迄今最穩(wěn)定三電荷負離子現(xiàn)身 有望在鋁電池等領(lǐng)域大顯身手

時間:2017-09-25 11:25來源:科技日報 作者:聶翠蓉
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  從北京大學物理系王前教授處獲悉,著名期刊《應(yīng)用化學》雜志以封面文章形式刊登了以王前為通訊作者、其博士生趙天山為第一作者的重要論文:他們利用全新方法,發(fā)現(xiàn)了迄今最穩(wěn)定的三電荷負離子結(jié)構(gòu)!稇(yīng)用化學》雜志稱,這一研究將躋身最重大化學研究成果行列,未來將在電池、空氣凈化等多個領(lǐng)域展示無窮的應(yīng)用潛力。
 
  負離子是離子化合物的重要組成部分,能與正離子結(jié)合形成晶體;在溶液中也會穩(wěn)定存在,但在氣相環(huán)境下很難保持穩(wěn)定。比如三電荷負離子內(nèi),帶負電的電子比帶正電的質(zhì)子多三個,這種數(shù)量不平衡使得其非常不穩(wěn)定,在氣態(tài)條件下多余電子很容易與其他電子發(fā)生靜電排斥反應(yīng)。
 
  新研究中,王前帶領(lǐng)團隊利用量子力學統(tǒng)計原理,創(chuàng)建了全新的計算機模型,并證明由元素硼與鈹?shù)冉M成的三電荷負離子,能在2.65電子伏特的沖擊下保持穩(wěn)定。王前表示,他們將八電子規(guī)則和硼烷結(jié)構(gòu)電子計數(shù)規(guī)則等化學原理結(jié)合,為設(shè)計其他三電荷負離子提供了全新思路。
 
  三電荷負離子將在許多工業(yè)領(lǐng)域“大展拳腳”。目前最有前景的,是用其研制鋁離子電池,將鋁與三電荷負離子結(jié)合,這些負離子可以在電極間移動,從而為電池充電。鋁電池比現(xiàn)有鋰電池更具優(yōu)勢,如鋁在自然界含量比鋰更豐富,成本會更低;鋁的化學活性更低,能反復充電更多次。
 
  此外,這類負離子還能用來合成各種鹽類化合物;用來生產(chǎn)地板清潔劑以及殺菌用的強氧化劑;能像抗抑郁藥百憂解一樣改善人的情緒;甚至能用于市值數(shù)十億美元的空氣凈化行業(yè)。
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文章標簽: 鋁電池 三電荷負離子
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