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金屬納米結構儲能電池材料

2026-04-24 00:05:284211

據fuelcellsworks報道：燃ran料liao電dian池chi催cui化hua劑ji和he其qi他ta儲chu能neng電dian池chi電dian極ji材cai料liao的de研yan究jiu中zhong，工gong程cheng師shi們men希xi望wang能neng夠gou製zhi備bei多duo孔kong金jin屬shu薄bo膜mo，因yin其qi具ju有you更geng大da的de表biao麵mian積ji和he更geng高gao的de導dao電dian率lv以yi利li於yu化hua學xue反fan應ying的de進jin行xing。其qi中zhong具ju有you高gao導dao電dian率lv材cai料liao的de研yan究jiu挑tiao戰zhan性xing更geng大da。

康奈爾大學的化學家們發現了一種製備多孔金屬薄膜的方法，該法製備的金屬薄膜的導電性是以前方法的1000倍(bei)。研(yan)究(jiu)者(zhe)聲(sheng)稱(cheng)這(zhe)種(zhong)製(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)也(ye)適(shi)用(yong)於(yu)其(qi)他(ta)工(gong)程(cheng)領(ling)域(yu)如(ru)生(sheng)物(wu)醫(yi)學(xue)領(ling)域(yu)內(nei)不(bu)同(tong)金(jin)屬(shu)納(na)米(mi)結(jie)構(gou)的(de)製(zhi)備(bei)。他(ta)們(men)近(jin)些(xie)年(nian)的(de)研(yan)究(jiu)結(jie)果(guo)在(zai)自(zi)然(ran)材(cai)料(liao)雜(za)誌(zhi)3月18日一期上發表。他們通過一步混合熱處理法控製金屬薄膜的組成，納米結構和其他特征如導電性等，新的製備方法是以傳統的溶膠-凝ning膠jiao法fa為wei基ji礎chu進jin一yi步bu改gai進jin的de。一yi定ding量liang的de矽gui化hua合he物wu和he溶rong劑ji混hun合he，自zi動dong形xing成cheng具ju有you納na米mi孔kong結jie構gou的de蜂feng窩wo狀zhuang二er氧yang化hua矽gui。研yan究jiu者zhe們men所suo遇yu到dao的de難nan題ti是shi如ru何he將jiang加jia入ru金jin屬shu到dao納na米mi孔kong中zhong從cong而er使shi其qi具ju有you導dao電dian性xing。大約10年前，Wiesner研究小組與康奈爾大學燃料電池研究所合作，試圖用溶膠-凝膠法製備催化劑以提高燃料分子的導電性。他們需要能夠傳遞大電流的材料，但是加入超出一定量的金屬便會破壞溶膠-凝膠法的製備過程。西北大學的研究員Warren想(xiang)到(dao)用(yong)氨(an)基(ji)酸(suan)將(jiang)金(jin)屬(shu)原(yuan)子(zi)加(jia)到(dao)二(er)氧(yang)化(hua)矽(gui)分(fen)子(zi)中(zhong)。因(yin)為(wei)他(ta)發(fa)現(xian)氨(an)基(ji)酸(suan)分(fen)子(zi)的(de)一(yi)端(duan)對(dui)矽(gui)具(ju)有(you)親(qin)和(he)力(li)，另(ling)一(yi)端(duan)則(ze)對(dui)金(jin)屬(shu)具(ju)有(you)親(qin)和(he)力(li)。他(ta)設(she)想(xiang)，如(ru)果(guo)有(you)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)能(neng)夠(gou)將(jiang)金(jin)屬(shu)直(zhi)接(jie)添(tian)加(jia)到(dao)矽(gui)溶(rong)膠(jiao)-凝膠的前驅體中，則能夠阻止破壞自組裝過程的相分離現象。因此製備出了由金屬、矽和碳組成的金屬納米結構，其中金屬的含量比以往的更多，大大提高了電導率。其中可去除二氧化矽和碳，留下多孔金屬。研究人員聲稱經過大量實驗表明其製備方法可用來製備“高度控製其組成和結構的材料庫”。他們已經製備了元素周期表中幾乎所有金屬的結構，並通過附加化學作用可以從10到500納米“調整”孔隙的粒徑。他們還製備出了能夠被人體吸收和分泌的足夠小的金屬二氧化矽納米顆粒，其可能在生物醫學中進行應用。 Wiesner的研究小組也因創建“康奈爾點”而出名，它將染料填裝入二氧化矽納米顆粒中，因此溶膠-凝膠工藝未來可能應用於含有光敏感染料的Graetzel太陽能電池上。