成就简介
锂电池作为下一代储能器件的替代品，在长期运行和高质量负载下存在多硫化物穿梭和固有的慢动态，这主要是由于缺乏可用的固定剂和转化介质。本文中，兰州大学刘德权教授和何德言教授团队在Chemistryselect上发表了题为“La2O3纳米粒子与石墨烯在先进锂硫电池中的协同作用”的论文，研究设计了锚定在石墨烯复合材料上的La2O3纳米粒子，并展示了一种高性能的固硫剂和转化促进剂。受益于这种复合材料，相应的Li-S电池表现出良好的循环稳定性(500次循环后容量衰减率为0.051%/周)、高的初始比容量(0.2Ag-1时为1423.7mA hg-1)和高硫负载下优异的循环性能(5.03mg·cm-2)。实验密度泛函理论(DFT)计算结果表明，La2O3纳米粒子是一种理想的膜修饰材料，可以通过S-La和Li-O化学键有效调控与多硫化物的吸附和转化相互作用。引言图1，(a)la2o 3/石墨烯复合材料的SEM图像；(La2O3纳米颗粒的HRTEM图像。La2O3/石墨烯复合材料的(c/d) SEM和HRTEM。(e)la2o 3/石墨烯复合材料的SEM图像和相应的元素图。(f)la2o 3/石墨烯复合涂覆膜的横截面SEM图像和相应的元素图。2.La2O3纳米颗粒a-c) La2O3/石墨烯复合材料的(A-C) XRD图谱、拉曼光谱、N2吸附-脱附等温线和孔径分布。(d)la2o 3/石墨烯样品的TGA曲线。(e)在La2O3中具有高分辨率的La 3d XPS光谱。(f)电解质和原始PP或La2O3/石墨烯涂覆膜之间的接触角。方案一:(a)la2o 3/石墨烯修饰层示意图。(b)Li-S电池的全电池配置。图3，(Li2S6在La2O3和la2o 3/石墨烯上的静态视觉吸附试验证明。(b)循环后改性膜的SEM图像和(c)相应的元素图谱。(La2O3纳米颗粒的XPS光谱。La 2 O 3在(e) La 3d，(f) O1s，(g) S2p和(h) Li 1s循环后的高分辨XPS谱。(I)显示La2O3表面上LiPS的快速氧化还原动力学的示意图。图4。(a)la2o 3/石墨烯的循环性能，硫负载量在0.5 mg-1时为3.13 mg cm -2，在1.0 mg-1时为4.64 mg cm -2。(b)b)la2o 3/石墨烯的循环性能。(c)保护锂阳极的la2o 3/石墨烯修饰层示意图。(d-e)含或不含La 2 O 3的锂板的数字视图和SEM图像/石墨烯修饰层。(f) Li-Li对称电池曲线，电流密度2mA·cm-2，容量密度5ma·h·cm-2。(g)la2o 3/石墨烯改性膜在1.0A g -1下的循环性能和库仑效率。总结
总之，嵌在高导电石墨烯中作为催化涂层的La2O 3纳米粒子具有很强的长期循环稳定性、优异的高倍率性能和快速的氧化还原反应动力学，这可以归因于与这种设计共存的层间化学固定和物理阻隔。超薄石墨烯基底比表面积大，有利于电子的迁移，提高硫的利用率。同时，La 2 O 3纳米粒子的引入在加速反应动力学和抑制LiPSs的穿梭过程中起到了至关重要的作用。随着协同工程的成功引入，作者认为使用具有高导电性和催化活性的稀有金属氧化物-碳复合材料可能为锂硫电池的安全应用开辟新的途径。锂硫电池的生产和高效利用。导师简介:
何德言，男，汉族，1962年12月出生，陕西省武功县人，中共党员，博士，教授(二级)。现任兰州大学校长助理。
1982年毕业于兰州大学物理系半导体物理专业，获理学学士学位；1985年毕业于兰州大学物理系固体物理专业，获理学硕士学位；1995年毕业于日本东京工业大学电子化学专业，获工学博士学位。1995年至1996年在东京工业大学做博士后研究员。1997年至1998年在加拿大马尼托巴大学物理系做高级访问学者。
1999年5月任物理科学与技术学院副院长，2002年5月任院长；2004年12月任研究生院常务副院长、党委研究生工作部部长；2007年11月任重点建设处处长、“211工程”、“985工程”办公室主任；2013年8月任发展规划处处长、“211工程”、“985工程”办公室主任；2014年12月任校长助理。
长期从事电子和能源材料及其器件的研发。截至目前(2015年11月30日)，主持完成国家自然科学基金青年项目、国家自然科学基金面上项目(5项)、教育部博士点项目(2项)、教育部“青年教师奖”项目等20余项。获一等奖、二等奖、甘肃省三等奖、国家教委三等奖。获甘肃教学成果一等奖两次，二等奖一次；共发表SCI论文210余篇，被引用2530余次(根据ISI Web of Knowledge数据库)。
享受政府特殊津贴；入选教育部跨世纪人才培养计划；曾获教育部青年教师奖、宝钢优秀教师奖、甘肃省优秀专家称号。文学:https://doi.org/10.1002/slct.202104328
