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許多生物過程都涉及主動轉運,需要的物質可以在能量消耗的情況下反濃度梯度運輸。這一特性對於利用預製膠囊有效地封裝蛋黃材料合成蛋黃殼結構是非常可取的。本文報道了利用仿生捕食食肉性囊胞菌的方法合成了VOx@C囊胞納米球。中空介孔碳球(HMCS)具有較高的固有頻率和優越的力學性能,在超聲作用過程中保持其完整性,是一種理想的膠囊。數值模擬結果表明,VOx納米顆粒的封裝是由於HMCS中介孔孔道與VOx納米顆粒之間的相對運動所產生的阻尼力和壓力的周期性變化造成的。由此產生的VOx@C卵黃殼納米球顯示出作為高負載Li/S電池(≈5 mAh cm−2)的再生聚硫清除層(RSL)的良好應用前景。與商用Celgard聚丙烯(PP)分離器相比,具有RSL的電池在100次循環後容量保持從467 提高到860mAhg−1,具有優越的速率能力,並降低了阻抗。該方法為傳統方法無法獲得的蛋黃殼材料提供了一種額外的合成工具,具有在能量儲存和轉換裝置中的潛在應用。

圖文簡介

仿生食肉性囊菌捕食合成VOx@C卵黃殼納米球的原理圖(插圖:囊菌捕食的相應階段。

VOx@C卵黃殼納米球的形態、組成和結構。

超聲驅動下HMCS殼體運動的數值模擬

VOx@C卵黃殼納米球作為鋰-s電池RSL的應用

論文信息

論文題目:Biomimetic Synthesis of VOx@C Yolk-Shell Nanospheres and Their Application in Li/S Batteries

通訊作者:高國華,吳廣明,Qiangfeng Xiao通訊單位:同濟大學

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