绿色化学学术研讨会——绿色化学与新能源
为了拓宽同学们的眼界，提高知识学问，2021年7月28日上午11:30，廊坊师范学院化材学院陈钰老师特邀河北农业大学理学院的赵孝先副教授莅临廊坊师范学院，在化学实验楼310会议室向同学们讲解了多级无机复合纳米材料在储能领域中的结构优势。
赵孝先副教授先介绍了这种多级无机复合纳米材料储能器件可以应用在锂电池、钠电池和锂硫电池等方面，多级结构材料具有较大的比表面积和多孔多腔结构，这种结构特征为其提供更多的活性位点、促使电解液与材料充分接触、电解液进入内层从而缓解体积膨胀，利用这种材料制备的电池具有便携、安全性能高、容量大等特征，为解决现有电极材料存在颗粒团聚、离子传输阻力大、材料易膨胀等问题提供了很好的解决方案。
赵孝先副教授分别在零维结构、一维结构、二维结构和三维结构方面介绍了多级结构纳米材料在促进浸润、缩短传输路径、更多活性位点和缓解体积膨胀等方面的优良特点。零维结构中，多壳层(Co2/3Mn1/3)(Co5/6Mn1/6)2O4空心球是由一个碳球通过吸附，后进行煅烧形成的，通过改变Co/Mn的吸附比例，调节氧化物结晶温度，能够调整多壳层空心球形貌。一维结构中，多壁Sn/SnO2@C空心纳米线的Sn熔点低，通过SEM、TEM及Mapping对在慢烧、快烧以及快烧和猝火中的多壁Sn/SnO2@C空心纳米线进行表征，向同学们展示了该材料的结构特征。二维结构中，展示了Fe3O4/FeS/C纳米片的构筑以及Ti4O7/TiN多孔2D圆盘结构S载体。三维结构中，就三维多孔Na3V2(PO4)3正极材料的SEM、TEM及Mapping表征，对多级结构材料的优良性能做出了相关解释。
在提问环节中，陈钰课题组的成员争先恐后地举手，纷纷提出问题。18应化白月提出了“该材料在实际电池应用中是否易于从其他材料中分离出来，从而达到回收利用的目的”的问题，并且就所查文献，提出了“可以向这种材料中掺入磁铁（Fe3O4），利用磁性可使该多级结构材料与其他电池材料更好地分离”的建议。副教授表示多级结构材料与电池材料的分离在目前仍在探索当中，该材料在电池应用中加入磁铁矿的想法亦是有可行性的，或许在未来便可实施。18应化段耀廷结合自身经历，就日常锂电池的膨胀提出该膨胀是否为PPT中提到的电极材料膨胀的疑问，副教授回答，PPT所讨论的材料膨胀是纳米级的膨胀，是一个微观表现，是离子进入纳米材料中，在反应过程中发生了膨胀，而日常看到的电池膨胀，大概率是电池损坏。20化学贲梓欣就纳米材料的良好储能性，询问“该材料是否能用于吸收光能和热能的涂料作为农业大棚的涂料”，副教授答复这与智慧农业的想法不谋而合，他和团队也曾设想将大棚薄膜建成二维的循环电池，当太阳光照射在薄膜上吸收光能和热能，太阳能电池产生能量，晚上电池为大棚里的植物继续供能，形成一个小型循环系统，但该应用在目前仍停留在美好设想阶段。20材化张艺轩就多壁Sn/SnO2@C空心纳米线提出“该材料的最大承受层数为几层才能使得材料不会受膨胀而破坏”的问题，副教授坦言团队也有研究过该问题，最合适层数与Na/Li进入材料后材料的体积膨胀有关，以Si为例，Si可以达到400％的体积，若Si为两层（除去最外层外，再加一层），那么很有可能破碎掉。19材化李宇婷提出疑问“多级结构材料比表面积大，它做成电池，能量密度是否会变大”，副教授回答能量密度与其比表面积无决定性关系，能量密度与材料性质有关，一般来说块体材料的能力密度会更高，而该材料是空心多孔的，存在内部空间浪费的情况，所以用它做电池，能力密度反而会减小。18应化刘聪就“柠檬酸与锰酸根离子螯合，加入三价铁离子后与三价铁离子螯合，抑制水解”发出疑惑“是否能够把柠檬酸换成其他能与锰酸根离子螯合的酸”，副教授给出答复其他的酸在理论上应该也是具有可行性的，但柠檬酸的普适性更强。
热烈的学术研讨结束后，18应化白月与副教授合影留念并介绍了自己目前为止的研究成果。
随后，陈钰老师邀请赵孝先副教授到408实验室参观，赵孝先副教授夸奖同学们平时将实验室打扫的得井井有条、整洁干净，并语重心长地叮嘱同学们在实验中也需时刻保持着严谨认真，一丝不苟的态度。同学们将副教授的忠言都一一铭刻于心。
回望今日时光，副教授的幽默风趣仍映在同学们的脑海中，副教授的良言警句仍回荡在同学们的耳畔，相信经过今天的深入交流学习与探讨，同学们受益匪浅，并且会脚踏实地，一步一个脚印，坚定迈向科研的光明之道上。
