|
�����
����п(Zn)��Դ�ḻ������������(820mAh g⁻1)��ˮϵп���ӵ���(AZIBs)�ڴ���ģ�����������ܹ�ע��Ȼ����AZIBs����ҵ����������п�����ڵ���/���������п����Խϲ������⡣һ���棬����ЧӦ���µ�����/�缫���洦Zn2⁺ͨ���ֲ�����������п���������ȣ����ɿص�п֦�������������ڲ���·���ա���һ���棬���������ⷴӦ(HER)����pHֵ�������������ɾ�Ե��Zn₄(OH)₆SO₄��xH₂O�������Ҫ���ǣ���Щ����Ӧ�������Ӿ��˽��洦�糡��Zn2⁺ͨ���IJ������ԣ���һ������п֦��������������Ϊ�����������ⷴӦ�ṩ�˸��෴Ӧλ�㡣����Ϊֹ���Ѳ�ȡ������Ҫ�ٴ룬����п�������ԡ��˹������㹹������Ĥ�����Լ��������Ż����Թ����������⡣����Щ�����У��������Ż���Ϊ�ȶ�п������һ����Ч��ʵ�õĽ������������㷺Ӧ�á�������ȡ��һ����չ�����Դ��ڼ����ؼ����⣺(1)��һ�������Ӽ�������ͬʱ����Zn2⁺�ij�����Ϊ���Ż�ˮ��Zn2⁺���ܼ����ṹ��(2)�������л����Ӽ������������л�п������������ˮ(H₂O)�е��ܽ��ȣ������������˳ɱ���(3)�������Ӽ���������һ�����ԣ��������صĻ����뾭�����⡣
Screening Anionic Groups Within Zwitterionic Additives for Eliminating Hydrogen Evolution and Dendrites in Aqueous Zinc Ion Batteries
Biao Wang, Chaohong Guan, Qing Zhou, Yiqing Wang, Yutong Zhu, Haifeng Bian, Zhou Chen, Shuangbin Zhang, Xiao Tan, Bin Luo, Shaochun Tang*, Xiangkang Meng*, Cheng Zhang*
Nano-Micro Letters (2025)17: 314
https://doi.org/10.1007/s40820-025-01826-w
��������
1. ���־�����ͬ���������ӵ������ӻ�����ͬ���������ӣ�����������������������������ˮϵп���������б��ֳ���ͬӰ�졣
2. ������������������(2-����ϩ�����һ����ᵨ�MPC)���صشٽ�п(002)�����Ķ������������ṩpH������������Ч����֦���γ�����Ӧ��
3. ����MPC��Zn//NaVOȫ���ؿ�ʵ��4000������ѭ����������ÿѭ������˥���ʼ��ͣ���Ϊ0.014%��
���ݼ���
���й������������Ӻ������ӵ��������Ӳ����������˵��������������ƣ���Ϊˮϵп���ӵ���(AZIBs)�ĵ��������Ӽ����о�DZ����Ȼ�������������������Ӻ������ӻ��Ŷ�����AZIBs���ܵ�Ӱ���в���ȷ���Ĵ�������ʿ����ѧ�ųС��Ͼ���ѧ���鿵&���ٴ�����ѡȡ�Ȼ����˼�����ϩ����(CBMA)���ǻ����˼�����ϩ����(SBMA)��2-����ϩ�����һ����ᵨ��(MPC)��������������Ϊ���Ӽ���̽������AZIBs�еIJ�ͬ���û��ơ��������������Ӿ�����ͬ������Ϊ�����ɻ��ţ���������Ƭ�β�ͬ��CBMA��SBMA��MPC�ֱ�Ϊ������������������������ͨ��ϵͳ�Ե绯ѧ��������Щ�������Ӿ��������ӳ�п������ѭ������������MPCЧ����Ϊ���������ɹ���������炙��������ظ��������ŵ�ЭͬЧӦ�����ˣ���ZnSO₄������������MPC��Zn//Zn����չ�ֳ�����5000 h�ij������������о�Ϊδ����������ʵ��AZIBs�߶��ȶ��Ķ�������������Ӽ��ṩ���¼��⡣
ͼ�ĵ���
I ��ͬ��������Zn//Zn��Zn//Cu���ص�ѭ������
ͼ1aչʾ���ڵ��͵�1 mA cm⁻2/1 mAh cm⁻2�����£�������ѡ�����������Ӽ�(CBMA��SBMA��MPC)��Zn//Zn���صij��ڲ��Խ����������������Ӿ��ӳ���п������ѭ����������5 mA cm⁻2/1 mAh cm⁻2�����£���ZSO/MPC��Zn//Zn�����Ա��ֳ��������ܣ����ȶ�ѭ��1000 h(ͼ1b)��Ȼ������ZSO/CBMA��ZSO/SBMA�ĵ��ؿ����Բ��ѡ����ӽ�����ʧЧʱ����ZSO��ZSO/CBMA�ĵ�����1 mA cm⁻2/1 mAh cm⁻2��5 mA cm⁻2/1 mAh cm⁻2�����¾����ֳ����Եĵ�ѹ�����������������������ص����ⷴӦ(HER)��ѭ�������ص���Ƭ�ɽ�һ��֤ʵ��һ��(ͼ1c)�����⣬��ZSO/MPC��Zn//Cu����Ҳչ�ֳ������ĵ绯ѧ�ȶ��ԣ����ȶ�ѭ��600�Σ���ƽ������Ч��(CE)�ߴ�99.6%(ͼ1d)������֮�£���ZSO��ZSO/CBMA��ZSO/SBMA�ĵ��أ�������Ч�ʽ���140�Ρ�230�κ�200��ѭ���ڱ����ּ���˥������ZSO/MPC��Zn//Zn������10 mA cm⁻2/1 mAh cm⁻2�����¿��ȶ�ѭ��4000���������Բ������ڸ����̵�10 mA cm⁻2/10 mAh cm⁻2������Ҳ���ȶ�����400 h(ͼ1e)��ZSO/MPC�����ڶ��������µ�Խ���ܳ�Խ�˴�������ǰ���������Ӽ�(ͼ1f)��
ͼ1. Zn//Zn������a 1 mA cm⁻2/1 mAh cm⁻2��b 5 mA cm⁻2/1 mAh cm⁻2�����µ�ѭ�����ܡ�c ѭ����Zn//Zn���ص�������Ƭ��d Zn//Cu������5 mA cm⁻2/1 mAh cm⁻2�����µ�ѭ�����ܡ�e ��ZSO/MPC�ĵ�����10 mA cm⁻2/1 mAh cm⁻2�����µ�ѭ�����ܡ�f MPC����ǰ�����ĵ��������Ӽ������ܶԱȡ�
II ѭ��п�����ı�������
Ϊȷ���������Ӷ�п�����Ļ������ã���1 mA cm⁻2/1 mAh cm⁻2������ѭ��50�κԱ���пƬ������ò����ͼ2a��ʾ��������Ƭ�����ṩ�������Աȡ���ZSO�����У�п���沿�ֱ�������п���ǣ�����п�ĵ���/���벻������������ͼ2b��ZSO��ѭ������п�������ֳ����в�������ò��֦��״�ṹ�����ǵ��س�ʱ��ѭ����ʧЧ����Ҫ���ơ�ʹ�ù��۽���������(CLMS)ͼ��Ҳ���������ƹ۲�����(ͼ2c)��ZSO/MPC���ص�п������Ϊ���ȣ�ƽ���ֲڶȽ�Ϊ0.84 ��m��Զ����ZSO(5.09 ��m)��ZSO/CBMA(2.23 ��m)��ZSO/SBMA(1.88 ��m)���ء���ͼ2d��ʾ��������п�ij�ʼ�����ṹ�У�Zn(101)����ǿ�����ߡ�����50��ѭ��������������������Һ�ĵ������ȣ�����ZSO/MPC����Һ��ѭ����п������I₀₀₂/I₁₀₀��I₀₀₂/I₁₀₁ֵ�������ߣ�������MPC��������Ϊ�������������������Ӽ������м�炙��ţ����ں����Ӽ�����Һ��ѭ������п������X���߹���������(XPS)�о�δ����N 1s��(ͼ2e)��
ͼ2. ѭ���������ı���������a ������Ƭ��b ɨ����������(SEM)ͼ����c ���۽���������(CLMS)�߶�ͼ����d X��������(XRD)ͼ�ף��Լ� e ��ͬ����Һ��ѭ����п���������ĸ߷ֱ���N 1s X���߹���������(XPS)��ͼ��
III �����������ȶ���������Һ�ͽ����е�����
��ͼ3a��ʾ�����������ڴ��������Ÿ������ֳ������ľ�����(ESP)ֵ���ڼ�炙��Ÿ������ֳ�������ESPֵ�����⣬�Ӵ��Dz�����ʾ�������������Ӽ���ǿ�˵���Һ��п֮������ʪ��(ͼ3b)���������ڽ��͵缫/����Һ�����Ľ��������ܡ���ͼ3c��ʾ�������Ӽ�����Һ�ĺ˴Ź���(NMR)��1H��������ѧλ���ƶ�����������1H�ĵ����ܶȽ��ͣ���������������H₂O֮���γ���ǿ���������ݾ�����Eigen-Tamm���ƣ����������ж�Ӧ��SO₄2⁻�ķ��ɽ�����Ϊ�Ӵ����Ӷ�(CIP)���ܼ��������Ӷ�(SSIP)�������Ӽ�����Һ��CIP�ı�������ZSO����Һ����һ�����������������ӵļ��룬ԭʼ�ܼ����ṹ�ѱ��ع�(ͼ3d)����ͼ3e�ܽ���ʾ������ZSO��ZSO/CBMA��ZSO/SBMA��ZSO/MPC�ĵ��ػ��(Ea)�ֱ�Ϊ45.8��29.6��17.0��22.5 kJ mol⁻1������Zn(H₂O)₆2⁺ȥ�ܼ����ǿհ�ZSO�����еĹؼ����⡣�����������Ӷ�п���и������������Ӽ�����Һ�ĵ��ؾ��и��͵ijɺ�����(ͼ3f)����������п���ȳɺˡ�ͼ3gչʾ�˲�ͬ����Һ��Zn2⁺������Ϊ��Ӱ�������������졣�ڸ�����п�������������Ӳ������£�Zn2⁺�����������������Ӽ�����пλ������ã��յ�п���ȵ��ơ����⣬ɨ����������(SEM)ͼ����һ����ʾ�˲�ͬ����Һ�г�����ò�IJ���(ͼ3h)��ZSO��������п���������ȼ�������H₂�����������˴���̦״п�������ͼ3i�У��հ�ZSO����Һ��pHֵ��3.8����������5.4���������������Ե����ⷴӦ(HER)��
ͼ3. a CBMA��SBMA��MPC�Ľṹʽ��������(ESP)�ֲ���b ��ͬ����Һ��п��������ʪ�Բ��ԡ�c ��ͬ����Һ��1H�˴Ź���(NMR)��ͼ��d ��������ͼ��e ��ͬ���صĻ�ܡ�f ��ͬ����Һ��1 mA cm⁻2������Zn//Zn���صij�ʼп�ɺ˹���λ��g 1 mA cm⁻2/1 mAh cm⁻2������п�����ƺ��Ĺ��۽���������(CLMS)�߶�ͼ����h ͭ����ɨ����������(SEM)ͼ����i ѭ�������в�ͬ����Һ��pH�仯��
IV DFT������MD�
Ϊ��һ����������ʾ����п������DZ�ڻ��ƣ��������ܶȷ������ۼ���(DFT)�ͷ��Ӷ���ѧ(MD)ģ�⡣ͼ4a��ʾ��MPC��Zn(002)��(101)��(100)������������(����ֵ)������H₂O�ڶ�Ӧ�����������ܣ�����MPC������������п�������棬��ֹH₂O���ӽӴ�п���档MPC/Zn��H₂O/Znģ�͵���ά��ֵ�����ֵ����ܶ�ͼ(ͼ4b)��ʾ��MPC/Znģ����п�������ָ�����ɫ�����ƣ�����MPC��п֮������ǿ��ѧ����á���һ��������Щ������Zn2⁺�������ܷ��֣�MPC/Zn(002)������Zn2⁺�������ܵ���(100)��(101)���棬����(002)ȡ�����������ʽϵͣ����յ���������(002)���汩¶����(ͼ4c)�����⣬MPC��Zn2⁺�Ľ�������������H₂O������Zn2⁺�Ľ�����(ͼ4d)������Zn2⁺����������MPC���ϣ��Ӷ�Ӱ��Zn2⁺���ܼ����ᡣȻ���������ֲ�����(RDF)����λ��(CN)����(ͼ4e��f)��ʾ��Zn2⁺�CO(MPC)����λ���ӽ�0������ζ��MPC��Ӱ���ܼ����ṹ�������������ܼ����Dz㡣���ϣ�ͼ4g������MPC���Ӽ��������绯ѧ����֮���Ĺ�����
ͼ4. a H₂O��MPC�ڲ�ͬZn�����������ܡ�b MPC��Zn(002)��������ά��ֵ�����ֵ����ܶ�ͼ��c Zn2⁺��MPC/Zn��ͬ�����������ܡ�d H₂O��Zn2⁺��MPC֮���Ľ����ܡ�e ZSO��f ZSO/MPC�ľ����ֲ�����(RDFs)����λ��(CN)��g ZSO��ZSO/MPC��п������Ϊ��ʾ��ͼ��
V ȫ���صĵ绯ѧ����
����V₂O₅����ʱ������ZSO��ZSO/MPC�ĵ��س��ֳ����Ƶ�ѭ������(CV)��(ͼ5a)������MPC��ѭ��������δ����������ԭ��Ӧ��ZSO/MPC������0.5��1��2��5��10 A g⁻1�����ܶ��·ֱ�չ�ֳ�325.9��291.8��255.3��197.7��136.0 mAh g⁻1�Ŀɹۿ�������(ͼ5b)������֮�£���ͬ������ZSO���صı�����������ZSO/MPC���ء�ͼ5cչʾ��ZSO/MPC���صĺ��������ŵ�(GCD)���ߡ�����ѭ�����ܽ�һ����ʾ��MPC��Ϊʵ��ˮϵп���ӵ���(AZIBs)���Ӽ���DZ��������1000��ѭ�����Ա���70.6%�ĸ�����������(ͼ5d)�����⣬ZSO/MPC�����ھ���10Сʱ������������Ϊ95.5%������ZSO���ص�90.3%(ͼ5e)��������MPC���Ӽ���֦������Ӧ���������ã�����ZSO/MPC��Zn//NaVO������5 A g⁻1��չ�ֳ�����4000�εij���ѭ��������������102.3 mAh g⁻1�������ŵ���������Ӧ����˥���ʽ�Ϊ0.014%(ͼ5f)�����⣬����װ����20 ��m����п��Ϊ������Zn//NaVO�������ء���ͼ5g��ʾ������ZSO/MPC������������6.6 mA cm⁻2�ߵ����ܶȺ͵�N/P��3.6������ѭ��300�κ������������ʴ�86.6%���ٴ�֤��MPC��AZIBs����Ч����Һ���Ӽ���
ͼ5. a Zn//V₂O₅���ص�ѭ������(CV)���ߣ�b Zn//V₂O₅���صı������ܣ�c ����ZSO/MPC����Һ��Zn//V₂O₅�����ڲ�ͬ�����µĺ��������ŵ�(GCD)���ߣ�d Zn//V₂O₅������5 A g⁻1�µ�ѭ�����ܣ�e Zn//V₂O₅���ص��Էŵ����ߣ�f ����ZSO/MPC����Һ��Zn//NaVO������5 A g⁻1�µ�ѭ�����ܣ�g ����ZSO/MPC����Һ��Zn//NaVO����������1 A g⁻1�µ�ѭ�����ܡ�
VI �ܽ�
�������������о�ѡȡ�����־�����ͬ�����ɻ���(������)��������Ƭ�β�ͬ���������ӻ�����(��������CBMA����������SBMA����������MPC)��Ϊ���Ӽ���ϵͳ̽����������ˮϵп���ӵ���(AZIBs)�е����û��Ʋ��졣�����ڷḻ�Ĵ��������ţ������������Ӿ�����ˮ���ӷ���ǿ����ò���������Һ��ˮ�ԣ�ͨ������Zn2⁺ͨ���ٽ�п���ȳɺˡ�Ȼ������MPC�ܽ�һ������п��(002)���������ȳ���������pH�������Ӷ�ͬ����������֦�������븱��Ӧ�����ֶ��ЧӦ�ɹ����ڼ����������ӻ��������������θ����ӻ��ŵ�Эͬ���á����ˣ�����ZSO/MPC����Һ��Zn//Zn�ԳƵ�����10 mA cm⁻2/1 mAh cm⁻2�����¿��ȶ�ѭ��4000�Σ���NaVO����ƥ��ʱ��Zn//NaVOȫ������4000��ѭ��������˥���ʵ���0.014%/�Ρ����⣬MPC�����к��еļ������ű��ں����ۺϷ�Ӧ��Ϊδ��������ܾۺ������Ӽ�����̬�������ṩ�˿���·����
������
�ų�
����ͨѶ����
�Ĵ�������ʿ����ѧ ����
����Ҫ�о�����
ȫ�������Ͷ�����������(PFAS)��(��)�ۺ��ﻯѧ����Դ�ۺ������ϡ����ڼ������������Ƶľۺ����������ϡ�
����Ҫ�о��ɹ�
��ʿ����ѧ�ۺ��ﻯѧ�������鳤��רע���ƶ��ۺ��ﻯѧ����������Ӱ�����о���ͨ��̽���ṹ-���ʹ�ϵ���������µĹ����Բ��ϣ����ڴӻ�����Ũ��������ȫ��������(PFAS)���¼������Լ����������洢�豸(��������)����һ���������֣�ͬʱҲ�����������ӳ������ľۺ���ڹ���֪���ڿ���������100��ƪ������Nature, Nature Materials, Nature Reviews Materials, Nature Communications, Chemical Reviews, JACS, Angewandte Chemie�ȣ���ȨPFAS����ר��3�����дӢ��ר��1��������ѧ��Խ������������ͬʱ�������빤ҵ�罻�������������Ű��Ľ��˾�ȣ��ֺϻ����о���ʵ��Ӧ��֮���ĺ蹵������ȫ���Ե�Ӱ�졣
��Email��[email protected]
���鿵
����ͨѶ����
�Ͼ���ѧ ����
����Ҫ�о�����
����Դ�������߱��ܵ��ء����ϵ绯ѧ�����������������ϡ����ϱ�����Ϳ�㡣
����Ҫ�о��ɹ�
1993����������ҵ��ѧ��ʿѧλ����1994�꿪ʼ10���η������۴�ѧ��е����ϵ����չ���ͽ������϶���Ĥ�о���1999���������¹��鱤������ѧ���о���ѧ�𣬸�Saarland��ѧ��������������Ĥ�����ˣ���������������Ĥ�о���2001���ع����й����¼�����ҵ���ʣ��й������о�ѧ������(���ġ��塢����)��Journal of Materials Science & Technology (SCI)��ί��International Journal of Materials Research (SCI)��ί������ʡ�����ܺϽ���ҵ��������ս�����˸����³�������ʡ��е����ѧ�����Ϲ���רҵίԱ�ḱ���³�������ʡ����ѧ��ר��ίԱ�ḱ���Ρ�
��Email��[email protected]
���ٴ�
����ͨѶ����
�Ͼ���ѧ ����
����Ҫ�о�����
̼�������ܸ��ϲ��ϼ�������������������/��(��)���ز��ϼ�������������������ԭ�ӵ�����������ЧӦ��������Ĥ���ϵIJ�ҵ����Ӧ���о���
����Ҫ�о��ɹ�
2008����ҵ���Ͼ���ѧ��������ѧרҵ��ʿѧλ��ͬ�������Ͼ���ѧ�ִ�������Ӧ�ÿ�ѧѧԺ�ν̣�����˹̹����ѧ����ѧ�ߡ���Ϊ�Ͼ���ѧ�ִ���ѧԺ���ڣ��Ͼ���ѧ�������¼����о�ԺԺ�����Ⱥ��е�������Ȼ��ѧ���ꡢ���ϻ����ȿ�����Ŀ20�������Advanced Materials�ȹ���Ȩ���ڿ�������100ƪSCI���ģ����е�һ/ͨѶ����SCI����60��ƪ�����ı�SCI�������ѳ���2500ƪ�Σ�h-indexΪ28��
��Email��[email protected]
�壺�����챨(Ӣ��)���༭��
�༭�������챨(Ӣ��)���༭��
��������
Nano-Micro Letters�����챨(Ӣ��)�����Ϻ���ͨ��ѧ���졢��Springer Nature���Ż�ȡ(open-access)������ѧ���ڿ�����Ҫ��������/�׳߶����صĸ�ˮƽ����(research article, review, communication, perspective, highlight, etc)���������ײ������ṹ�ĺϳɱ��������ܼ�������Դ���������������С����Ų����������Ρ�����ҽѧ��������Ӧ���о����ѱ�SCI��EI��PubMed��SCOPUS�����ݿ���¼��2024 JCR IF=36.3��ѧ������Q1��ǰ2%���й���ѧԺ�ڿ�����1��TOP�ڿ��������ٻ����й����߹���Ӱ����ѧ���ڿ��������й���У�ܳ��Ƽ��ڿ��������Ϻ��о�Ʒ�Ƽ��ڿ�����������2021���ٻ����й������������ڿ���������������ӭ��ע��Ͷ�塣
Web: https://springer.com/40820
E-mail: [email protected]
Tel: 021-34207624
Archiver|�ֻ���|��ѧ�� ( ��ICP��07017567��-12 )
GMT+8, 2025-8-25 08:44
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- �й���ѧ����