺(tái)式XAFS譜儀得到的V箔片的EXAFS譜圖及其R和k空間變換譜圖

    這種可以在不改變鋰電池包結(jié)構(gòu)或使用與快速充電應(yīng)用相關(guān)的時(shí)間分辨技術(shù)下進(jìn)行原位分析的技術(shù),可以用來(lái)評(píng)估些模型系統(tǒng)的充放電和健康狀態(tài)。與傳統(tǒng)同步加速器相比反饋速度更快,如帶有多價(jià)電荷載體的電池或負(fù)離子氧化還原機(jī)制,在這些模型中電荷轉(zhuǎn)移位點(diǎn)通常是不明確的。作為未來(lái)的發(fā)展方向, 基于實(shí)驗(yàn)室的XAFS研究模式可以作為電池退化機(jī)制研究的個(gè)有用研究模型(其通常需要頻繁和長(zhǎng)期的XAFS分析和監(jiān)測(cè)),加速新材料的發(fā)現(xiàn)和LIBs的操作模式的改進(jìn)。

 

參考文獻(xiàn):

[1] Tailoring Energy and Power Density through Controlling the Concentration of Oxygen Vacancies in V2O5/PEDOT Nanocable Based Supercapacitors. ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 16647−16655.

[2]V2O5–Conductive polymer nanocables with builtin local electric field derived from interfacial oxygen vacancies for high energy density supercapacitors. J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 17966.

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