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材料学子连续在材料学科国际著名期刊上发表学术论文
发布时间:2016-09-20   浏览次数:

    我校材料学院研究生最近连续在材料学科国际著名学术期刊《先进材料》系列期刊上发表第一作者学术论文,报道我校在相关领域获得重要进展,受到国内外同行普遍关注。
    硕士研究生程俊业,在导师赵斌教授和杨俊和教授的指导下,在基于超长碳纳米管阵列的复合电极材料制备方面取得重要进展,成功地将NiO纳米颗粒均匀修饰在垂直碳纳米管表面,并将其用作超级电容器电极材料获得了极高的能量密度。该研究成果以“High-performance supercapacitor applications of NiO-nanoparticle-decorated millimeter-long vertically aligned carbon nanotube arrays via an effective supercritical CO2-assisted method”为题发表于《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)(DOI: 10.1002/adfm.201502711)。
    该研究首次提出利用超临界CO2独特的理化性质将金属有机化合物前驱体均匀负载于碳纳米管表面,并通过低温氧化法将前驱体转变为纳米颗粒,从而为超长、致密碳纳米管阵列的改性提供了新的思路。作者发现碳纳米管阵列/NiO复合电极具有优异的电化学储能特性,在KOH水溶液中的比电容可达1088 F/g;以其为正极与纯碳纳米管组装的非对称超级电容器,在功率密度为3.2 kW/kg时可获得高达90.9 Wh/kg的能量密度,并且在5A/g经2000次充放电后,电容保持率仍可达到87%。该研究首次提出利用超临界CO2独特的理化性质将金属有机化合物前驱体均匀负载于碳纳米管表面,并通过低温氧化法将前驱体转变为纳米颗粒,从而为超长、致密碳纳米管阵列的改性提供了新的思路。作者发现碳纳米管阵列/NiO复合电极具有优异的电化学储能特性,在KOH水溶液中的比电容可达1088 F/g;以其为正极与纯碳纳米管组装的非对称超级电容器,在功率密度为3.2 kW/kg时可获得高达90.9 Wh/kg的能量密度,并且在5A/g经2000次充放电后,电容保持率仍可达到87%。

 

 

 

    博士研究生韩卓,在导师杨俊和教授和王现英教授等的指导下,与香港理工大学机械工程学系郑广平教授合作,在多层氧化石墨烯薄膜的压电效应的研究方面取得重要进展,首次实验证明了氧化石墨烯材料体系中的压电效应,并在理论上揭示了其压电性能受到氧化石墨烯层内与层间的氢键的显著影响。研究成果以“Scalable Piezoelectricity in Graphene Oxide Papers Tuned by Hydrogen Bonds”为题于9月5日在线发表在《先进电子材料》(Advanced Electronic Materials)(DOI: 10.1002/aelm.201600224)。 
    该研究发现,通过压电力显微镜观察,多层的氧化石墨烯的层内与层间存在诸多的氢键,且通过改变氢键的数量能实现可控的调节氧化石墨烯纸的压电效应。在交变电场的作用下,氧化石墨烯纸中的氢键与羟基官能团的极化很容易实现翻转并极化重排,从而实现对其压电性能的调控。该研究有助于探讨其在纳米机电系统和柔性电子器件中的应用。
 


    硕士研究生吴江,在导师杨俊和教授和丁古巧研究员等的指导下,与上海交通大学邓远博士合作,在氮化碳(g-C3N4)量子点生物荧光方面取得的重要进展,首次通过磷掺杂实现对氮化碳(g-C3N4)量子点禁带宽度的有效调控,同时发现了磷掺杂氮化碳(g-C3N4)量子点在生物荧光染料方面的应用。研究成果以“Electron Injection of Phosphorus Doped g-C3N4 Quantum Dots: Controllable Photoluminescence Emission Wavelength in the Whole Visible Light Range with High Quantum Yield”为题于9月13日在线发表在《先进光学材料》(Advanced Optical Materials)(DOI: 10.1002/adom.201600570)。
    氮化碳(g-C3N4)是一种新型的非金属半导体材料,其禁带宽度约为2.7 eV,这使得g-C3N4量子点只能在近紫外-蓝波段显示出荧光。本研究在国际上首次证明通过磷掺杂,可以对g-C3N4量子点的禁带宽度实现有效的调控。当电子注入之后,带隙宽度有了明显地降低;继而我们对不同浓度掺杂对带隙的具体调控进行了实验探索。经过多组实验,我们发现量子点(P-g-C3N4)的发射波长可以在整个可见光范围内(385-762 nm)通过磷的掺杂浓度的改变来进行调控。通过磷掺杂制备的量子点(P-g-C3N4 QDs)具有直接带隙结构,其荧光量子产率高于0.90。继而,作者也发现这些量子点(P-g-C3N4 QDs)具有良好的发光稳定性和较低的生物毒性,以及其他一些生物荧光染料方面的应用。

 


  

 

    《先进材料》系列期刊是Wiley出版集团出版的材料学科国际著名学术期刊,包括先进材料(Advanced Materials)、先进功能材料(Advanced Function Materials)、先进能源材料(Advanced Energy Materials)、先进电子材料(Advanced Electronic Materials)、先进光学材料(Advanced Optical Materials)、先进医学材料(Advanced Healthcare Materials)等系列期刊。至此,我校材料学院师生已先后在除《Advanced Healthcare Materials》之外的其他所有《先进材料》系列期刊发表了学术论文。

 


供稿:材料学院
编辑:新闻中心 陈小雯