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期刊信息/Journal information
无机材料学报
中国科学院上海硅酸盐研究所
无机材料学报

中国科学院上海硅酸盐研究所

郭景坤

月刊

1000-324X

wjclxb@mail.sic.ac.cn

021-52411301 52411302

200050

上海市定西路1295号

无机材料学报/Journal Journal of Inorganic MaterialsCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>本刊为专业技术性刊物。主要刊登人工晶体、特种玻璃、高温结构陶瓷、功能陶瓷、非晶半导体、无机涂层、特种无机复合材料等方面的科研成果。主要栏目有综合评述、研究论文、研究简报、动态进展等。主要读者对象为相关学科的科技工作者及大专院校师生。
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    增材制造柔性压电材料的现状与展望

    魏相霞张晓飞徐凯龙陈张伟...
    965-978页
    查看更多>>摘要：柔性压电材料作为一类重要的功能材料,具有韧性好、可塑性强、轻量化等优点,可以实现机械能和电能的相互转换,并贴附在人体上实时获取人体或环境信息,在运动检测、健康监测、人机交互等领域具有广阔的应用前景.为满足人们对柔性压电材料结构不断提高的要求,增材制造技术被广泛用于制造压电材料.该技术有望突破传统压电材料加工和生产的技术瓶颈,极大提升柔性压电产品的结构自由度和性能,从而推动柔性压电材料应用的变革.本文在介绍压电材料分类和性能的基础上,系统阐述了增材制造柔性压电材料的主要工艺种类,包括熔融沉积、墨水直写、选择性激光烧结、电辅助直写、光固化和墨水喷射等;总结了增材制造柔性压电材料的结构,主要有多层结构、多孔结构和叉指结构;介绍了增材制造柔性压电材料在能量收集、压电传感器、人机交互和生物工程中的应用进展;最后总结和展望了增材制造柔性压电材料面临的挑战以及未来发展趋势.

    柔性压电材料增材制造陶瓷结构功能应用综述

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    金属氧化物电催化硝酸盐还原合成氨研究进展

    杨鑫韩春秋曹玥晗贺桢...
    979-991页
    查看更多>>摘要：氨不仅是合成化肥的主要原料之一,而且是一种高能量密度的新型燃料.近年来,电催化硝酸盐还原合成氨作为一种绿色可持续的合成途径,具有能源利用率高、碳排放量低等特点,因此受到了广泛关注,有望替代高能耗和高碳排放的Haber-Bosch法来高效合成氨.然而,目前该技术的反应效率、产物选择性以及催化材料稳定性都难以满足应用需求,迫切需要寻找高效的催化材料,从而促进电催化硝酸盐还原合成氨技术的进一步发展.近年来,金属氧化物催化材料在电催化硝酸盐还原合成氨领域展现出良好的催化性能.基于此,本文综述了金属氧化物电催化硝酸盐还原合成氨的研究进展,重点概述了电催化硝酸盐还原合成氨的反应机理,系统介绍了用于电催化硝酸盐还原合成氨的Cu基、Fe基和Ti基等典型催化材料,以及通过形貌调控、表面重构、氧空位构造、元素掺杂和金属助催化材料负载等策略提高催化反应效率、产物选择性及催化材料稳定性的最新研究进展.最后,展望了电催化硝酸盐还原合成氨领域面临的挑战及未来的研究方向.

    电催化硝酸盐还原合成氨金属氧化物调控策略综述

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    硅泥在锂离子电池中的应用研究进展

    刘鹏东王桢刘永锋温广武...
    992-1004页
    查看更多>>摘要：光伏切割硅废料——硅泥,因其低成本、二维片状结构和高比容量(4200 mAh·g-1)的优势成为300 Wh·kg-1以上高能量密度储能电池核心硅碳负极材料的理想原料之一.然而,硅泥存在成分复杂、粒径较大、导电性差、稳定性低和电化学性能差的问题,需要进行系统改性处理.本文综述了硅泥在锂离子电池中的应用研究进展.首先,分析了硅泥中金属杂质和非金属杂质对电池性能的重要影响.其中金属杂质可通过磁选和酸洗去除,非金属杂质可通过液-液萃取和热处理去除.其次,详细阐述了纯化后硅泥的原始性能和改性方法.通过硅泥纳米化可以抑制其膨胀,其中包括研磨、刻蚀、电热冲击和合金-脱合金等方式;通过直接元素掺杂硅和掺杂硅表面碳层来提高导电性;通过构建惰性层、导电层和一定作用的官能团等表面改性提高稳定性;还可以通过硅碳复合获得稳固的机械支撑和保护.最后,提出了基于硅泥为原料的硅基负极面临的挑战和研发方向,展望了未来发展前景,旨在为硅泥变废为宝提供参考,推动高能量密度锂离子电池快速发展.

    硅泥光伏切割硅废料废硅粉硅碳复合二维硅锂离子电池综述

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    基于低含水量普鲁士蓝正极的准固态钠离子电池

    王琨鹏刘兆林林存生王治宇...
    1005-1012页
    查看更多>>摘要：与锂离子电池相比,钠离子电池具有成本低、低温性能与安全性更佳等优势,在成本与可靠性敏感的应用领域备受瞩目.高容量、低成本的普鲁士蓝类材料(PBAs)是极具前景的钠离子电池正极材料,但结构中存在的结晶水导致电池性能快速衰减,是限制其应用的瓶颈.本研究提出了一种简便易行的热处理策略,以高效脱除PBAs正极材料中的结晶水,340次循环后的容量保持率由73％提升到88％.利用原位技术揭示了 PBAs正极在充放电过程中,其晶体结构由三方向立方发生不可逆转变是造成首次库仑效率损失的机制,并针对性地提出在正极中添加Na2C2O4钠补偿剂可以解决这一问题.在此基础上,采用高离子电导率、高电化学稳定性的聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)准固态电解质,匹配添加Na2C2O4钠补偿剂的低含水量PBAs正极与硬碳(HC)负极,构建了高性能准固态钠离子电池.此类电池在20～500 mA·g-1电流密度下的比容量为58～105 mAh·g-1,并可稳定循环超过200次.研究表明高效脱除结晶水,可以显著提高PBAs正极的稳定性与比容量.

    钠离子电池准固态电池普鲁士蓝正极原位分析

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    锂硒电池ZIF-L衍生氮掺杂碳纳米片/碳布自支撑电极的电化学性能研究

    荀道祥罗序维周明冉何佳乐...
    1013-1021页
    查看更多>>摘要：硒(Se)因其较高的体积比容量(3253 mAh·cm-3)和电子电导率(1×10-5 S·m-1)而成为新一代锂硒(Li-Se)电池储能材料.针对其反应过程中体积膨胀较大、容量衰减较快以及活性物质利用率低等问题,本研究通过在碳布(CC)上生长二维Zn基金属有机框架(ZIF-L)并碳化,设计了一种ZIF-L衍生氮掺杂碳纳米片/硒自支撑复合材料(Se@NC/CC)用于锂硒电池研究.ZIF-L碳化形成的氮掺杂碳纳米片中丰富的微孔结构有效缓解了反应过程中的体积膨胀,掺杂N原子有利于吸附反应过程中的Li2Se,减少活性物质损失.特别地,Se@NC/CC电极中Se和C之间存在强的化学键作用,在一定程度上也可以减少活性物质损失,提高整体性能稳定性.电化学测试表明,在0.5C(1.0C=675 mAh·g-1)电流密度下,Se@NC/CC电极的初始放电比容量为574 mAh·g-1,展现出高初始放电比容量;电流密度为2.0C时,初始放电比容量为453.3 mAh·g-1,循环500圈后仍然具有406.2 mAh·g-1的容量;同时也表现出了良好的倍率性能,与文献报道相比有较明显的优势.本研究设计的柔性自支撑硒电极为先进碱金属-硒电池的硒宿主材料设计提供了新的研究思路.

    锂硒电池碳布自支撑ZIF-L材料碳纳米片

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    A位La/Sr共掺杂PbZrO3薄膜的制备及储能特性优化

    沈浩陈倩倩周渤翔唐晓东...
    1022-1028页
    查看更多>>摘要：反铁电材料凭借超高的功率密度,在电介质能量存储领域具有极高的研究热度.锆酸铅(PbZrO3,PZO)是反铁电材料的典型代表,也是研究最为广泛的反铁电材料之一.如何提升PZO基材料的储能性能是目前的研究重点.本工作在La3+掺杂PZO的基础上,进一步将小半径的Sr2+掺入到PZO钙钛矿结构的A位,实现了 PZO基反铁电薄膜储能性能的进一步提升.采用溶胶-凝胶法制备了 A位La/Sr共掺杂Pb0.94-xLa0.04SrxZrO3(Sr-PLZ-x,x=0,0.03,0.06,0.09,0.12)反铁电薄膜,系统研究了不同Sr2+掺杂量对Sr-PLZ-x反铁电薄膜的晶体结构,以及铁电性能、储能性能和疲劳性能等的影响.结果表明:随着Sr2+掺杂量x的增加,Sr-PLZ-x薄膜的晶格常数不断减小,薄膜的饱和极化强度先略有增加并保持,后逐渐降低.同时,Sr-PLZ-x薄膜的容忍因子逐步降低,转折电场不断增大,反铁电性逐渐增强,击穿场强有所提高,储能性能得到提高.在x=0.03时,Sr-PLZ-x反铁电薄膜的储能密度和储能效率分别达到31.7 J/cm3和71％,储能性能最优.同时掺入Sr2+也使得Sr-PLZ-x反铁电薄膜的疲劳性能进一步优化,其中x=0.12组分薄膜样品在经历了 107次循环后,储能密度和储能效率仅有3.4％和2.7％的衰减.综上所述,A位La/Sr共掺杂可有效提高PZO基反铁电薄膜的储能性能.

    元素掺杂锆酸铅反铁电储能

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    不同浓度Y3+离子掺杂对CaF2晶体性能的影响

    王旭李翔寇华敏方伟...
    1029-1034页
    查看更多>>摘要：氟化钙(CaF2)晶体具有良好的光学性能和化学稳定性,常常在极端边缘的光学窗口场景中用作基底材料.值得关注的是,CaF2晶体的抗辐照损伤性能作为紫外激光器窗口材料的关键性能之一,由于解理效应导致的损伤增长过快,实际损伤阈值远低于理论值,无法满足紫外大功率激光器件的需求,是限制其在高功率紫外激光器中应用的主要因素.本研究运用材料组分设计,通过掺杂惰性稀土 Y3+引入Fi-,利用Y3+与Fi-之间的团簇作用增加解理面之间的键合数,以达到增强层间结合力,降低解理效应,提高损伤阈值的目的.采用坩埚下降法的晶体生长工艺,使用多孔坩埚在同一条件下制备了不同Y3+掺杂浓度的CaF2晶体,并对掺杂的CaF2晶体的光学质量、机械性能以及热学性能进行分析表征.实验结果表明,适量Y3+掺杂对CaF2晶体的光学性能和热学性能,如透过率、热膨胀系数和热导率等改变较小,不影响CaF2晶体的使用;而对机械性能,如剪切强度影响相对突出,当掺杂浓度为原子分数0.36％时,其剪切强度提高了 68.4％,对应Y∶CaF2晶体的激光损伤阈值提高了 166％.

    CaF2晶体团簇结构剪切应力损伤特性

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    CsPbBr3@MIL-53纳米复合荧光粉的合成、性能及其白光LEDs应用

    瞿牡静张淑兰朱梦梦丁浩杰...
    1035-1043页
    查看更多>>摘要：全无机钙钛矿(CsPbX3,X=Cl,Br,I)纳米晶因其卓越的光电性能被广泛应用于光电子器件领域,但稳定性问题仍然是制约其商业化发展的主要因素之一.基于此,本研究以提高CsPbBr3纳米晶的稳定性和固态发光性能为研究目标,选用具有优异疏水性能的多孔MIL-53(A1)金属有机框架(MOFs)作为封装基质,通过热注射工艺在MIL-53(A1)孔道内原位限域生长CsPbBr3纳米晶,成功制备了优异发光性能和稳定性的CsPbBr3@MIL-53纳米复合荧光粉.MIL-53通过包含的苯环和有机配体与CsPbBr3纳米晶螯合,将其稳固地锚定在孔道内,既保护了 CsPbBr3纳米晶免受外界环境的影响,又有效防止了纳米晶之间的聚集,从而避免了固态荧光猝灭.此外,MIL-53中的COO-官能团与CsPbBr3纳米晶表面未配对的Pb2+结合,钝化了其表面的缺陷,抑制了载流子的非辐射复合.MIL-53包含的苯环及有机长链又赋予了纳米复合荧光粉出色的疏水性能.这些因素的协同作用显著提升了CsPbBr3@MIL-53纳米复合荧光粉的光学性能和水稳定性,其荧光量子产率(Photoluminescence Quantum Yield,PLQY)为75.4％,是固态CsPbBr3纳米晶粉体(33.2％)的2.3倍.将CsPbBr3@MIL-53纳米复合荧光粉完全浸泡在水中10 h,其荧光强度仍能维持初始值的75.6％.最后,将绿光发射的CsPbBr3@MIL-53纳米复合荧光粉应用于白光发光二极管(Light Emitting Diodes,LEDs)器件,实现了 126％NTSC和85％Rec.2020的宽色域覆盖面积,表明其在显示器件领域具有优异的应用前景.

    全无机钙钛矿金属有机框架CsPbBr3@MIL-53稳定性白光LEDs

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    基于乙二胺四乙酸插层锌铝双金属氢氧化物的晚期肿瘤抗转移免疫治疗研究

    李世奇鲍群群胡萍施剑林...
    1044-1052,中插1页
    查看更多>>摘要：癌细胞的全身性转移是目前癌症晚期患者的主要死亡原因.由于肿瘤细胞的快速增殖和细胞外基质的异常沉积,晚期癌症大体积瘤体组织致密且刚度较高,这为晚期实体肿瘤的治疗带来了极大的困难.一方面,由于大体积肿瘤的结构特性,使得常规药物难以渗透至其内部,免疫细胞难以浸润;另一方面,硬基质上的肿瘤细胞具有更强的侵袭能力,这容易引起肿瘤的全身性转移.为了解决这一问题,本研究制备了乙二胺四乙酸(EDTA)插层锌铝双金属氢氧化物纳米材料(EDTA/LDH),基于两个平行的Ca2+剥夺机制,开展了 EDTA/LDH材料体系对晚期大体积实体瘤的抗转移免疫治疗研究.该材料在肿瘤微酸环境中,通过静电力作用贴附在肿瘤细胞膜上,并释放EDTA以螯合细胞连接蛋白中的Ca2+,切断部分细胞连接,从而降低大体积瘤体的致密程度,促进免疫细胞向瘤体内浸润.此外,该材料在机体内被巨噬细胞作为"异物"吞噬,引起钙库操纵性钙内流,激活巨噬细胞抗肿瘤免疫效应,抑制多形核髓系抑制性细胞(PMN-MDSCs)和调节性T细胞(Tregs)的促肿瘤侵袭作用.本研究将为晚期恶性实体瘤的抗转移治疗提供借鉴性思路和方法.

    晚期癌症免疫治疗无机纳米材料离子调控

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    聚丙烯酸-钙(铈)纳米团簇荧光探针用于无机磷定量检测研究

    陈甲范依然闫文馨韩颖超...
    1053-1062页
    查看更多>>摘要：无机磷主要以磷酸根的形式存在,在自然界生命循环和现代工业社会中发挥重要作用.磷酸根离子的快速高效定量检测一直是临床生化分析、工业生产和环境污染监测等领域的研究热点.本工作以聚丙烯酸(PAA)为络合剂,通过与Ca2+和Ce3+的络合反应,合成了具有良好分散性和稳定性的PAA-Ca(Ce)纳米团簇荧光探针.利用298 nm激发光照射该探针与磷酸根的反应产物,建立其在352 nm处发射峰峰值强度与磷酸根浓度的线性关系图.实验结果表明,(Ca2++Ce3+)浓度为37.575 mmol/L的纳米荧光探针与磷酸根浓度的线性关系式为y=1.09x+2.05,荧光强度可靠性范围为13.5～66.91 mmol/L.与钼锑抗分光光度法测试磷酸根对比,该方法具有更高的回收率.大鼠血清无机磷检测实验验证了该方法的可靠性.以上结果表明本研究所合成的荧光探针具有良好的磷酸根定量检测性能.

    稀土离子荧光探针无机磷检测

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