三鸟:路易斯酸热诱导改性Li5FeO4
李孟修, 毛佳辉, 倪江锋, 李亮
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100189
铁酸锂(Li5FeO4)是一种极具前景的锂离子电池正极预锂化添加剂,但其易与空气中的二氧化碳和水分发生副反应而导致失效。针对这一问题,本研究提出了一种基于PF5热诱导改性的高效路易斯酸再生策略。该策略可有效去除Li5FeO4表面惰性杂质,并原位构建Li3PO4与LiF的复合包覆层。再生后的Li5FeO4表现出优异的分散性、空气稳定性和电解液界面相容性,能有效抑制浆料凝胶化和界面副反应。当添加1.5% (wt)再生Li5FeO4时,LiFePO4正极在200次循环后仍保持135.0 mAh g−1的容量和95.3%的保持率;而对照组(未添加Li5FeO4)仅保留113.7 mAh g−1容量(保持率92.2%)。该研究为Li5FeO4的实际应用提供了新思路,将在长循环锂离子电池领域获得广泛应用。
关键词: 锂离子电池, 正极预锂化, Li5FeO4, 路易斯酸, 再生
纳米石榴固体电解质粉体在聚合物电解质中的均匀分散
吕寒梅, 陈昕, 孙麒富, 赵宁, 郭向欣
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202305016
固态锂电池(SSLBs)因采用金属锂负极和固体电解质,具有提高能量密度和安全性的潜质。固体电解质作为固态锂电池的关键材料,对电池性能有重要影响。其中,聚合物-石榴石型复合固态电解质因结合了聚合物电解质的易加工性以及石榴石电解质的热稳定性和高离子电导率的优点,在固态电池规模化制造中具有良好的应用前景。然而,由于纳米固体电解质粉体的表面能高、与有机物的界面兼容性差,导致纳米锂镧锆氧颗粒在聚合物基体中容易发生团聚,进而导致复合电解质的离子电导率降低。本工作引入硅烷偶联剂3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)对Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 (LLZTO)的表面进行改性,旨在改善LLZTO颗粒在溶剂和聚合物基体中的分散性。LLZTO纳米颗粒表面的羟基与GPTMS分子反应形成共价键,在颗粒表面形成一层厚度约5 nm的GPTMS修饰层。GPTMS中具有亲脂性的环氧基团,使改性后的LLZTO纳米颗粒(LLZTO@GPTMS)在有机溶剂中均匀分散。粒度分布实验表明,LLZTO纳米颗粒的分散性与溶剂的极性呈正相关。采用均匀分散的LLZTO悬浮液,制备的PEO: LLZTO复合电解质的室温离子电导率可以达到2.31 × 10−4 S∙cm−1。使用优化后的PEO: LLZTO@GPTMS电解质组装的锂对称电池以及以LiFePO4 (LFP)为正极、金属锂为负极的SSLBs均表现出更长的循环寿命。此外,GPTMS的修饰有助于LLZTO纳米颗粒在聚乙烯(Polyethylene,PE)隔膜上的均匀涂覆。采用LLZTO@GPTMS涂覆PE隔膜的LFP|Li电池比采用未修饰LLZTO涂覆PE隔膜的电池展现出更优异的循环稳定性。结果表明,GPTMS能够有效提高LLZTO纳米颗粒在有机溶剂和聚合物基质中的分散性,对其他有机-无机复合材料体系具有指导意义。
关键词: 固态锂电池, 石榴石型电解质, 复合固体电解质, 硅烷偶联剂, 纳米粉体分散
废旧棉织物基多孔炭材料的制备及其吸性能
朱倩倩, 徐丽慧, 潘虹, 姚程健, 赵红, 马楠, 施小淋, 沈子晗, 张伟俊, 王忠坚
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250040
以废旧棉织物为原料,氯化锌为活化剂,采用一步活化-炭化法制备具有丰富孔隙结构的废旧棉织物基炭吸波材料(CCF),并探讨了不同氯化锌质量分数对CCF吸波性能的影响。结果表明:氯化锌能够有效丰富CCF的孔隙结构,提高其吸波效果。在炭化温度为700 ℃(N2气氛下)、氯化锌质量分数为10%时制备的CCF-10的比表面积高达1 310 m2·g-1,其在厚度为2.0mm时的最小反射损耗达-35.02 dB,有效吸收带宽为5.6 GHz。
关键词: 生物质, 废旧棉织物, 炭材料, 吸波性能
掺杂调控的肖特基界面用于内建电场增强电磁吸收
刘天增, 兰笛, 张世杰, 王培, 张淑慧, 赵小苗, 梁笑微, 赵志伟
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100289
近年来,杂原子掺杂与内建电场(BIEF)的引入已成为增强电磁波(EW)吸收的关键策略。BIEF促进材料界面处离散电荷的重新分布,诱导空间电荷极化;而杂原子掺杂则进一步调节电子迁移率并引入内部缺陷。这些效应协同作用,显著提升了材料的电磁波吸收性能。本研究通过烧结与简易水热反应的组合工艺,在碳纤维(CF)表面沉积MoS2,构建出稳定的莫特-肖特基异质结。随后制备三种变体样品以探究杂原素掺杂与BIEF效应:MoS2包覆CF (CM)、N-MoS2包覆CF (CNM)及N-MoS2包覆P-CF (PCNM)。系统考察了杂原子掺杂对具有内部电场材料的吸收特性影响,以及N-MoS2含量对电场吸收性能的影响。值得注意的是,PCNM-1样品展现出卓越的电场吸收性能,这可归因于杂原子掺杂与BIEF之间的协同作用,结合了优化的材料组成。具体而言,PCNM-1在17.52 GHz频率下以1.2 mm厚度实现-45.76 dB的反射损耗(RL)优化值,同时具备4.0 GHz的有效吸收带宽(EAB)。雷达截面积(RCS)模拟进一步证实了其卓越性能。
关键词: 内建电场, 杂原子掺杂, 设计策略, 组分, 复合策略
从经典力学出发理解微观粒子的粒二象性和量子化
杨翠翠, 商波, 陈效华, 田维全
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202407066
有质量微观粒子的“波粒二象性”和“量子化”等是初学量子化学过程中必须理解但又难以理解的基本概念。本文以电子的能量方程和动量算符出发讨论微观粒子的波粒二象性、运动空间的限域化和能量的量子化,推理得出限域导致量子化的结论。
关键词: 微观粒子, 能量方程, 波粒二象性, 动量算符, 势场作用, 运动量子化
用于电磁干扰屏蔽和电磁吸收的柔性电磁防护材料的进展与挑战
毛盛棣, 苗瑞丰, 兰笛, 张世杰, 周继光, 刘勋, 杜苏轩, 赵志伟, 吴广磊
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100279
无线局域网(WLAN)和第五代移动通信(5G)的快速发展,使得高效电磁防护(EMP)材料的研究备受关注。然而,早期EMP材料往往优先考虑电磁衰减效率而忽略了机械柔性,这限制了其在可穿戴电子产品、软体机器人和智能传感系统等新兴领域的应用。因此,柔性EMP材料的开发势在必行。本文将柔性EMP材料系统地分为柔性电磁干扰(EMI)屏蔽材料和柔性电磁波吸收(EWA)材料,并根据不同的材料体系和设计策略进一步细分。基于导电聚合物、碳基纳米材料、MXene和金属复合材料等不同基底的柔性EMI屏蔽材料,因其高屏蔽效能(SE)和高柔性而备受关注。薄膜结构已被广泛应用于EMI屏蔽和电磁波吸收系统,本文也对其作用进行了介绍。随后,人们系统地介绍了具有多种结构设计的柔性电磁屏蔽材料,包括聚合物基复合材料、海绵、泡沫和气凝胶。本文全面阐述了柔性电磁屏蔽材料和电磁屏蔽材料,解释了近期研究成果的机理和材料分类,并探讨了其设计思路对下一代柔性电磁屏蔽材料的意义。
关键词: 柔性电磁保护, 保护机制, 设计策略, 复合策略, 多功能
基于理论计算指导的FeCo合金泡沫设计合成及其在2.0–8.0 GHz范围内的吸性能研究
胡波, 陈言轶, 陈永政, 王璇, 韩喜江, 杜耘辰
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100269
在中低频段(2.0–8.0 GHz)实现薄涂层条件下的高效电磁(EM)波吸收仍然是一项重要挑战。本文系统研究了实现中低频电磁波吸收所需的电磁参数,并利用CST Microwave Studio软件对目标参数如何通过微观结构设计实现进行了建模与模拟。结果表明,提高相对介电常数实部(εr′)和相对磁导率实部(μr′)有助于在减小涂层厚度的同时实现中低频电磁波吸收。此外,CST模拟结果显示,在相同材料体系及相同体积分数条件下,增大吸波材料的比表面积能够有效提升εr′。在上述理论指导下,成功制备了具有可控比表面积和高磁导率的FeCo立方体、FeCo颗粒及FeCo泡沫。实验结果表明,比表面积的增加可显著提高εr′,从而促进低至中频电磁波吸收性能的提升。最终,FeCo泡沫在C波段实现了3.2 GHz (4.8–8.0 GHz)的有效吸收带宽(EAB),对应涂层厚度为2.0 mm;在S波段实现了1.5 GHz (2.1–3.6 GHz)的有效吸收带宽,涂层厚度为4.0 mm。本研究为先进中低频电磁波吸收材料的理性设计提供了重要理论依据与设计思路。
关键词: 电磁波吸收, 微观结构设计, FeCo泡沫, 宽频吸收, 比表面积
共价有机框架衍生的Fe3C/NC/TiO2异质结构用于高性能电磁吸收
毛双双, 罗驹华, 韩冰洁, 时家欢, 谷俞稼
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100290
异质结构设计是协同提升电磁波吸收材料性能的关键方法。然而,制备兼具高吸收强度与宽带响应的共价/金属有机框架(COFs/MOFs)衍生的复合材料,仍面临着重大挑战。本研究通过溶剂热法和高温碳化法成功制备了Fe3C/NC/TiO2复合材料。异质结构形成的内建电场实现了多重损耗机制的协同作用。样品的吸收性能随成分的变化呈现先升后降的趋势,在2.57 mm匹配厚度下取得-55.79 dB的最小反射损耗值,有效吸收带宽达5.44 GHz (10.40-15.84 GHz)。优异的性能源于界面极化、磁损耗与介电损耗等多重机制的协同效应,共同提升了阻抗匹配与损耗能力。密度泛函理论表明,这两种材料本质上都是导电的。在形成异质结构后,电荷密度差分析揭示了电荷转移,表明它们之间的内建电场促进了电子传输。本研究提出了以MOFs/COFs衍生物为核心的合成策略,为设计具有强吸收和宽频带特性的高性能电磁波吸收材料提供了新思路。
关键词: 金属有机框架, 共价有机框架, 电磁波吸收, 宽带, 密度泛函理论

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