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无机化学学报 2019年第9期35卷 1521-1534页

作者：熊威冯建勇马为民赵劲李朝升邹志刚南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心环境材料与再生能源研究中心南京210093 南京大学现代工程与应用科学学院南京210093 上海师范大学生命科学学院上海200234 南京大学化学化工学院配位化学国家重点实验室南京210023 南京大学物理学院江苏省纳米技术重点实验室南京210093

基于无机材料-微生物复合半人工光合系统是在自然光合作用和人工光合作用研究进展到一定阶段,为克服各自的缺陷,实现微生物与无机材料优势互补而发展出来的一种研究体系。该体系的主要优势是将微生物的催化选择性与无机材料的光响应性... 详细信息

基于无机材料-微生物复合半人工光合系统是在自然光合作用和人工光合作用研究进展到一定阶段,为克服各自的缺陷,实现微生物与无机材料优势互补而发展出来的一种研究体系。该体系的主要优势是将微生物的催化选择性与无机材料的光响应性结合起来,旨在解决人工光合作用体系催化选择性差的问题。目前,可以通过光催化剂-微生物复合和电极-微生物复合来实现基于无机材料-微生物复合的半人工光合作用。本文围绕基于无机材料-微生物复合的半人工光合作用,依次从半人工水氧化、半人工光合还原和材料-微生物界面等方面做了系统的阐述,重点介绍基于电极-微生物复合的半人工光合体系研究进展,对基于无机材料-微生物复合的半人工光合作用的领域现状做了分析和总结,并且对该领域的前景进行了展望。

关键词：无机材料人工光合微生物光催化生物催化

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电化学能源转化与存储过程中的反应与传递调控研究

电化学能源转化与存储过程中的反应与传递调控研究

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第33届全国化学与物理电源学术年会

作者：张会刚南京大学固体微结构国家重点实验室现代工程与应用科学学院人工微结构协同创新中心能源系

采用电化学方式进行能源转化与存储具有许多传统热化学不具备的优势,通过电能的输入实现化学反应转化,可以有效的控制反应速率。电化学在能源存储效率高于其他类型的储能方式,因此电化学能源存储和转化过程备受关注,成为能源化工过程中... 详细信息

采用电化学方式进行能源转化与存储具有许多传统热化学不具备的优势,通过电能的输入实现化学反应转化,可以有效的控制反应速率。电化学在能源存储效率高于其他类型的储能方式,因此电化学能源存储和转化过程备受关注,成为能源化工过程中的热点领域[1-3]。新颖的材料和技术不断出现,电化学能源存储和转化过程的效能也得到了大幅度提高。然而,电化学能源转化与存储过程中反应与传递耦合,其中传递既有气液固三相过程(如电催化水分解过程),又有固相离子专递和电子导电问题。这些传质通常会限制反应过程,成为能源化工过程的关键控制因素,但是从传递角度思考能源化工问题相对较少受到关注。本文以锂基充电电池和电解水为对象,研究和设计离子和电子在电化学能源转化存储过程中的离子和电子传递过程,通过调控二者的反应于传递过程,实现电解水和电池性能的优化提高。本文具体通过Li-S电池正极传递过程调控,负极金属锂的调控生长为例,阐述传递过程的重要作用。锂硫电池能量密度很高,但是正极中硫在充放电过程中产生可溶性的多硫化物,容易扩散到负极导致效率降低,本研究中从仿生过程出发[4],设计了一个抑制扩散,提高反应催化过程双极性结构,通过外壳层的极性材料吸附多硫化物,内壳层的极性结构固定硫,实现了高性能硫正极循环。在负极金属锂方面,本研究提出了通过调控金属锂成核过程[5],诱导金属锂以相对安全的方式生长,金属锂容易形成枝晶,尤其是在电极隔膜界面形成枝晶,刺穿隔膜导致短路起火。本研究从充放电过程中多物理场分布除非,提出反向抑制导致枝晶在隔膜处优先生长的调控机制[6]。

关键词：锂电池电解水反应与传质锂金属负极锂硫电池

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锂硫电池正负极结构设计与反应传递过程研究

锂硫电池正负极结构设计与反应传递过程研究

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2019年第四届全国新能源与化工新材料学术会议暨全国能量转换与存储材料学术研讨会

作者：吴雯露濮军张会刚南京大学现代工程与应用科学学院能源系人工微结构协同创新中心固体微结构国家重点实验室

锂硫电池具有较高的能量密度,是最有潜力取代传统的锂离子电池的高比能二次电池。然而硫正极长期循环稳定性受到了几个关键因素的限制:例如,充放电产物都是电子绝缘体,导电性限制了能量密度的发挥,中间相多硫离子的溶解,容易扩散到负极... 详细信息

锂硫电池具有较高的能量密度,是最有潜力取代传统的锂离子电池的高比能二次电池。然而硫正极长期循环稳定性受到了几个关键因素的限制:例如,充放电产物都是电子绝缘体,导电性限制了能量密度的发挥,中间相多硫离子的溶解,容易扩散到负极形成"穿梭效应",降低了电池的库伦效率和循环稳定[1-5]。本项目在不牺牲电池整体单位体积或者质

关键词：锂硫电池硫正极传递过程

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掺杂调控电子结构提高过渡金属催化制氢活性

掺杂调控电子结构提高过渡金属催化制氢活性

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中国化学会2019电催化与电合成国际研讨会

作者：张会刚周清稳南京大学现代工程与应用科学学院固体微结构国家重点实验室人工微结构科学技术协同创新中心

氢气一种清洁能源,氢气生产是未来氢能经济的基石。电解水制氢过程目前仅占4%的氢气生产总量,原因是能耗高,产生的氧气经济性不高,贵金属增加了成本。本研究以过渡族金属磷化物为廉价的析氢催化剂,在材料纳米结构上调控形貌,采用掺杂技... 详细信息

氢气一种清洁能源,氢气生产是未来氢能经济的基石。电解水制氢过程目前仅占4%的氢气生产总量,原因是能耗高,产生的氧气经济性不高,贵金属增加了成本。本研究以过渡族金属磷化物为廉价的析氢催化剂,在材料纳米结构上调控形貌,采用掺杂技术调控催化剂电子结构,使氢在催化剂表面吸附接近贵金属铂的吸附状态,从而降低材料成本。结合理论计算发现N原子掺杂取代P位点,能够有效的调控CoP活性位点中桥位Co上的电荷,导致d带中心位移,降低了H在桥位的吸附。第二,本研究将阳极作为研究对象,采用Fe/Fe氧化还原对作为媒介,降低阳极电位,辅助HS吸收反应再生Fe/Fe氧化还原对,从而实现连续生产,由于HS是高污染气体,大量存在于煤炭和石油化工工业中,需要耗能处理。本研究提出的材料微结构和工艺调控方法,大幅降低了制氢过程的能耗,同时回收了硫磺,节约了生产成本。

关键词：电催化制氢磷化钴氮掺杂硫化氢

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基于宽带消色差超构透镜的彩色成像

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物理 2018年第6期47卷 379-381页

作者：王漱明李涛祝世宁南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室现代工程与应用科学学院人工微结构科学与技术协同创新中心

研究表明,人类从外界获取的绝大部分信息是通过眼睛得到的。丰富多彩的颜色使我们身边的事物可以彼此区分,也使我们的生活多姿多彩。如何得到对身边彩色世界的最优成像是人们一直以来的终极目标,也是光学研究领域的一个重要课题。然而,... 详细信息

研究表明,人类从外界获取的绝大部分信息是通过眼睛得到的。丰富多彩的颜色使我们身边的事物可以彼此区分,也使我们的生活多姿多彩。如何得到对身边彩色世界的最优成像是人们一直以来的终极目标,也是光学研究领域的一个重要课题。然而,我们制造光学元器件的光学材料或多或少存在着色散现象——材料的光学特性随波长变化而改变。这导致了光学元器件的色差现象。

关键词：彩色成像消色差光学元器件透镜宽带光学特性光学材料部分信息

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太赫兹表面极化激元

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物理学报 2017年第14期66卷 280-299页

作者：张学进陆延青陈延峰朱永元祝世宁南京大学现代工程与应用科学学院固体微结构物理国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093

作为束缚于表面或界面的电磁波与极性元激发的耦合模量子,表面极化激元是克服衍射极限的核心物理.在紫外、可见以及近红外波段,表面等离子极化激元展现出了亚波长特性,具有高分辨成像等应用,并发展成为"表面等离子极化激元亚波长光... 详细信息

作为束缚于表面或界面的电磁波与极性元激发的耦合模量子,表面极化激元是克服衍射极限的核心物理.在紫外、可见以及近红外波段,表面等离子极化激元展现出了亚波长特性,具有高分辨成像等应用,并发展成为"表面等离子极化激元亚波长光学"学科;在中红外波段,表面声子极化激元发挥着同样的作用.太赫兹波段曾是人类认识的空白区域,近三十年来得以高速发展,其战略意义重大.具有克服衍射极限能力的太赫兹表面极化激元同样是小型化与集成化太赫兹器件,以及太赫兹超高分辨成像的重要物理基础.近几年来,对以石墨烯为代表的二维材料的研究突飞猛进,诞生了"石墨烯表面等离子极化激元亚波长光学"这门学科,并贡献于太赫兹领域.本文对可在太赫兹波段工作的人工超构材料、掺杂半导体、二维电子气、二维材料、拓扑绝缘体等结构材料的表面极化激元进行了较为全面的总结与介绍,为研制克服衍射极限的太赫兹集成光子学器件提供可资借鉴的物理基础.

关键词：太赫兹表面极化激元二维材料近场光学

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基于线性成像系统的光学超分辨显微术回顾

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物理学报 2017年第14期66卷 119-132页

作者：胡睿璇潘冰洋杨玉龙张伟华南京大学现代工程与应用科学学院南京大学固体微结构物理国家重点实验室南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093

随着纳米科学技术的发展,如何打破光学衍射极限,将光学显微术的分辨本领推进到纳米尺度,已经成为光学领域的一个核心议题.在此背景下,过去的三十年间,发展了多种超分辨光学显微技术,并在生物、材料、化学领域取得了一系列令人瞩目的应用... 详细信息

随着纳米科学技术的发展,如何打破光学衍射极限,将光学显微术的分辨本领推进到纳米尺度,已经成为光学领域的一个核心议题.在此背景下,过去的三十年间,发展了多种超分辨光学显微技术,并在生物、材料、化学领域取得了一系列令人瞩目的应用.本文以衍射理论为线索,回顾各类基于线性成像系统的超分辨光学显微技术;对以固浸物镜、结构光照明、扫描近场光学显微术、完美透镜以及超振荡透镜为代表的超分辨光学显微技术进行综述,讨论各种技术的原理,对其特点、应用与局限加以总结,并对该领域的未来发展予以展望.

关键词：衍射极限空间频率超分辨

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氧气提升锂-氧气电池金属锂负极的稳定性和循环性能

氧气提升锂-氧气电池金属锂负极的稳定性和循环性能

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2019第二十次全国电化学大会

作者：杨金贵邱飞龙何平周豪慎南京大学储能材料与技术中心现代工程与应用科学学院江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室固体微结构国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心江苏省南京市 210093 南京大学储能材料与技术中心现代工程与应用科学学院江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室固体微结构国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心江苏省南京市 210093 日本国立产业技术综

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氧气提升锂-氧气电池金属锂负极的稳定性和循环性能

氧气提升锂-氧气电池金属锂负极的稳定性和循环性能

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中国化学会第二十次全国电化学大会

作者：杨金贵邱飞龙何平周豪慎南京大学储能材料与技术中心现代工程与应用科学学院江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室固体微结构国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心日本国立产业技术综合研究所

金属锂是已知最活泼的金属之一,具有超高的比容量(3860mAh·g-1)和最低的电势（-3.04V vs. SHE）。以金属锂和氧气为能量存储介质的锂-氧气电池有望取代传统的锂离子电池,在电气化运输和可穿戴电子设备领域有广泛的应用前景。然而,...

金属锂是已知最活泼的金属之一,具有超高的比容量(3860mAh·g-1)和最低的电势（-3.04V vs. SHE）。以金属锂和氧气为能量存储介质的锂-氧气电池有望取代传统的锂离子电池,在电气化运输和可穿戴电子设备领域有广泛的应用前景。然而,金属锂负极在循环时会有锂沉积不均匀和SEI不稳定等问题,导致枝晶生长和金属锂粉化,严重影响电池的稳定性和循环性能。

关键词：

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基于含氧化还原中间体聚合物电解质的长寿命锂空气电池

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物理化学学报 2017年第10期33卷 1925-1926页

作者：何平南京大学储能材料与技术中心现代工程与应用科学学院固体微结构国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093

锂氧电池又被称为锂空气电池，由于其理论能量密度是普通锂离子电池的5-10倍，因而受到了人们的广泛关注。目前研究发现大多数基于无水电解液的锂空气电池的相关报道都是采用干燥的纯氧做为正极活性物质，这严重阻碍了锂空气电池的真正... 详细信息

锂氧电池又被称为锂空气电池，由于其理论能量密度是普通锂离子电池的5-10倍，因而受到了人们的广泛关注。目前研究发现大多数基于无水电解液的锂空气电池的相关报道都是采用干燥的纯氧做为正极活性物质，这严重阻碍了锂空气电池的真正实用化发展。而要实现锂空气电池的高能量密度，其所需要的氧气应该来自于空气中，

关键词：锂离子电池空气电池聚合物电解质氧化还原长寿命中间体高能量密度正极活性物质

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