元素百科为您介绍铌钨氧化物有助研制更安全快充电池。据英国剑桥大学官网近日消息，该校研究人员在最新一期《自然》杂志上撰文指出，铌钨氧化物拥有更高的锂通过速度，可用于研制更快速充电的电池，而且，该氧化物的物理结构和化学行为有助他们深入了解如何构建安全、超快速充电电池。 在寻找新电极材料时，研究人员通常尝试使材料颗粒变得更小，但制造含有纳米粒子的实用电池很困难：电解液会产生更多不必要的化学反应，因此电池的使用寿命不长，而且制造成本也很高。最新研究中使用的铌钨氧化物具有坚硬而开放的结构，其不捕获插入的锂，并且粒子的大小比许多其他电极材料更大。 研究第一作者、剑桥大学化学系博士后研究员肯特·格里菲斯解释说：“许多电池材料都基于相同的两个或三个晶体结构，但这些铌钨氧化物根本不同。氧化物通过氧气‘支柱’保持打开，使锂离子能以三维方式穿过它们，这意味着更多锂离子可以穿过，且速度更快。测量结果也显示，锂离子通过氧化物的速度，以比在典型电极材料高几个数量级。” 除了高锂迁移率外，铌钨氧化物也易于制造。格里菲斯说：“许多纳米粒子结构需要多个步骤来合成，但这些氧化物很容易制造，不需要额外的化学品或溶剂。”目前锂离子电池中的大多数负极都由石墨制成，石墨具有高能量密度，但当以高倍率充电时，往往会形成被称为“枝晶”的细长锂金属纤维，这会造成短路并导致电池着火，甚至发生爆炸。 格里菲斯说：“在高倍率应用中，安全性比其他任何操作环境都要重要。对于需要更安全的石墨替代品的快速充电应用而言，这些材料以及其他类似材料，绝对值得关注。”

元素百科为您介绍中国科大提出碳纳米材料合成新路线。日前，中国科学技术大学教授俞书宏和梁海伟团队设计出一种过渡金属盐催化有机小分子碳化的合成新途径，实现了在分子层面可控的宏量合成多孔掺杂碳纳米材料。研究成果发表在7月27日出版的《科学进展》上。 有机小分子因其存在广泛、种类多样、元素丰富，是一种理想的制备碳纳米材料的前驱体。但在高温下，有机小分子的高挥发性使得其作为原料制备碳纳米材料必须使用复杂方法和设备，如化学气相沉积和高压密闭合成。 针对上述挑战，研究人员提出一种过渡金属辅助有机分子碳化的方法，通过使用过渡金属盐辅助热解有机小分子来制备碳纳米材料。在高温热解过程中，过渡金属盐不仅能提高小分子的热稳定，还能催化其聚合优先形成相应的聚合物中间体，避免有机小分子在高温热解中挥发，最终形成碳纳米材料。 他们发现，至少15种有机小分子和9种过渡金属盐可以作为碳前驱物和催化剂来制备相应的碳基纳米材料，同时多种硬模板可以用在该方法中来提高所得材料的比表面积和多孔性。研究表明，该方法是一种普适、简单、高效的碳纳米材料合成方法。 该法制备的多孔碳纳米材料在选择性乙苯氧化、硝基苯氢化、析氢反应、氧还原反应中，均表现出优异的催化性能。

元素百科为您介绍研究人员开发出新型高效的碳纳米材料制备方法。碳纳米材料因其优异的导电性、化学稳定性以及独特的微观结构在工业生产中表现出巨大潜力，一般通过低蒸气压天然产物或碳化合成聚合物制备，这种制备过程存在明显的缺点，例如难设计所得产物的微观结构和化学组成，聚合过程复杂缓慢。 到目前为止，如何低成本、高度可控可大规模制备所需成分和结构的碳纳米材料仍是一项巨大的挑战。来自中国科学技术大学的YuShuhong教授和LiangHaiwei教授领导的研究团队提出了一种简单方法，通过过渡金属催化碳化小有机分子（SOMs）制备一系列功能性CMs。该研究结果发表于《ScienceAdvances》，文章标题为《Transitionmetal-assistedcarbonizationofsmallorganicmoleculestowardfunctionalcarbonmaterials》（过渡金属催化小有机分子碳化制备功能性碳材料）。小有机分子作为制备CMs的前驱体有一些明显的优点，例如来源广、成本低以及含有各类元素。此前关于SOM转化为CMs工作的合成条件非常苛刻，例如高温密闭热解、化学气相沉积或基于盐熔体的离子热碳化，因为SOM在评估温度下的高挥发性。为了解决这个问题，由YuShuhong教授和LiangHaiwei教授领导的研究小组开发了一种过渡金属催化SOMs碳化方法。过渡金属可以催化优先形成热稳定的中间聚合物结构，避免加热过程中SOMs的直接升华，保障了具有高碳产率的CM的成功制备。研究人员已发现15种小有机分子（SOMs）和9种过渡金属（TMSs）可分别用于碳前体和催化剂。此外，该方法可使用两种硬质模板来增强所得CMS的孔隙率。 种种研究表明，这是一种简单、高效通用的制备CMs的方法。制备的CM表现出三种不同的突出微观结构（包括竹状多壁碳纳米管、微米级纳米片和不规则颗粒）这些结构高度依赖于SOM的分子结构。此外，CM具有高比表面积、大孔体积、丰富的杂原子以及高度石墨结构的特点，显示出非均相催化的显著应用潜力。例如乙苯的选择性氧化和硝基苯的催化加氢；电催化反应，如析氢反应和氧还原反应。这项工作为合成特定成分和结构的CM开启了新思路。