XinBo Zhang Research Lab

• 无机合成与制备化学

• 化学清洁能源材料与高能化学电源

• 环境催化与环境材料

 

 

 

 

1. 镍氢电池

 发现了一系列电化学容量高于商业化LaNi5的新型La-Mg-Ni贮氢合金;通过引入非化学计量比、AlMo联合取代合金中NiB元素的掺杂等方法大幅改善了这类合金电极的综合性能;确定了在相当低的温度下,氢在电极中的扩散系数是电极低温放电性能的决定因素。论文成果获2005年度中科院院长优秀奖


2. 燃料电池


   
 (1) 率先将非晶Fe纳米催化剂成功地应用于硼氨化学贮氢体系的催化放氢中,并发现所合成的非晶Fe催化剂性能与贵金属Pt相当,这个发现为寻找廉价、高效的化学贮氢体系的催化剂奠定了坚实的基础。相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 2287 (他引97)等上。


 

(2) 新型化学储氢材料水合肼 (N2H4具有高达8%的含氢量,非常有应用前景,但放氢选择性差、动力学慢。我们首次利用石墨烯与金属纳米粒子相结合所产生的协同作用,设计和合成了能显著提高水合肼催化放氢反应催化活性、选择性和稳定性的还原氧化石墨烯担载的铑镍合金 (Rh4Ni/RGO催化剂,相关研究结果发表在能源和环境领域顶级期刊Energy & Environmental Science 2012 (DOI: 10.1039/C2EE03344E) 
  
       

    (3) 
提出了以硼氨系化合物水溶液为燃料的新型燃料电池,并用多种电化学方法研究了其可行性及反应机理;设计和制备了活性高于商业化纯Pt催化剂的含有非晶铁核的Fe/Pt/壳结构电催化剂,所发现的非晶晶格缺陷能为化学反应提供更多表面活性位的特点将有助于申请人设计出性能更优异的电化学催化剂。研究结果发表在J. Am. Chem. Soc. 2009,131,2778 (他引27等上,并被日本最权威的化工行业专业媒体《化学工业日报》进行了及时报道。

 


3.  (离子、硫、空气)电池和超级电容器

    (1) 过渡金属氧 (氢氧) 化物具有更高的理论容量和安全性,但存在容量衰减快和倍率性能差的缺点。我们通过探索其与石墨烯的有效复合的方法,性大幅改善了材料的综合性能。相关研究工作以通讯形式发表在J. Mater. Chem. 2012, 22, 2844成为most-accessed paper during January of 2012。

 

     (2) 金属钒氧化物因具有典型的层状结构和三维网络通道,具有较高的理论容量,但因其脱/嵌过程中晶体结构变化的不可逆性,使得这类材料目前只能应用于一次锂离子电池。我们通过在晶体结构中引入金属空位和合理调控材料的结构与形貌等微结构参数,成功实现了金属钒氧化物充/放电循环过程中晶体结构的可逆,容量达239mAh/g,远超过目前商业化的正极材料。相关研究工作以通讯形式发表在Chemical Communications 和 ChemSusChem 上。


    一位论文评阅人的评述为:The authors report the large-scale synthesis of 1-D Ag0.33V2O5 nanowires with high purity without using any templates or surfactants. This method is cost-effective and the reaction condition is mild. The synthesized nanowires show excellent structure retrievability when used as cathode of Lithium-ion batteries. This work is important in terms of the development of low-cost energy storage devices and the fundamental understanding of cyclic intercalation of lithium in batteries. I recommend publishing the manuscript. 

    (3) 我们提出一种在空气中还原氧化石墨烯的新方法,突破了现有 方法严重依赖还原性气氛的限制。新方法的发现,更解决了现有的利用氧化石墨烯对五氧化二钒等容量高但导电性差金属氧化物正极材料进行包覆,然后在还原性气 氛中将氧化石墨烯还原成高导电性石墨烯时金属氧化物也被还原的难题。相关研究工作发表在
Chem. Commun, 2012, 48, 976 上。
     一位论文评阅人的评述为:This manuscript proposed a facile, mild and efficient way to prepare reduced graphene oxide in bulk under ambient atmosphere. The strategy doesn’t involve any hazardous reactant, which is believed to be green method. The incorporation of V2O5 and reduced GO demonstrated excellent rate and cycling performance. It is a very interesting topic and shall be published after minor revision.