华中科技胡先罗超快储钠的TNb2O5碳纳米纤维膜用于柔性电容器

　　为了满足下一代便携式和可穿戴电子产品小型化和多样性的发展需求，相应的电源装置需要满足柔性、轻便和廉价的特点。柔性电源除了要求具有优异的机械特性外，还应具有较高的比容量、稳定的倍率性能以及良好的循环性能，从而使电子产品工作时间更长，充电时间更短。近年来，柔性超级电容器(SCs)和锂离子电池(LIBs)的研究取得了很大的进展。然而，它们的广泛应用仍然受到一些缺点的限制。混合钠离子电容器(NICs)因其兼具电池和超级电容器的优点以及钠资源的低成本而受到广泛的关注。然而，负极中Na+的缓慢扩散阻碍了NICs的进一步大规模发展。为了改善电池型负极的Na+输运动力学，人们广泛致力于纳米结构电极的合理设计，以及开发具有合适且丰富的储Na+通道的新型材料。
　　近日，华中科技大学胡先罗教授课题组采用简单的静电纺丝方法以草酸铌(V) (Nb(C2O4H)5)为铌前驱体，聚丙烯腈(PAN)为碳源，正硅酸四乙酯(TEOS)为模板前驱体，制备了大尺寸自支撑介孔T-Nb2O5/碳纳米纤维薄膜(m-Nb2O5/CNF)。经过热处理后的前驱体纳米纤维及其后续在合成的m-Nb2O5/CNF样品中，产生了许多介孔网络。所获得的m-Nb2O5/CNF薄膜具有互连的三维网络结构、丰富的介孔、结构稳定性和较高的柔性。这种多功能薄膜结构可以实现快速嵌入/脱出Nb2O5中的Na+离子。因此，m-Nb2O5/CNF薄膜电极在0.5C时具有287mAh g−1的比容量。即使在150℃的超高倍率下，可逆容量仍然高达172mAh g−1。
　　据文献报道，以Nb2O5为基础的负极材料用于储钠没有实现10,000次循环，而本研究制备的具有超快储钠和优异的循环性能的电纺丝纳米纤维膜可以达到。最后，基于m-Nb2O5/CNF负极和三维石墨烯骨架/mCNF正极构建了柔性NIC器件，并展现了优异的电化学性能。相关研究成果以＂Mesopore-Induced Ultrafast Na+-Storage in T-Nb2O5/ Carbon Nanofiber Films toward Flexible High-Power Na-Ion Capacitors＂为题目发表于Small上。
　　论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.201804539
　　作者简介：
　　胡先罗 现任华中科技大学材料科学与工程学院教授、博士生导师；国家优秀青年科学基金获得者（2015年）、教育部＂长江学者奖励计划＂青年学者（2017年）、教育部新世纪优秀人才（2012年）、科睿唯安（原汤森路透）交叉学科全球高被引科学家（2018年）。2004-2007年就读于香港中文大学并获博士学位，2007-2008年在香港中文大学从事博士后研究，2008-2009年获日本学术振兴会（JSPS）奖励金资助在日本国立物质材料研究所（NIMS）任JSPS博士后特别研究员，2009年8月全职回国到华中科技大学工作。
　　主要从事电化学储能材料与器件（锂／钠离子电池、超级电容器）研究。在Chem. Soc. Rev.、Nat. Commun.、Adv. Mater.（5篇）、Adv. Energy Mater.（5篇）、Energy Environ. Sci.（2篇）、Adv. Funct. Mater.（2篇）、Angew. Chem. Int. Ed.（2篇）、Nano Lett.、ACS Nano、Nano Energy、Adv. Sci.等国际著名学术期刊上发表学术论文160余篇，Web　of　Science引用12200余次，H-因子56，其中25篇第一作者或通讯作者论文入选ESI高被引论文，5篇入选ESI热点论文，1篇入选2015年度中国百篇最具影响国际学术论文。主持科技部863重大项目、国家自然科学基金、教育部新世纪人才等科研项目等10余项。获国家自然科学二等奖（3/5)、教育部自然科学一等奖(3/8)。
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