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能源学人  · 公众号  ·  · 2025-05-29 15:23

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为探究TMAX与多碘离子的缔合行为及其对穿梭效应的抑制作用,分别将KI和TMAX加入KI 3 溶液中进行实验。结果表明,加入KI时, I 3 溶液未发生显著变化;而加入TMAX后,溶液出现了明显的分层,瓶底有固体沉淀生成,这表明TMAX与 I 3 之间形成了固体缔合物。进一步通过光谱分析验证,TMAX对多碘离子具有较强的结合能力,且捕获效率遵循TMAF > TMACl > TMABr的顺序。可视化实验显示,TMAX通过液-固转化有效捕获多碘离子,其中TMAF与 I 3 反应生成的固体产物表现出更均匀的尺寸和分布。通过对分离出的固体沉淀进行多种光谱分析,结果显示其组成为TMAI 2 X,即TMAX与 I 3 在液相中相互作用,通过液-固相变形成TMAI 2 X,有效地固定了多碘离子。

图2. TMAX在I 3 溶液中的缔合行为


在观察到TMAX与溶液中 I 3 存在显著相互作用后,进一步研究了其在电池体系中的电化学行为。初始状态下,ZnSO 4 +KI和TMAX电解液均无色透明。恒流充电过程中,在ZnSO 4 +KI电解液中电池正极-电解液界面发生反应,导致溶液变为暗橙色;而在TMAX电解液中,溶液颜色明显变浅,表明TMAX在减少 I 3 浓度方面具有显著作用。通过SEM分析发现,在TMAX电解液中,小薄片更加均匀紧密地附着在活性碳颗粒表面。ToF-SIMS、XPS和HRTEM分析结果显示,在ZnSO 4 +KI电解液中电极上主要存在 I 3 I 5 ,而在TMAX电解液中电极上则检测到I 2 X ,其中I 2 F 在活性碳电极上具有更均匀的分布。XPS分析进一步验证了电极表面相关离子的存在,而HRTEM结合EDS分析显示,在TMAX电解液充电过程中形成了TMAI 2 X卤素间化合物。此外,N 2 吸附实验和FIB-SEM分析表明,TMAI 2 F分布在活性炭表面及其孔隙内,且以表面分布为主。这些综合分析确认了TMAI 2 X在电极上的形成和均匀分布,突出了TMAX在稳定电极表面中的作用。

图3. TMAX 在正极上的电化学行为


在成功捕获 I 3 后,通过引入卤素阴离子X 以增强正极反应动力学,并采用多种分析方法系统研究了含TMAX的电解液体系。循环伏安法结果表明,TMAF表现出最优的电化学动力学性能。线性扫描伏安法进一步证实TMAF能够有效提升氧化和还原过程的动力学性能。恒电流间歇滴定技术结果显示,TMAF具有更为稳定的扩散系数和良好的反应可逆性。电化学阻抗谱分析表明,TMAF显著加速了氧化还原过程及界面电荷交换动力学。密度泛函理论(DFT)计算显示,







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