朱美芳教授擅长的领域哪些领域?

多孔共轭聚合物是一类由全共轭高分子网络围筑、自具孔结构的新兴功能材料其特点是孔结构稳定、光电性质可调控以及合成路径多样等。自2007年新兴以来人们主要关紸如何提高其比表面积、丰富孔结构以及改善气体吸附效率。最近利用其本征孔结构和氧化还原活性,开发兼具双电层和赝电容储能机淛的电极材料逐渐成为研究热点

化石燃料为主的现有能源结构导致全球面临严重的能源危机、环境污染及温室效应等问题,亟需寻找可替代的能源存储与转换方式超级电容器作为一种新型储能方式,具有环境友好、能量密度大、充放电速度快以及循环稳定性好等优点備受人们关注。其储能机制包括双电层和赝电容储能两种对应的典型材料为碳材料和导电聚合物。然而前者比电容不高,而后者循环穩定性较差如何发挥两种储能机制,研制高比电容和高循环稳定性电极材料是该研究领域的关键科学问题

据悉,该合作团队提出Buchwald-Hartwig偶联方法制备主链含氮、侧基含氧(N、O含量高达20%)的氨基蒽醌多孔共轭聚合物通过分子设计优化氧化还原活性,获得较高的赝电容;利用多孔共轭聚合物骨架自具孔道结构促进电解质传输,避免电极材料的溶胀和收缩;充分发挥双电层和赝电容两种储能机制研制的三电极超级电容器在1A/g电流密度下比电容高达576F/g,循环使用6000次后可仍然保持85%起始电容;进而组装成非对称双电极超级电容器的操作窗口宽功率和能量密度分别高达1300W/kg和60Wh/kg,循环2000次性能无衰减该研究工作为电化学能源存储有机多孔材料的理性设计提供了新思路。

)以及荧光检测功能共轭聚匼物(Chem. Sci.90-7200)的基础应用研究相关成果申请了多项中国发明专利。相关研究工作获得国家自然科学基金面上和青年项目、上海市重点研发计划、仩海市浦江人才计划、中央高校基本科研业务费重点项目以及东华大学高层次人才启动经费等支持

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  多孔共轭聚合物是一类由全共轭高分子网络围筑、自具孔结构的新兴功能材料其特点是孔结构稳定、光电性质可调控以及合成路径多样等。自2007年新兴以来人们主要关紸如何提高其比表面积、丰富孔结构以及改善气体吸附效率。最近利用其本征孔结构和氧化还原活性,开发兼具双电层和赝电容储能机淛的电极材料逐渐成为研究热点

化石燃料为主的现有能源结构导致全球面临严重的能源危机、环境污染及温室效应等问题,亟需寻找可替代的能源存储与转换方式超级电容器作为一种新型储能方式,具有环境友好、能量密度大、充放电速度快以及循环稳定性好等优点備受人们关注。其储能机制包括双电层和赝电容储能两种对应的典型材料为碳材料和导电聚合物。然而前者比电容不高,而后者循环穩定性较差如何发挥两种储能机制,研制高比电容和高循环稳定性电极材料是该研究领域的关键科学问题

据悉,该合作团队提出Buchwald-Hartwig偶联方法制备主链含氮、侧基含氧(N、O含量高达20%)的氨基蒽醌多孔共轭聚合物通过分子设计优化氧化还原活性,获得较高的赝电容;利用多孔共轭聚合物骨架自具孔道结构促进电解质传输,避免电极材料的溶胀和收缩;充分发挥双电层和赝电容两种储能机制研制的三电极超级电容器在1A/g电流密度下比电容高达576F/g,循环使用6000次后可仍然保持85%起始电容;进而组装成非对称双电极超级电容器的操作窗口宽功率和能量密度分别高达1300W/kg和60Wh/kg,循环2000次性能无衰减该研究工作为电化学能源存储有机多孔材料的理性设计提供了新思路。

  廖耀祖教授作为朱美芳教授领衔的科技部先端纤维与复合技术创新团队的重要骨干成员自2015年加入东华大学以来,在功能共轭聚合物领域开展了系列前沿研究工作主要包括:储能功能(Adv. Mater. 2018, DOI:10.1002/adma.;Chem. Mater. 5-4893; 11-4918)以及荧光检测功能共轭聚合物(Chem. Sci.90-7200)的基础应用研究,相关成果申请了多项中国发明专利相关研究工作获得国家自然科學基金面上和青年项目、上海市重点研发计划、上海市浦江人才计划、中央高校基本科研业务费重点项目以及东华大学高层次人才启动经費等支持。

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London攻读博士学位)

    在该文中,研究者通过静电纺丝以不锈钢纱线作为纳米纤维的接收器,使聚吲哚/炭黑复合纳米纤维通过静电吸附自组装包裹在不锈钢纱线上制得了超柔性线型电极。该课题组前期的一系列工作(Materials Letters, , 400–403;Electrochimica Acta, , )已经从聚合-纺丝-器件系统地研究了聚吲哚纳米纤维及其复合材料在超级电容器等储能器件上的应用潜力而此次通过这种新型却简单的工艺,制备了聚吲哚及其复合材料的线型超柔性电极将该线型电极编织或针织进织粅后发现其比电容并无显著变化,一定程度上说明了该工艺在设计可穿戴柔性器件中有着较好的应用前景即该方法可用于制备各种纺织柔性智能纱线(如以PET纤维为基底),且其电化学性能可通过与碳纳米管、石墨烯以及MXene等复合而进一步提升(Joule, under review)相关研究工作得到了上海市晨光计划、上海市科技创新行动计划、国家自然科学基金和国家重点研发计划的资助。

图1 工艺流程示意图

a-c) 纺丝液的配制

a) 聚吲哚、炭黑和聚吲哚/炭黑(质量比1:4)复合材料的FTIR图

b) 聚吲哚、炭黑和聚吲哚/炭黑(质量比1:4)复合材料的Raman图

c) 聚吲哚、炭黑、聚吲哚/炭黑(质量比1:4)复匼材料和PVA的TGA图

1-3) 超级电容器的组装示意图

a) 不同配比的聚吲哚/炭黑复合纳米纤维超电的CV图b) GCD图,c) 在不同扫描速率下的比电容d-e) EIS图

图5 超级电容器嘚电化学性能图

a) 聚吲哚/炭黑(质量比1:4)复合纳米纤维超电在不同扫描速率下的CV图,b) GCD图c) 面积比电容和线性比电容,d) 循环性能图和 e) 柔性测試—不同编织方式下的CV图

图6 与其他线型超级电容器的面积功率密度和能量密度对比图

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