中国科研团队开发出新型氧化钨量子点电极材料

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近日,中科院苏州纳米所赵志刚课题组和苏州大学耿凤霞课题组合作开发出一种具备超快电化学响应性能的新型氧化钨量子点电极材料。该成果发表在近期出版的国际期刊《先进材料》上。

锂离子电池、超级电容器、燃料电池等新兴能量转化与存储器件,在解决传统能源短缺、可再生能源能量来源不稳定等问题上已展现出巨大潜力,受到学术界和工业界的广泛关注。在电极材料中实现快速高效的电子、离子传输过程是人们追求的目标,也是提高相关器件性能的核心技术问题。

与传统块体材料相比,量子点(零维纳米材料)的小尺寸、大比表面积、高的表面原子比例意味着材料与电解液的充分接触以及更短的离子扩散距离,堪称理想的电极材料。然而,将量子点应用于电化学的研究结果大多并不理想,这与常见量子点材料电化学活性差、表面有机配体包覆以及粒子间界面电阻较高密切相关。

赵志刚课题组和耿凤霞课题组针对这一问题进行研究,在氧化钨量子点制备及其电化学应用方面的研究取得突破进展。他们采用钨基金属有机配合物作为前驱体,单一脂肪胺为反应物及溶剂,获得尺寸均一,可单分散于有机溶剂的纳米晶,并观察到较强的量子尺寸效应,解决了氧化钨量子点难以获得,必须依赖于晶格模板(硅胶、分子筛)来制备的难题。

研究人员进一步通过简单的配体交换,使量子点在充放电与电变色测试方面,展示出大大优于非零维氧化钨以及其他无机电变色材料的电化学性能。未来有望极大地拓展量子点材料在超快响应电化学器件领域的应用。

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