迄今最穩(wěn)定三電荷負離子現身 有望在鋁電池等領域大顯身手
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)現了迄今最穩(wěn)定的三電荷負離子結構。《應用化學》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、空氣凈化等多個領域展示無窮的應用潛力。
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，帶負電的電子比帶正電的質子多三個，這種數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。
新研究中，王前帶領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等組成的三電荷負離子，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)則和硼烷結構電子計數規(guī)則等化學原理結合，為設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；甚至能用于市值數十億美元的空氣凈化行業(yè)。
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