导电 - 江苏先丰纳米材料科技有限公司|高品质石墨烯,黑磷,碳纳米管,等纳米材料制造商和技术服务商

工业石墨烯导电

石墨烯的每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道电子形成π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯优异的导电性。石墨烯是目前已知导电性能最出色的材料，常温下石墨烯电子迁移率超过15000cm2/V·s，比碳纳米管或硅晶体还高，而电阻率只约为10-6Ω·cm，比铜或银更低，是世界上电阻率最小的材料。这些优异的性能使石墨烯在高性能电池、超级电容、微纳机电器件及复合材料诸多领域都有潜在应用。

应用案例1：导电印染

先丰客户将导电浆料印刷在织物表面，制成微发热印染制品，12V低电压通电90s发热40-43度。

应用案例2：能源电池

在理论上石墨烯电极可能有超过石墨两倍的比容量。如果将石墨烯和炭黑混合后作为导电添加剂加入锂电池可以有效降低电池内阻，提升电池倍率充放电性能和循环寿命。先丰客户将石墨烯粉体添加到电池的正极和集流体中，放电容量提升8%，电极电压显著提升。

应用案例3：防静电电缆绝缘皮

先丰客户将少量石墨烯添加到PP塑料制成电缆外层绝缘皮，达到了防静电效果，耐磨防腐性能也有所提升。

钠离子电池负极专用材料推荐

钠离子电池（SIBs）是一种新型的高能量密度电池。早在20世纪末80年代初，与锂离子电池同期，SIBs的研究就已经开始。但是由于锂离子电池发展迅速，更多的研究重点都集中在锂离子电池上，钠离子电池并没有得到很好的发展。如今由于锂资源缺乏，又使钠离子电池的研究重新获得关注。钠离子电池具有高能量密度、低成本、资源丰富等优点被认为是锂离子电池的理想替代品，目前国内外的科研机构和企业纷纷加入钠离子电池的研究和开发中。

SIBs也是由正极材料、负极材料、电解质和隔膜等关键部件构成，其中负极材料是人们研究的焦点，近年来相关报道逐年增加。负极材料对钠离子电池性能和循环寿命具有重要影响。据悉，不同的负极材料对应着不同的储钠方式，不同的储钠方式又影响钠电池的储能密度、功率密度、循环稳定性等。因此，负极材料是决定钠电产业化进程快慢的关键因素之一。

SIBs负极材料极主要分为五种类型：碳基材料、钛基材料、合金材料、有机化合物类、其他体系，其中碳基材料的技术成熟度最高，资源丰富，有望率先实现产业化。根据碳原子的微观结构，碳基负极材料分为石墨类材料、无定形碳材料、纳米碳材料。

一、石墨类

石墨具有高结晶度、规则的层片状结构和优良的导电性能，适合锂离子在层间进行脱嵌。同时原材料丰富易得，价格也比较低廉，因此成为众多研究者关注和开发的热点。与碱金属离子不同，钠离子在碳酸酯类溶剂中难以对石墨层间进行有效嵌脱，这主要是石墨层间距小（0.335 nm），不适于体积较大的Na+进行脱嵌，因此，在锂离子电池中广泛应用的石墨负极，在碳酸酯作溶剂的钠离子电池中难以使用。近年来，研究人员通过一些改性手段扩大石墨层间距，使其具备一定的容量取得了相关进展。石墨经改性后能够具备一定的储钠容量，并且具有很好的循环稳定性和倍率性能，为石墨材料在SIBs中的应用带来了希望。然而这些改性方法带来的一个共性问题就是比表面积大，造成首次不可逆容量很大，这是改性石墨材料需要解决的关键问题。

二、无定型碳材料

无定形碳材料具有大的层间距和无序度，有利于Na+离子的脱嵌，是人们研究最多的一类负极材料。按照热处理石墨化难易程度，分为软碳和硬碳。软碳在2800°C以上能完全石墨化，硬碳在高温下也难以石墨化。软、硬碳差别在于微观结构中碳层的交联相互作用，根本取决于所用碳化前驱体的结构和形状。相对而言，软碳的制造成本较低，工艺易于控制，但比容量不及硬碳。硬碳的比容量较高，但首周效率往往较低，且其性能依赖于所用前驱体和处理工艺，产碳率较低。近十几年来科研工作者研究了很多具有大的层间距和无序结构并且有利于Na+脱嵌的无定型碳负极材料，这些研究证明了无定型碳材料的可逆容量、循环性能以及倍率性能都取得了较大的突破。

三、纳米碳材料

纳米碳材料主要有石墨烯、碳纳米管，这些电极储钠离子通常设计了两种机理，一为离子插层，二为缺陷（包括杂原子、边缘、空隙）的化学或物理吸附。相比较于离子插层，缺陷吸附通常有利于维持电极的结构完整以及快速的吸附、脱离，由于其较少地涉及相变或结构变化。

当前石墨烯复合材料作为SIBs的负极材料其纳米结构包含有片层裹覆式（活性材料被裹覆在石墨烯片层间）、三维密封式（活性材料被包裹以球形常见）、三明治或片层堆叠式。石墨烯作为支撑材料在复合电极中归纳为以下4大优势：1、大面积的二维石墨烯纳米片可以作为电化学活性材料生长和有效分散的基底；2、三维连续石墨烯框架进一步避免了活性分子的团聚；3、高导电性石墨烯支架构建了电子传输的快速通道，分级多孔纳米结构有利于快速的离子扩散；4、石墨烯层由于其强的机械性能，以及三维石墨烯框架中的介孔或纳米空隙，可以充当缓冲以减轻电化学反应前后的活性物质体积变化。简而言之，石墨烯复合电极材料有利于实现高容量、快充、长循环电池系统。

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Advanced Materials报道先丰MWCNT-OH助力水伏发电

水伏效应是一种通过纳米材料和各种形式的水（雨滴、波浪、流动水分的自然蒸发）之间的直接相互作用来发电的新兴技术。蒸发驱动的水伏效应是一个自发的、无处不在的过程，可以直接将周围环境中的热能转化为电能，而不需要额外的机械功，与其他效应相比显示出独特的优势。然而，由于其驱动力（蒸发或渗透）不明确以及不理想的反向扩散电流，此类装置的电流性能较差。2023年8月1日，Advanced Materials报道了一种基于水滴的毛细管渗透诱导水伏发电装置（WDHEG），其由带负电和带正电的材料形成的二极管状异质结组成。

检测结果表明，通过滴水在WDHEG上可实现连续发电，室温下单个装置的JSC（峰值电流密度）和VOC（开路电压）峰值可达到160 μA cm⁻²和0.7 V。由二极管类异质结产生的离子整流使JSC在运行1000秒后超过35 μA cm⁻²，累积电荷接近60mC cm⁻²。通过提高水温和扩大器件面积，电流在6 cm²时分别提高到400 μA cm⁻²和接近1 mA。该项研究所构建的异质结具有离子二极管的特性，可以产生离子整流，提高电流输出，为毛细管渗透诱导的发电机提供了一种新的结构设计。

文中制备的WDHEG由底部电极、水活性层和从下到上的顶部电极组成，并且使用玻璃作为基板，方便了发电机的制造和测试。值得注意的事，底部电极由羟基化多壁碳纳米管（MWCNT-OH，购买自先丰纳米）和PEDOT： PSS的混合溶液真空过滤得到，其具有良好的润湿性和亲水性，从活性层中渗出的多余水很容易被吸收和蒸发。

文献名称：Ion Diode-like Heterojunction for Improving Electricity Generation from Water Droplets by Capillary Infiltration

干货||4类用于锂电负极的新型碳纳米材料

电化学储能凭借高效、便捷、高比能量/比功率密度等优势，已成为新能源革命中的关键技术。电极材料作为电化学储能装置的核心，其性能好坏将直接决定储能器件的能量密度、功率密度、循环寿命等关键性能参数。碳纳米材料由于循环效率高、循环寿命长和安全性能好等优点，成为锂离子电池（LIBs）首选的负极材料。本期小丰整理了4类用于锂电池负极的新型碳纳米材料，一起看下~

1、石墨炔

石墨炔（GDY）是一种新型sp1和sp2杂化碳原子共存的二维碳的同素异形物，其中sp2碳原子在2D平面上保持π共轭，促进电子迁移；sp碳原子促进了碳骨架与金属原子之间的亲和力，从而提供额外的存储位点。此外，在GDY骨架中，由sp2和sp杂化碳形成的天然孔道不仅提供足够数量的存储位点，有效地稳定插入的金属原子，而且还提供了一些传输通道，以使离子在垂直于该方向的方向上平滑扩散。

实验证明，GDY具有中等的三角形孔和良好的储锂能力（理论比容量744 mAh g-1）及丰富的碳-碳三键（C≡C），还原能力强。目前基于GDY的电极的相关结构设计以及其在一系列储能装置中的应用研究已经取得了令人兴奋的进展，例如在锂离子电池，钠离子电池，锂/镁硫电池和超级电容器上GDY都表现出优异的性能。

2、多孔碳

多孔碳材料因其高比表面积、孔体积、低密度、化学稳定性好，尤其是多级孔尺寸等优点，在LIBs中获得了广泛的关注。多孔碳作为LIBs负极时，高比表面积的特点使其能结合更多锂离子，为LIBs提供高容量；多维复杂的孔洞结构为锂离子提供了有效的扩散通道和较短的锂离子扩散距离；空位、杂原子掺杂等缺陷可以作为储锂点位；在锂的脱嵌过程中体积膨胀/收缩的机械应力较小，循环稳定性好。因此，多孔碳常常表现出比传统石墨碳更好的电化学性能，被应用于锂离子电池、锂硫电池以及超级电容器上。

当前多孔碳材料的核心设计思路是开发能够有效负载更多的硫且提供更多的多硫化物的限制通道的结构，以提高硫的利用率的循环性能，如多孔、中空和核/壳结构。

3、石墨烯

石墨烯（Graphene）材料的结构特征决定了石墨烯材料的储锂行为。Graphene材料具有很高的储锂容量，开放的大孔结构也为电解质离子的进入提供了势垒极低的通道，可保证Graphene材料具有良好的倍率特性。Graphene比容量是石墨理论容的两倍，可直接用作LIBs的负极材料。研究人员认为，Graphene的高比容量主要源自于边缘大量缺陷的存在以及良好的导电性能，其电极薄膜电阻极低，仅为１Ω。

然而进一步的研究表明，Graphene用作LIBs负极材料存在循环寿命低的问题。近年来，为了提高石墨烯作为负极材料的性能，Graphene与过渡金属氧化物、硅基、锡基等材料复合制作成石墨烯基复合负极材料成为现在LIBs研究的热点，也是今后发展的趋势。

4、碳纳米管

碳纳米管（CNT）是由单层或多层同轴炭片层组成的“具有类似于石墨层状结构”的材料，这种微观结构使得锂离子的嵌入深度小、行程短及嵌入位置多（管内和层间的缝隙、空穴等），同时因CNT导电性能好，具有较好的电子传导和离子运输能力，因而可以作为LIBs负极材料。

然而采用CNT直接作为LIBs负极材料也存在不足之处，如第一次不可逆容量较大，首次充放电效率比较低；CNT负极缺乏稳定的电压平台，存在电位滞后现象等。为了提高CNT的使用效果，研究人员尝试制备SnO2/CNT、过渡金属氧化物/CNT、SiO2/CNT等复合负极材料，都成功的提高了CNT基电极材料的电化学性能，为大容量、高稳定的LIBs发展提供了可能的解决方案。

尽管过去几年各类新型碳纳米材料在LIBs负极研究中取得了巨大进展，但是在实际应用之前，仍有许多关键挑战需要克服，如提高首效，优化电极结构，实现低电压滞后和高体积能量密度等，仍需要继续探索！

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普鲁士蓝在催化、电池以及癌症治疗领域的应用

普鲁士蓝（Prussian Blue）即亚铁氰化铁，是一种配位化合物，最初被用作颜料和染料。近年来的研究发现，普鲁士蓝及其类似物（PBA）拥有一般MOFs比表面积大、孔隙率高的优点，在生物医药、临床治疗、催化和能源转换等领域都有广阔的应用前景，最近更是频繁登上各大顶刊。本期小丰整理了3篇普鲁士蓝的研究进展，一起了解下吧~

Adv. Mater:一步法合成Ni负载、空心核壳、硒掺杂特征的普鲁士蓝

通过引入多金属主元、阴离子掺杂和形貌构造，如核壳结构、空心结构、金属负载等，可以进一步提高普鲁士蓝类似物（PBA）的OER性能，但往往涉及复杂的多步合成路径。近日，Advanced Materials报道了研究人员通过低温热解前驱体/硒粉混合物，一步合成改性多级PBA催化剂。该产物具有独特的Ni负载、空心核壳、硒掺杂特征，在碱性介质中兼具优异OER电催化性能（电流密度10 mA/cm2时过电位为184 mV，优于商用RuO2材料）和稳定性。对比实验与DFT计算结果，证实“一石三鸟”策略能显著提高PBA的本征活性与有效活性面积。该项工作对PBA及其他MOF材料的成分与结构设计具有借鉴意义。

文献名称：Enhancing Oxygen Evolution Reaction Performance in Prussian Blue Analogues: Triple-Play of Metal Exsolution, Hollow Interiors, and Anionic Regulation. Advanced Materials, 2023.

Energy Storage Mater：Ba2+电化学原位嵌入普鲁士蓝提高其稳定性

解决普鲁士蓝类似物（PBA）结构不稳定且残留间隙/结晶水问题，可以提高其作为钠离子电池正极时的循环稳定性。近日，Energy Storage materials报道了研究人员基于对外来多价阳离子的合理选择和协同控制，开发了一种通过原位电化学插入反应设计[A]位取代的钠基正极的新方法，以提高PBA的结构稳定性并促进钠离子扩散速率。特别地，当电池在充放电过程中进行时，Ba2+可以通过原位电化学反应插入PBA晶格中，保持框架稳定性和防止残余水进入晶格。通过合理控制电解质中Ba2+的添加量，所制备的正极表现出显著增强的结构稳定性，150次循环后容量保持率为96.6%，即使在6C下也能提供83.41mAh g-1的容量。这项工作为开发钠离子电池中高性能正极材料的碱位替代策略提供了重要见解。

文献名称：Barium ions act as defenders to prevent water from entering prussian blue lattice for sodium-ion battery

Nat. Commun. ：具有分离活性位点的普鲁士蓝用于CDT治疗

化学动力学治疗(Chemodynamic therapy,CDT)借助于肿瘤微环境弱酸和H2O2过量的特性，利用Fenton或类-Fenton反应将弱氧化性的H2O2催化转化成强氧化性的 ‧OH，从而可用于肿瘤治疗。近日，Nature Communications报道了一种水氧化钴铁普鲁士蓝（CFPB）纳米框架，可从 H2O 中提供持续的、外部无能量的 ‧OH ，用于 CDT 和/或光热疗法（PTT）。值得注意的事，该项研究中制备的CFPB 纳米立方体和纳米框架都能从 H2O 中自供 O2、H2O2 和 ‧OH，其中纳米框架在产生 ‧OH 方面表现更好。模拟分析表明，CFPB 在催化水氧化、氧还原和 Fenton 类反应时具有分离的活性位点。制备的脂质体包覆 CFPB 纳米框架可用于治疗雄性肿瘤小鼠的可控水驱动 CDT。

文献名称：Prussian blue analog with separated active sites to catalyze water driven enhanced catalytic treatments

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纳米SnO2的 4个应用，只有1%的人全知道！

纳米二氧化锡（SnO2）材料作为一种重要的本征半导体氧化物，具有优异的光学性能、电学性能和化学稳定性，在气敏传感器、储能材料、催化等领域具有重要应用前景。本期小丰整理了SnO2的4种应用，一起看下~

传感

SnO2和其他半导体材料相比，对于低浓度气体具有较高的灵敏度，将其用于气体传感器使用时，在一般检测范围内，SnO2气敏元件的电阻率变化较大，输出信号强，因此SnO2基材料在气体传感领域具有一定的应用，目前已经被广泛用于SO₂、H₂S、CO和胺等许多有毒气体的有效传感。

电极

SnO₂具有较高的储锂容量，最先被用在锂离子电池。之后的研究发现SnO₂基复合材料也可作为太阳能电池使用。研究人员通过制备SnO₂纳米粒子、纳米晶体、纳米管、纳米板、纳米球、纳米线、量子点等构筑坚固的SnO2基负极，从而获得高库伦效率和高比容量的锂离子电池。最新的研究发现，黑色SnO₂纳米材料作为锂电负极具有1340 mA h/g可逆容量，远优于SnO2的理论容量极限（783 mA h/g），为高性能锂电负极材料的实际应用提供了可能。

催化

SnO₂的禁带宽度约为3.6eV，属于宽禁带N型半导体材料，同时具有丰富的表面晶格氧缺陷，极易被还原，这些特性使得SnO₂ 可被应用于光催化反应。另外，SnO2材料比表面积较大，具有优良的吸附性能，内外活性均较高，与污染物反应较快，因此常被用于污染物治疗、有机合成等领域。

电子传输

SnO₂具有高透明性、超高电子迁移率（＞200cm²·v^-1·s^-1）是一种优良的电子传输层材料，被广泛应用于各种光电器件中。在有机发光二极管（QLED）的制备中，SnO₂主要起到电子传输的作用，能够提高QLED的光电转化效率。此外，在钙钛矿太阳能电池中，SnO₂极有可能取代现在常用的电子传输层TiO2，并且SnO₂可在低温下加工，还具有合适的能带结构，有利于电子的高效提取和传输。

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为什么这个材料被称为顶刊利器？

钙钛矿（量子点）一直被称为“顶刊利器”，从2009年开始，Nature和Science上关于钙钛矿相关内容的文章逐年攀升，从目前看依然没有放缓的趋势，本期小丰给大家介绍钙钛矿量子点，看看它们为何成为顶刊宠儿~

钙钛矿（PSCs）材料最早应用于太阳能电池领域。2009年，日本科学家宫坂力等人首次报道了利用钙钛矿材料（如CH3NH3PbI3）制备的高效率钙钛矿太阳能电池，之后引起了广泛的关注和研究。在钙钛矿材料的研究中，钙钛矿量子点是一个重要的分支。钙钛矿量子点具有较小的尺寸和量子限效应，在光电应用中具有更好的性能。此外丰富的表面使得性能可调控范围大幅增加，许多新颖的光学、电学性能等应运而生。科研机构和企业都在致力于开发高效、稳定和可大规模制备的钙钛矿量子点材料，以推动其在光电领域的应用。

钙钛矿量子点有哪些优势呢？

与传统的镉基量子点不同，卤化物钙钛矿量子点的发光峰位调控不仅可通过改变尺寸实现，调节其卤素（即Cl、Br、I）比例亦可实现覆盖可见光的大范围光谱移动。此外，钙钛矿量子点制备相对简单，无需包裹构筑核-壳结构，对操作的要求相对低，且发光峰较其他量子点更窄。这些优点使得卤化物钙钛矿量子点迅速活跃于众多领域的应用中，一时间可谓“登上神坛”。

钙钛矿量子点的应用领域有哪些呢？

太阳能电池

而相比于块体钙钛矿，钙钛矿量子点还具有使用的溶剂环境友好、由于尺寸效应和高表面能保持相稳定、高缺陷容忍度等优点。因此，钙钛矿量子点可作为光转换层、界面层和添加剂，用于制备高效、稳定的太阳能电池。

显示

钙钛矿量子材料在胶体溶液状态的量子转换效率达到95%，做成量子点薄膜后也可高达90%。相比于比其他的材料，钙钛矿量子点的发光纯度极高，可用于制备高效的全彩LED。

生物成像

钙钛矿量子点材料出色的发光特性可以用于细胞成像，并用于体外肿瘤靶向。研究发现将钙钛矿量子点作为荧光探针进行免疫分析检测，实现了多种目标物的定量分析。

除了以上列举的3个应用外，钙钛矿量子点在激光、光电探测器以及生物医药领域都有涉及。目前，研究人员正在致力于提高钙钛矿量子点的稳定性，以扩大其实际应用范围。

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旋涂、喷涂专用银纳米线上线啦！

银纳米线是一种典型的金属纳米线，除具有银优良的导电性之外，还具有优异的透光性、耐曲挠性，因此被视为是最有可能替代传统ITO透明电极的材料。用银纳米线制备的柔性透明导电薄膜具有良好的透明性和导电性，被广泛应用于光电、柔性显示器件，如可折叠的手机、智能家居、可穿戴设备等。

目前，银纳米线主要通过喷涂、旋涂、丝网印刷、刮涂、喷墨打印等方法随机分布在柔性薄膜上得到透明导电薄膜。

旋涂法

旋涂法是实验室用液相蒸发制备较小尺寸（<100mm）膜层的常用方法，基本工艺及原理是将涂膜液滴在高速旋转的基材表面，涂膜液滴在离心力作用下摊平成膜。旋涂成膜工艺简单易行，能够制备极薄的膜层，是实验室常用成膜手段。

喷涂法

喷涂法是利用气流与喷涂液体相互作用，雾化喷涂液并将雾状液滴喷洒到基材的成膜方式。本质上喷涂法制备的液膜是由沉积在衬底表面的液滴随机占位、互相堆叠而成，其均匀性依赖于液滴落点位置的概率均匀以及液滴摊开后液饼内部的厚度均匀，一般认为喷涂成膜的均匀性不及旋涂膜层。

棒涂法

棒涂法通常使用丝棒作为涂布工具将涂布液在基材上摊平，不同型号的丝棒其绕丝直径不同，一种型号对应一个涂膜厚度，因此使用不同型号的丝棒就能改变成膜厚度，适用于制备大尺寸器件且可连续生产。此外，与旋涂法及喷涂法不同，棒涂法更适用于粘度较大的涂膜液。

以上3种方法中，旋涂和喷涂是实验室常用的两种制备银纳米线透明导电薄膜的方法，为了满足更多研究人员对银纳米线成膜性的要求，先丰纳米特别上新了5款旋涂、喷涂专用银纳米线产品，欢迎大家咨询购买~

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CEJ：基于离子液体和碳纳米管的柔性导电薄膜用于信息安全瞬态电子设备

瞬态电子学是一类新兴的功能电子学，旨在解决潜在的数据泄漏和信息盗窃等问题。为了实现瞬态技术与电子学的统一，2023年7月22日，Chemical Engineering Journal报道了研究人员将负载单壁碳纳米管（SWNTs）的高能离子液体（EILs）和CuO功能化多壁碳纳米管（MWNTs）组装在一起，制备了一种柔性导电高能薄膜。研究发现，EIL 与 SWNTs 之间的相互作用在保持SWNTs 高导电性的同时，还增强了薄膜的柔韧性。引入 CuO 功能的 MWNTs 可通过催化 EILs 燃烧来提高薄膜的引爆性能。因此，所获得的柔性导电高能薄膜具有良好的导电性（63.67 S/cm）、高能量释放（8037 kJ/kg）和高柔韧性（1000 次弯曲）。实验证实，柔性导电高能薄膜可以满足低压工作和高压自毁的要求，替代传统电子器件中的电路。所制备的瞬态芯片能在 10 毫秒内点燃，并在 0.7 秒内完全自毁。

文章题目：Flexible conductive energetic film based on energetic ionic liquids and carbon nanotubes for information security transient electronic

期刊名称：Chemical Engineering Journal ( IF 15.1 )

引用的先丰产品：超高纯单壁碳纳米管（编号XFS16）羟基化多壁碳纳米管（编号XFM15）

PANS：调节阴极表面羟基化学实现卓越的钾存储

氟磷酸钒钾（KVPO 4 F）是钾离子电池的理想阴极材料，然而使用电化学不活泼的粘合剂和多余的集流器会导致其电化学性能低下和能量密度低。2023年7月17日，PANS报道了研究人员开发了一种可扩展且经济高效的纤维素衍生 KVPO 4 F 自支撑电极的合成方法，该电极具有特殊的表面羟基化学性质、三维多孔导电框架以及超柔性和稳定的结构。纤维素不仅是 KVPO 4 F/导电碳（碳纳米管）的柔性基底、孔隙形成剂和多功能粘合剂，还能增强 K 离子迁移能力。得益于特殊的羟基化学储能机制和电极结构稳定性，柔性独立 KVPO 4 F 阴极表现出了高倍率性能（电流密度从 0.2 C 到 10 C 增加 50 倍时，容量保持率为 53.0%）和高循环稳定性（在 5 C 倍率下循环 1000 次，容量保持率高达 74.9%）。这种电极设计和表面工程策略以及对钾存储机制的深入了解，为更好地设计电极以提高钾离子储能系统的性能提供了宝贵的指导。

文章题目：Regulating cathode surface hydroxyl chemistry enables superior potassium storage

期刊名称：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America ( IF 11.1 )

引用的先丰产品：多壁碳纳米管（编号XFM13）

AM、AFM报道介孔碳在电池应用的新进展！

介孔碳材料具有高的比表面积、优异的导电性、物理和化学稳定性、气液渗透性、孔结构可调控等优点，在能源存储和转换、催化、吸附分离等领域展现出了巨大的应用前景。本期整理了3篇介孔碳材料在电池领域的研究进展，一起了解下~

AM：中空介孔碳材料用作高性能锂电负极

2023年7月7日，Advanced Materials报道了一种通用的硅醇辅助表面浇铸方法，以各种介孔结构的二氧化硅作为硬模板，不同的亲水有机分子（例如糠醇，酚醛树脂，2-噻吩甲醇，多巴胺，酪氨酸）作为碳前驱体，包括那些允许杂原子掺入到碳中的有机分子，来合成中空结构的介孔碳材料（SCC-X-Y-Z，SCC代表surface-casting carbon；X代表所使用氧化硅模板的孔道结构类型、Y代表不同有机分子、Z代表有机分子在孔道内的填充率）。合成的介孔碳具有超高比表面积(2400 m2 g-1)、大孔体积(4.0 cm3 g-1)，孔径可精确控制在亚纳米尺度。固体1H MAS NMR和FT-IR光谱验证了官能化模板和碳前驱体之间增强的表面相互作用对于成功合成这种空心结构材料至关重要。以MCF-OH作为模板合成的SCC3-FA-50电极在0.1 A g-1下显示出高的可逆锂存储容量1460 mAh g-1，出色的倍率性能(5 A g-1下320 mAh g-1)以及优异的循环性能(在0.1 A g-1下循环100次后1583 mAh g-1)。这种硅烷辅助表面浇铸策略为制备具有特殊结构参数的介孔碳提供了新的见解和灵感，在能量存储和转化、催化、电子等领域具有广泛的应用前景。

参考文献

文献名称： Versatile Synthesis of Hollow-structured Mesoporous Carbons by Enhanced Surface Interaction for High-performance Lithium-ion Batteries

Nano Energy ：用于锂离子电池阳极的金属氧化物和金属负载介孔碳

金属氧化物和一些金属（如锡）是石墨的可行替代品，可用作锂离子电池阳极，但它们的低导电性和循环过程中的大体积变化限制其应用。将金属氧化物和金属纳米材料封闭在介孔碳（MC）中是一种有效的策略，但复杂的合成和纳米粒子聚集阻碍了它的应用。2023年10月26日，Nano Energy 报告了一种在介孔碳内室温合成金属氧化物和金属纳米粒子的简便、可扩展的通用方法。该方法已成功应用于 MC 载体中，实现了多种金属氧化物和金属纳米材料的均匀分布并防止了它们的聚集。这些纳米复合材料作为锂离子电池阳极时，结果表明最佳候选材料优于之前报道的系统。纳米复合材料在高负载电极（4 mg/cm2）和实用电压范围（< 2 V vs. Li+/Li）中得到了验证，显示出惊人的初始库仑效率（> 100%）和卓越的稳定性（在 0.2 A/g 条件下循环 250 次后达到 500 mAh/g），在相同测试条件下是商用石墨的 1.5-2 倍。该方法具有简便性、通用性和多功能性，因此可以装载各种不同的电池。

文献名称：Metal oxide- and metal-loaded mesoporous carbon for practical high-performance Li-ion battery anodes
AFM：CO2双向电解还原制备介孔碳用于锌离子电容器

锌离子电容器(ZICs)利用电池和超级电容器的优点，通过使用多孔碳来提供高能量和功率密度的能量存储，具有低成本、轻质、高导电性和良好的稳定性等优点。然而，调节碳的介孔结构（包括孔径和表面官能团）仍然是一个巨大的挑战，这对于ZICs的离子传输和电化学反应至关重要。2023年10月19日，Advanced Functional Materials报道了一种脱碳方法，通过简单的电化学过程将CO32-/CO2转化为结构可调节的富氧介孔(OMC)。

设计的OMC表现出216.6 Wh kg-1的卓越能量密度，15000次循环后性能保持率为90%。当组装在柔性ZIC中时，OMC表现出329.5 mAh g-1的高电容。DFT计算表明，具有两个相邻-OH官能团的Gr_pore2_C-OH_2.1是ZIC最活跃的位点。理论和实验结果证明了孔径和氧官能团对容量的协同效应遵循适度原则，确保了优越的赝电容氧化还原反应能力。这项工作展示了一种低碳足迹的CO2衍生介孔碳的方法，有助于开发环保的储能材料，并突显了CO2衍生碳在储能应用中的潜力。

文献名称：Bi-Directional Electrolytic Reduction of CO2 to Mesoporous Carbons with Regulated Structure and Surface Functional Groups for Zn-ion Capacitors

先丰纳米介孔碳材料汇总

产品编号	名称	特点
XFP03	有序介孔碳CMK-3	长条形
XFP04	氮掺杂介孔碳CMK-3	氮含量6.7%
XFP02	介孔碳CMK-8	立方结构
XFP12	介孔碳球	球形
XFP16	氮掺杂介孔碳球	氮含量3-4%
XFP14	氮掺杂介孔碳	长条形
XFP05	无序介孔碳	孔径50nm

如您想了解更多介孔碳的相关资料，可关注“先丰纳米”公众号，将您的要求发送到对话框，会有技术专家回复您，您也可以拨打电话025-68256996咨询~

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先丰纳米介孔碳，可用于电池、催化和吸附！

介孔碳材料具有高的比表面积、优异的导电性、物理和化学稳定性、气液渗透性、孔结构可调控等优点，在能源存储和转换、催化、吸附分离等领域展现出了巨大的应用前景。

应广大科研工作者的需求，先丰纳米从2009年开始一直致力于先进纳米材料的研发。自首个有序介孔碳CMK-3上新以来，公司不断推陈出新，相继推出了CMK-8、介孔碳球、氮掺杂CMK-3、氮掺杂介孔碳球、无序介孔碳等多个产品，为科研工作提供了强有力的支持。
不仅如此，先丰纳米的介孔碳材料还数次助力研究人员的成果登上Advanced Energy Material、Chemical Engineering Journal等顶级期刊，这些文章的发表充分体现了先丰纳米的产品得到了行业专业人士的认可和肯定。如2023年4月，Advanced Energy Materials 期刊报道了研究人员通过低给电子数（Donor Number，DN）的溶剂与锂盐和多硫化锂的相互作用，原位构筑了具有高稳定性、高离子导电率和自我修复功能的电极/电解液界面膜，阻止了后续多硫化锂的溶出，从根本上解决了锂硫电池中多硫化锂的穿梭问题。文章中选用了2种多孔材料碳（CMK-3和MCF-C）作为硫元素的载体，其中CMK-3购买自先丰纳米。

先丰纳米的多孔碳材料具有优异的物理化学性能，高比表面积、高孔容、良好的稳定性和可调的表面性质，目前已被广泛应用于电极材料（电池和超级电容器）、环保（污染物吸附）、催化（贵金属、金属氧化物）等领域。

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导电家族又添新成员：导电MOF来了！

近几十年来，金属有机框架材料（MOF）发展迅速，热度有增无减，是材料领域无愧的“流量明星”。然而由于MOF中金属离子通过与非氧化还原活性有机配体连接，且配体与金属原子之间无法共轭，造成大多数MOF载流子迁移率较差，电导率很低，严重地限制了它们的应用。

导电MOF发展

在过去的几年间，具有高载流子迁移率和出色电导率的MOF材料在全世界掀起了研究热潮，这种MOF被称为导电MOF。导电MOF的发展历史较为短暂，其从研究制备到应用仅有短短十几年，而近几年则是其发展的黄金时期。

导电MOF的出现，最早可以追溯到2009年，日本京都大学的Hiroshi Kitagawa教授课题组率先成功制备了Cu[Cu(pdt)2]材料，该材料在300 K的温度条件下表现出较高的电导率（约6x10-4 S cm-1）。之后，导电MOF材料迅速吸引了各类顶尖研究人员的注意，鲍哲南、Mircea Dinca等大牛纷纷展开研究。

2014年以后，导电MOF的研究进入快速发展阶段，材料种类得到极大的丰富，导电机理也开始被深入的研究，在电化学领域的应用逐渐得到重视。2015年，中国科学院化学研究所的徐伟和朱道本研究员报道了导电MOF Cu-BHT，其电导率达到了超高的1580 S cm-1，自此，导电MOF迎来了井喷式的发展。

结构

导电MOF多是由过渡金属离子和含有共轭结构的有机配体交联而成，其结构多样。目前导电MOF按照晶体结构不同可以分为2维（2D）和3维（3D）两类,其中2D MOF占据主体地位，3D导电MOF则较为少见，且多为有利于质子传输的结构。2D导电MOF具有规整的晶体结构和高的结晶度，能够归属于七大晶系，因此在结构上的优势更为突出。

应用

导电MOF材料兼备较高的电导率、较大的SSA、较丰富的活性位点以及较大的孔道结构等优势，与其他传统的储能材料如碳材料、金属氧化物材料等相比，更具结构上的优势，尤其在电化学储能相关领域中的应用愈来愈广，无论是在电催化，还是在可充电电池、超级电容器中，均展现出优越的电化学行为。

如Ni3(HITP)2是公认为的优秀的电容型材料，当其作为双电层电容器的电极材料时，在电流密度为0.05Ag-1时，展示出111 F g-1的质量比容量(SC)，而在2Ag-1的高电流密度下，其SC依然约为65Fg-1，说明Ni3(HITP)2具有良好的倍率性能。

研究发现CuTIB作为锂离子正极材料时，工作电压区间为1.5-4.1 V，在电流密度为50 mAh g-1时能够表现出262 mAh g-1的容量，并且这一电流密度下所对应的半电池的能量密度为616Wh kg-1，这比此前所报道的正极材料LiCoO2或LiFePO4 (~560 Wh kg-1)高出许多。

短短13年，各顶刊中不断出现导电MOF的成果，导电MOF迎来了爆发式的发展，无疑是材料界又一颗冉冉升起的新星，如果你也喜欢在新领域里做开拓者，那导电MOF将是一个极佳的课题，值得探索。

热电专用单壁碳纳米管

热电材料是一种能将热能和电能相互转换的功能材料，可以对能源利用过程中所产生的废热回收、进行二次利用，如环保型冰箱利用固体内部载体运动时吸收热量，实现制冷效果的功能材料。因此，热电材料被认为是新能源材料市场里最有竞争力的绿色新能源材料之一。

Seebeck系数是识别一种材料是否为性能良好的热电材料的重要参数。要获得好的热电性能，材料必须有高的Seebeck系数和电导率，并具有低的热导率。其中载流子浓度、载流子有效质量和温度都影响着塞贝克系数的数值。降低材料的载流子浓度，提高载流子迁移率可以获得高的Seebeck系数。

具有高导电率和高迁移率的的单壁碳纳米管（SWCNT）是一种很有潜力的热电材料。SWCNT的Seebeck系数与其电子结构有者很大的关系。众所周知，单壁碳纳米管的电子结构可以是半导体的或金属的，这取决于其“卷起矢量”。有统计研究显示，SWCNT中1/3是金属型的，而另外的2/3具有半导体电子结构。但由于SWCNT金属型和半导体型的占比很难去固定，造成不同批次生产的SWCNT的Seebeck系数出现差异，从而造成热电效果不稳定。

为了解决这个问题，先丰纳米经过多次技术攻关，推出了热电专用单壁碳纳米管！

编号：XFS29

参数：比表面积~1000㎡/g，Seebeck系数＞45 uV/K

直径：1-2 nm 纯度：>95% 长度：5-30 μm

如您对热电专用单壁碳纳米管有其他问题，您可以直接拨打电话025-68256996咨询~

新型中空结构的硅/碳（H-SiNS/C）纳米复合材料

2022年3月4日，Carbon报道了一种新型的中空结构的硅/碳（H-SiNS/C）纳米复合材料。在该复合材料中，大量微小的Si纳米颗粒被一个薄的介孔Si壳所包裹，而该介孔Si壳又被碳层所覆盖。在这个结构中，具有丰富内部空隙的介孔硅壳可以有效地适应体积变化，并缓解反复（脱）锂过程中的机械应力。碳层可以作为坚硬的物理机械支撑，进一步限制内部硅壳的膨胀/收缩，保证整个粒子结构的完整性。研究人员发现，由碳层构建的导电框架有利于电极的反应动力学以及硅的均匀体积变化，因此，H-SiNS/C纳米复合材料显示出高可逆容量（0.1 A g-1:~1670 mAh g-1）、优秀的速率能力（2 A g-1: >1150 mAh g-1）、高的平均库伦效率（∼99.8%）和卓越的循环稳定性。

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Matter：化学键转化直接驱动石墨炔表面的发电

2022年7月14日，著名期刊Matter报道了研究人员首次利用气体分子（H2O、NH3和HCl）穿过石墨炔孔道时发生的炔-烯互变作用实现高效电荷转移并发电。

材料的转化一直受到科学家们的高度关注和研究，特别是一些新概念、新现象和新科学的发现。近日研究人员发现H2O、NH3和HCl三种气体分子都能够使GDY中的化学键转化而产生电流，原因是它们中的O、N、Cl原子中的孤对电子能供电，而且本身又具有强吸电子性，容易脱离。这种源自化学键转换的独特电现象可能为新能源研究提供了一个尚未探索的新领域。在H2O分子的干预下，炔键的转化产生了可收集的感应电流，输出电压为58 mV，电流高达203 nA/cm2。此外该项工作还描述了多种系统，例如当使用NH3和HCl气体来取代湿气时，GDY薄膜可以产生可观的感应电流。该项工作的发现了具有特殊分子结构和化学键的GDY中的电现象，为能源形态多样化的发展开辟了一个新的方向，也为未来新能源的开发和实践提供了便利。

文章题目：Chemical bond conversion directly drives power generation on the surface of graphdiyne

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