華中師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2名本科生為第一完成人的成果，發(fā)表在最新一期美國(guó)化學(xué)會(huì)《應(yīng)用材料與界面》期刊上，該期刊審稿人給出的評(píng)價(jià)是“非常有趣”。怎么有趣？他們竟然用玫瑰花做出了超級(jí)電池！這在相關(guān)領(lǐng)域前所未聞。
這篇文章全名為《多孔CoO納米立方體和三維玫瑰花碳骨架復(fù)合而成的電極材料的超級(jí)電容性能研究》。記者昨日聯(lián)系上這篇文章的通訊作者、華中師大物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授、納米科技研究所的祝志宏。他介紹，文章第一完成人是該院2011級(jí)物理化學(xué)交叉班本科生蘭丹妮和物理基地班本科生陳陽(yáng)陽(yáng)。
祝志宏介紹，作為目前最熱的研究領(lǐng)域之一——超級(jí)電容器，又叫超級(jí)電池，是一種新型儲(chǔ)能裝置，具有充電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、溫度特性好、節(jié)約能源、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景非常好，比如可以與鋰離子電池相結(jié)合用作發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)裝置。
祝志宏說：“超級(jí)電容器要市場(chǎng)化，除了穩(wěn)定性，面臨的最大難題是成本太高。其中，核心部件——儲(chǔ)能的電極材料就不便宜，目前主要使用的是活性炭。但由于活性炭獲取不易，且商用活性炭沒有孔或孔小，傳輸性很差，科學(xué)家們想盡辦法去用最廉價(jià)而儲(chǔ)電效果最好的材料來儲(chǔ)電。年初，美國(guó)斯坦福大學(xué)科學(xué)家想到用螃蟹的殼來做材料，韓國(guó)科學(xué)家想到用舊煙頭來制備相關(guān)儲(chǔ)能裝置，而我們則嘗試用天然玫瑰花碳骨架來制作超級(jí)電容器。”
女生蘭丹妮和陳陽(yáng)陽(yáng)觀察到，水滴在花瓣上形成一顆顆球狀水滴而不滾落，但水滴在紙上會(huì)呈柱狀滾落。花瓣“粘”住了水，這是因?yàn)榛ò甑亩嗫捉Y(jié)構(gòu)讓其具有粘附力。而此前有生物研究表明，玫瑰花瓣在同類植物中粘附力最強(qiáng)。能不能用玫瑰花代替活性炭？?jī)扇说交ǖ曩I了20支玫瑰花。“聽說是做實(shí)驗(yàn)用的，花店店主笑著說‘大學(xué)生的想法總是很古怪’，但馬上給我們算便宜了，才15元”。
師生幾人用玫瑰花做成“連續(xù)多孔玫瑰花碳骨架”。他們發(fā)現(xiàn)，這種替代活性炭的材料，能促進(jìn)電子的運(yùn)輸，制備成的電極材料能減小電阻，增強(qiáng)了電容性能。
他們將這一成果投至美國(guó)化學(xué)會(huì)《應(yīng)用材料與界面》期刊。很快傳來好消息——全票通過，予以發(fā)表。審稿人評(píng)價(jià)說：“這個(gè)研究非常有趣、實(shí)用和重要，也很長(zhǎng)知識(shí)。”祝志宏和陳陽(yáng)陽(yáng)介紹，用玫瑰花做超級(jí)電池，成本和來源都很有優(yōu)勢(shì)。
用于生產(chǎn)超級(jí)電池的活性炭每公斤能賣到300—500元，而同等量的玫瑰花只要數(shù)十元。活性炭是高溫?zé)?000℃以上碳化而成，而玫瑰花是天然生物材料，環(huán)保廉價(jià)，而且一步就可以制備得到相關(guān)材料，來源也有保障。以武漢為例，黃陂區(qū)一個(gè)玫瑰種植園就可年產(chǎn)10萬公斤玫瑰花。“已經(jīng)有企業(yè)找上我們，下一步準(zhǔn)備對(duì)接產(chǎn)業(yè)化”
