研究方向

5、新型能源材料与器件

发布时间:2017-03-16 00:00:00 阅读量: 来源:  作者: 
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主要研究内容固体材料储氢及应用研究、超级电容器及应用研究、发光材料及应用研究。

研究成果:

新型稀土-镁-镍系储氢合金电极材料制备技术与动力镍氢电池

新型稀土-镁-镍系储氢合金电极材料因具有容量高、易活化和动力学性能较好的特点,是高性能镍氢电池的重要候选关键材料,但其目前应用的主要技术瓶颈是电化学循环稳定性以及电池储存的自放电性能比较差,同时合金制备时的镁含量控制也是一个关键问题。通过承担国家自然科学基金和863计划项目,初步搞清了合金化元素作用机制和微观组织调控规律,使新型稀土-镁-镍系储氢合金电极材料的综合电化学性能大幅提高。获得国家“863”计划、国家自然基金项目、企业技术研发项目资助,发表SCI收录论文50余篇,EI收录论文20篇,核心期刊10篇,获得发明专利1件。

高储氢容量轻质合金储氢材料的基础研究

固态储氢材料的储氢是通过化学反应或物理吸附将氢气储存于材料中,其能量密度高且安全性好,被认为是最有发展前景的一种氢气储存方式。由轻元素构成的轻质高容量储氢材料,其理论储氢容量均达到5wt% (质量分数)以上,这为发展新型储氢材料与应用的突破带来了希望。基于高熵合金设计思想,用非平衡制备技术合成出具有简单相结构组成的含镁轻质高熵合金,发现其组织的热稳定性比较高,这为进一步设计和研究新型合金体系的储氢行为奠定了基础;提出通过合金化设计和控制制备条件,获得在结构上具有有序-无序转变的合金,通过深入分析原子对势的结合能以及多面体间隙周边的原子配位,研究氢致相变的机理,开发储氢性能好的低成本Ti基BCC型结构的储氢合金。

金属氧化物/多孔载体复合电极材料的研究

采用简单化学沉淀方法制备了基于多孔载体的Ni、Co氧化物电极材料(是已报道的最高比容量);揭示了Ni、Co氧化物分散性、电导率对于超级电容性能的影响规律;发现了Ni、Co氧化物电极材料性能控制的关键性因素。获得“973”前期研究项目、国家自然基金项目资助。论文发表在Chem Commun (IF:6.378),被引126次;Journal of Power Sources(IF:4.675,SCI一区论文),被引77次,入选ESI高被引论文。

双金属氧化物超级电容器电极材料的研究

阐明了双金属氧化物中两种组成元素对于电极过程的贡献;提出了双金属氧化物复合电极材料的设计原则;设计制备了双金属氧化物复合材料,使其兼备了高比容量、良好的倍率性能和优异的循环稳定性,成为一类性能优异的新型氧化物电极材料。获得国家自然基金项目、973计划前期研究专项资助,发表SCI收录论文10余篇,SCI一区论文6篇。

分级多孔碳材料双电层电容的研究

针对分级多孔碳材料研究了其比容量与孔径大小、孔径分布、比表面积、孔容、微/介孔率五个孔参数的函数关系表达式,并对其表达式的适用性进行具体的实验验证,对出现的偏差进行科学的解释;得出的分级多孔碳比容量与孔参数之间的理论关系式,可以为进一步研究碳材料在超级电容性能的实际应用提供理论依据和技术支持。获得国家自然基金项目资助,发表SCI收录论文10余篇。获得国家发明专利1项。

计算材料学

研究了H2分子在M-N-H系及钙钛矿型ABO3、NaAlH4等储氢材料表面的解离及其吸附过程;发现了催化元素对表面吸附活性的催化机理;建立了吸附活性、吸附位置与晶体结构、电子结构的关系;获得甘肃省高校科研业务费项目资助,发表SCI收录论文6篇,EI收录论文2篇。