硼烷与迄今最稳定三电荷负离子 - 有望在铝电池等领域大显身手

6 months ago

硼烷与迄今最稳定三电荷负离子 - 有望在铝电池等领域大显身手

著名期刊《应用化学》杂志以封面文章形式刊登了以王前为通讯作者、其博士生赵天山为第一作者的重要论文:他们利用全新方法,发现了迄今最稳定的三电荷负离子结构。《应用化学》杂志称,这一研究将跻身最重大化学研究成果行列,未来将在电池、空气净化等多个领域展示无穷的应用潜力。

负离子是离子化合物的重要组成部分,能与正离子结合形成晶体;在溶液中也会稳定存在,但在气相环境下很难保持稳定。比如三电荷负离子内,带负电的电子比带正电的质子多三个,这种数量不平衡使得其非常不稳定,在气态条件下多余电子很容易与其他电子发生静电排斥反应。

新研究中,王前带领团队利用量子力学统计原理,创建了全新的计算机模型,并证明由元素硼与铍等组成的三电荷负离子,能在2.65电子伏特的冲击下保持稳定。王前表示,他们将八电子规则和硼烷结构电子计数规则等化学原理结合,为设计其他三电荷负离子提供了全新思路。

三电荷负离子将在许多工业领域“大展拳脚”。目前最有前景的,是用其研制铝离子电池,将铝与三电荷负离子结合,这些负离子可以在电极间移动,从而为电池充电。铝电池比现有锂电池更具优势,如铝在自然界含量比锂更丰富,成本会更低;铝的化学活性更低,能反复充电更多次。

此外,这类负离子还能用来合成各种盐类化合物;用来生产地板清洁剂以及杀菌用的强氧化剂;能像抗抑郁药百忧解一样改善人的情绪;甚至能用于市值数十亿美元的空气净化行业。



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