化石能源在全球能源消費中占有相當(dāng)大的比重。然而，對煤、石油和天然氣的無情開采已經(jīng)不可避免地導(dǎo)致了這些有限的化石能源資源的枯竭?；剂系娜紵粌H造成了不可逆轉(zhuǎn)的全球變暖困境，同時還產(chǎn)生了大量的環(huán)境污染問題。人們迫切希望開發(fā)新型綠色清潔能源，以滿足生產(chǎn)和生活的需求。近年來，新型納米材料的研究促進(jìn)了綠色能源技術(shù)的發(fā)展。一些納米材料可以利用納米結(jié)構(gòu)豐富的比表面積和納米孔，自發(fā)地從大氣環(huán)境中吸收水分子來進(jìn)行發(fā)電。用這種材料組裝制備的濕氣發(fā)電機(jī)可以在潮濕的環(huán)境中自發(fā)產(chǎn)生電能。近年來，黑磷作為納米材料家族近年興起的一員，引起了科研人員廣泛的研究興趣，尤其是在相關(guān)設(shè)備的開發(fā)方面已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)展，包括場效應(yīng)晶體管、光電器件、傳感器、光熱診療器等。盡管黑磷材料在傳統(tǒng)儲能技術(shù)中得到了廣泛研究和應(yīng)用，但其在綠色能源轉(zhuǎn)換和儲能技術(shù)等新興領(lǐng)域的潛力尚未充分挖掘。然而，在濕氣發(fā)電裝置領(lǐng)域，黑磷材料的巨大應(yīng)用潛力尚未得到充分挖掘。
鑒于此，南京大學(xué)金鐘教授團(tuán)隊創(chuàng)造性地將黑磷應(yīng)用于濕電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，通過氧等離子體處理構(gòu)建了一種具有單向氧缺陷梯度的表面改性黑磷氣凝膠（簡稱g-O-BP）。這種便捷的制備方法大大簡化了濕氣發(fā)電機(jī)的制造工藝，為濕氣發(fā)電機(jī)的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)提供了一種新途徑。該成果不僅深化了對黑磷材料表面特性的理解，還為在潮濕條件下顯著穩(wěn)定黑磷基材料和傳感器應(yīng)用開辟了新途徑。此外，g-O-BP 濕氣發(fā)電機(jī)表現(xiàn)出卓越的穩(wěn)定性和柔韌性，使其能夠廣泛應(yīng)用于多樣化且不斷變化的技術(shù)需求。該研究以題為“Directional Oxygen Defect Engineering in Black Phosphorus Aerogel for Flexible and Stable Moisture-Electric Generators”的論文發(fā)表在最新一期《Advanced Functional Materials》上。
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