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IF=40！中南大學(xué)功能材料冶金領(lǐng)域重要進展

2019-05-24 10:00:22 作者：本網(wǎng)整理來源：中南大學(xué) 分享至：

近日，中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院李新海教授、王接喜副教授所在課題組在國際頂級期刊Chemical Society Reviews（IF= 40.182，JCR一區(qū)）上發(fā)表了題為“Advances in Nanostructures Fabricated via Spray Pyrolysisand Their Applications in Energy Storage and Conversion”的綜述論文（2019，DOI: 10.1039/c8cs00904j）。

論文鏈接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2019/cs/c8cs00904j

論文從材料制備和能源存儲與轉(zhuǎn)換應(yīng)用出發(fā)，深入闡述了噴霧熱解技術(shù)的設(shè)備組成、反應(yīng)原理與形貌控制策略，歸納出不同形貌材料的噴霧熱解可控制備方法，系統(tǒng)介紹了噴霧熱解所制備功能材料在二次電池、超級電容器、催化劑及太陽能電池等領(lǐng)域的應(yīng)用，總結(jié)了噴霧熱解在制備功能材料方面的潛在優(yōu)勢和挑戰(zhàn)，展望了噴霧熱解未來的研究和發(fā)展方向。

該論文對噴霧熱解制備功能材料的基礎(chǔ)研究和工業(yè)應(yīng)用具有重要指導(dǎo)意義。中南大學(xué)為論文第一完成單位，冶金與環(huán)境學(xué)院碩士生冷進為第一作者，王接喜副教授為第一通訊作者，合作者有澳大利亞伍倫貢大學(xué)郭再萍教授、廈門大學(xué)張橋保助理教授。論文在李新海教授及團隊指導(dǎo)下完成。

（圖為噴霧熱解制備能源材料概覽）

近年來，在國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）、國家自然科學(xué)基金、國家博士后創(chuàng)新人才支持計劃、中南大學(xué)創(chuàng)新驅(qū)動計劃等項目的支持下，冶金與環(huán)境學(xué)院李新海教授、王接喜副教授所在研究團隊在功能材料冶金方面開展深入研究，取得一系列重要進展。

（1）闡明了金屬氯化物熱解多相反應(yīng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律、熱解與燒結(jié)過程的結(jié)構(gòu)演變機制，建立了“高溫多物理場對流強化制備粉體材料及微納結(jié)構(gòu)調(diào)控”方法。開展多金屬氧化物前驅(qū)體熱解制備的研究，研究了陰離子種類、熱解氣氛、熱解溫度、外加組分等因素對前驅(qū)體物相、結(jié)構(gòu)、形貌等的影響規(guī)律，建立了前驅(qū)體的形貌、結(jié)構(gòu)的調(diào)控方法及振實密度的提升方法；揭示了材料合成過程的物相和形貌的轉(zhuǎn)化規(guī)律，實現(xiàn)了鎳基多元材料的可控制備；通過溫度精準控制，采用流化床氣相熱解可控制備了有序/無序彌散分布的高性能硅負極材料。

（2）創(chuàng)造性地提出了“高冰鎳兩段氧化焙燒轉(zhuǎn)型-鹽酸浸出-多金屬提取凈化液噴霧熱解”直接制備鋰離子電池多元材料。闡明了高冰鎳焙燒過程中低熔點硫化物抑制脫硫的作用機制，提出了“低溫相變-高溫脫硫”的兩段氧化焙燒脫硫新方法；揭示了雜質(zhì)元素在固-液相中的分配規(guī)律及多元素摻雜對材料晶體結(jié)構(gòu)和性能的調(diào)控機制，構(gòu)建了“多金屬同時提取-定向凈化-組元調(diào)控-固態(tài)組織定向生長與形貌控制”原理，形成了鎳鈷資源短流程直接制備多元材料的技術(shù)原型，為低品位鎳鈷礦以及廢舊鋰離子電池的經(jīng)濟清潔高效利用提供了新理論新方法。

（3）首創(chuàng)“鋰云母礦相重構(gòu)與可控復(fù)分解-選擇性浸出與定向凈化-一步法生產(chǎn)電池級碳酸鋰”新技術(shù)。發(fā)明了固氟重構(gòu)新方法，有效實現(xiàn)了鋰云母中堿金屬的礦相轉(zhuǎn)型、高效浸出以及氟元素在渣中的固定，顯著減少了重構(gòu)劑用量；一步法直接制備電池級碳酸鋰，無需制備工業(yè)級碳酸鋰的中間步驟，顯著縮短了流程。建成了全球首條從鋰云母礦年產(chǎn)萬噸級碳酸鋰生產(chǎn)線，為緩解我國70%鋰資源（含產(chǎn)品）依賴進口的突出矛盾發(fā)揮了重要作用。

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