环保型壳聚糖/氧化石墨烯复合水凝胶对水体中134Cs和152+154Eu放射性核素的吸附性能研究

研究人员针对传统Li-CO2电池(LCBs)存在的Li2CO3分解过电位高、阴极钝化及液态电解质安全隐患等问题，设计了一种Ru修饰多壁碳纳米管(MWCNT/Ru)阴极与Si掺杂NASICON型LiAlSiTi(PO4)3(LASTP)固态电解质的协同体系。该研究实现了32,168 mAh g?1的超高放电容量和380次稳定循环，为高安全性能量存储提供了新思路。

　　

随着全球对清洁能源需求的激增，锂二氧化碳电池(LCBs)因其1876 Wh kg^?1的理论能量密度和碳捕获能力备受关注。然而这种"双赢"技术却陷入现实困境——绝缘的Li₂CO₃放电产物如同给阴极裹上"绝缘毯"，导致充电时需要4V以上高压才能分解，不仅效率低下还会引发电解质分解等连锁反应。更棘手的是传统液态电解质的易燃性，让本就不稳定的系统又添安全隐患。

面对这些挑战，韩国全北国立大学(Jeonbuk National University)先进材料工程学院的Dan Na团队在《Applied Radiation and Isotopes》发表突破性研究。他们创新性地将MWCNT/Ru复合阴极与LASTP固态电解质组合，就像为电池装上了"分子剪刀"和"离子高速公路"：Ru纳米颗粒能像剪刀般精准剪断Li₂CO₃的化学键，而Si掺杂的NASICON结构则构建出1.07×10^–3 S/cm的锂离子传输通道。

研究团队采用湿化学法合成MWCNT/Ru复合材料，通过溶液法制备LASTP电解质，并运用XPS、TEM等技术进行表征。电化学测试在200 mA g^?1电流密度下进行，结合EDS元素分布分析验证材料稳定性。

材料表征
FESEM显示MWCNT形成三维多孔网络，XRD证实Ru成功负载。LASTP电解质呈现致密无裂纹的微观结构，Si掺杂使离子电导率提升30%。

电化学性能
电池展现出32,168 mAh g^?1的创纪录容量，380次循环后容量保持率达91%。Ru催化剂使充电平台降至3.6V，较传统体系降低400mV。

结论与意义
该研究通过"阴极催化-电解质协同"策略，首次实现LCBs在200mA g^?1下的长期稳定运行。LASTP电解质不仅解决安全问题，其刚性框架还抑制了Li枝晶生长。这项突破为发展兼具高能量密度和安全性的下一代储能系统提供了范式，相关材料设计理念可延伸至Na-CO₂、K-CO₂等新型电池体系。