Na2O-Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5玻璃的结构与性能的分子动力学模拟

磷硅酸盐玻璃因有着良好的生物活性和光学性能,已广泛用于生物材料、光纤等领域。运用分子动力学模拟方法研究Li₂O含量对Na₂O–Al₂O₃–SiO₂–P₂O₅玻璃的微观结构以及扩散性能影响,着重讨论了其微观结构与维氏硬度,扩散系数之间的关系。结果表明:玻璃的磷网络聚合度（Q^p）随着Li₂O逐渐替代Na₂O而增加,硬度随着Q^p的增加而增大。体系中Li⁺的自扩散系数比Na⁺大,即Li⁺比Na⁺更易扩散。Li⁺的势垒随着Li₂O增加而逐渐变小,Li₂O对Na₂O取代有益于Li⁺扩散。     

Li(Al1-xBex)SiO4陶瓷的结构及微波介电性能

采用传统的固相反应法合成了Li(Al_1-xBe_x)SiO₄(x=0.005,0.01,0.02,0.03)陶瓷,为了确定Be²⁺进入晶格后所占据的位置,通过CASTEP提供的第一性原理的密度泛函理论计算了Be²⁺所占据的LiAlSiO₄(LAS)不同位置的缺陷形成能和体系总能量,结果表明,Be²⁺占据Al位的LAS体系能量最低,最稳定。探究Be²⁺取代Al³⁺对Li(Al_1-xBe_x)SiO₄(x=0.005,0.01,0.02,0.03)陶瓷的体密度、相组成、烧结特性、微观形貌和微波介电性能的影响。在掺杂Be²⁺之后,烧结温度从1300℃(x=0)降低到1225℃(x=0.03),同时显著提升了LAS陶瓷的品质因数(Q×f)值和谐振频率温度系数(τ_f),能有效降低其介电常数。Li(...     

硅杂原子提升冠醚对锂离子络合能力的机理理论研究

将Si引入冠醚有希望大幅度提升其对阳离子的络合能力,但其中的调控机理尚不清晰。基于量子化学密度泛函理论计算,以12-冠-4、1,1-2甲基-1-硅杂12-冠-4、1,1,2,2-4甲基-1,2-2硅杂12-冠-4、1,1,2,2,4,4,5,5-8甲基-1,2,4,5-4硅杂12-冠-4和1,1,2,2,7,7,8,8-8甲基-1,2,7,8-4硅杂12-冠-4络合Li⁺为计算模型,探究了冠醚与Li⁺之间的相互作用机理。结果表明,由于O—Li⁺配位键的键长增加,掺杂Si的数量为2和4的Si杂12-冠-4对Li⁺的共价相互作用略弱,但静电相互作用和色散相互作用更强、Pauli排斥作用更小,最终导致所有Si杂12-冠-4对Li⁺的络合能力都比12-冠-4更强。上述有利因素源于Si—O键中Si的电子显著向O极化,同时,Si杂12-冠-4中—SiMe₂—SiMe₂—和—CH₂—SiMe₂—单元远离Li⁺,有效避免了Si—Li⁺之间的静电排斥。揭示的冠醚-Li⁺相互作用机理将为未来设计与合成杂原子冠醚提供理论指导。     

新型纳米复合吸附剂对地下水中氟离子的去除效果研究

为了有效去除含氟地下水中的F^-,以Ca(NO₃)₂、(NH₄)₂HPO₄和柠檬酸为主要原料,通过水热合成反应,制备了一种新型纳米复合吸附剂Nam-1,并通过吸附实验考察了吸附剂加量、反应温度、反应时间、溶液p H值、振荡速度和地下水中F^-初始浓度对F^-去除率的影响。结果表明,吸附剂Nam-1的加量越大、反应温度越高、反应时间越长以及振荡速度越大,F^-去除率相对就越高,而溶液p H值和初始F^-浓度越大,F^-去除率相对就越低。在F^-初始浓度均为10mg·L^-1的条件下,吸附实验的最佳参数为：新型纳米复合吸附剂Nam-1的加量为2g·L^-1、反应温度为30℃、反应时间为120min、溶液p H值为7、振荡速度为160r·min^-1,在最佳实验参数下的F^-     

Li+掺杂浓度对Sr3ZnNb2O9:Eu3+荧光粉发光特性的影响

Li⁺作为电荷补偿剂可以提高Sr₃ZnNb₂O₉:Eu³⁺荧光粉的发光强度和热稳定性。本文通过高温固相反应成功制备了Sr₃ZnNb₂O₉:xEu³⁺,yLi⁺(0≤x≤0.5,0≤y≤0.5)荧光粉,为了鉴定和描述样品的物相、发光特性和热稳定性,进行了XRD和发光光谱测试。结果表明:Eu³⁺和Li⁺已经成功掺入到基质材料中,并取代Zn²⁺位点;Li⁺的最佳掺杂浓度为0.3(摩尔分数),浓度猝灭类型是在最近邻离子之间;掺杂Li⁺提高了荧光粉的热稳定性,活化能为0.193 eV,CIE色坐标为(0.651,0.349),非常接近国际照明委员会规定的标准色坐标。     

氯化铬和氯化镍浓度及其存在形式对ChCl-EG低共熔溶剂电导率的影响

研究了氯化铬(CrCl₃·6H₂O)和氯化镍(NiCl₂·6H₂O)浓度和存在形式对氯化胆碱-乙二醇(ChCl-EG)低共熔溶剂的黏度和电导率的影响。电喷雾质谱(ESI-MS)分析结果表明,在溶解有CrCl₃?6H₂O和NiCl₂?6H₂O 的ChCl-EG(ChCl-EG-NiCl₂·6H₂O-CrCl₃·6H₂O)溶液中出现了配阴离子[Cr(H₂O)₂Cl₄]^–和[Ni(H₂O)₂Cl₄]^2-。由此可以推断,Cr³⁺(或Ni²⁺)的两个d轨道、4s 和4p轨道发生d²sp³杂化,形成6个等同的杂化轨道,接受6个配体(Cl^-和H₂O)形成阴离子配合物。该溶液的电导率随温度的升高而增大,随总金属离子浓度的增大而减小。此外,溶液黏度随温度和总金属离子浓度的变化趋势与电导率相反。这主要是由于镍和铬配离子的形成改变了溶液中的离子组成。     

氯化熔盐体系黏度特性研究现状

中国钛原料钙镁含量高,主要采用熔盐氯化法处理,会产生大量废盐难以处理。研究氯化熔盐体系的黏度特性对于开发该工艺产生的大量废盐利用新方法具有重要意义。综述了国内外对氯化熔盐体系黏度影响规律的研究：从氯化熔盐体系的熔盐离子出发,探讨了Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺及K⁺等对氯化熔盐黏度的影响;从反应条件出发,探讨了温度、气氛和添加剂对氯化熔盐黏度的影响。结合当前对氯化熔盐体系黏度的研究,针对NaCl-KCl-CaCl₂-MgCl₂四元氯化熔盐体系,在不同温度条件下改变气氛或者添加剂,对体系黏度的变化规律进行了考察。通过改变氯化熔盐体系的黏度,寻求适合高温相转化渣高效分离的手段和方法,对高温相转化法高效循环处理熔盐氯化废渣具有重要意义,并能有效推动中国熔盐氯化法的发展。     

煅烧温度对高镍无钴LiNi0.90Mn0.10O2正极材料结构与电化学性能的影响

采用固相法在不同的煅烧温度下(725～825℃)合成了高镍无钴LiNi_0.90Mn_0.10O₂正极材料,并通过结构表征和电化学测试考察了煅烧温度对正极材料的结构和电化学性能的影响。结果表明,煅烧温度会改变材料的晶胞参数,在最佳煅烧温度775℃时所制得的正极材料Li⁺/Ni²⁺混排程度最低;该煅烧温度制备的样品首次放电比容量最高,同时倍率性能也表现最佳,并且在循环200圈后仍然保持着最高的放电比容量。     

PAN-H1.6Mn1.6O4锂离子筛膜的制备及在卤水中吸附性能

采用亲水的PAN为成膜材料,制备了掺杂H_1.6Mn_1.6O₄的PAN-H_1.6Mn_1.6O₄锂离子筛膜。通过SEM、Li⁺静态吸附实验、（NH₄）₂S₂O₈对锂的洗脱实验和卤水中吸附实验,研究了锂离子筛的添加量对PAN-H_1.6Mn_1.6O₄锂离子筛膜结构、Li⁺吸附-洗脱性能的影响。结果表明,PAN浓度为10%（质量）,H_1.6Mn_1.6O₄的添加量为50%（质量）时,PAN-H_1.6Mn_1.6O₄离子筛膜的吸附量为17.45 mg·g^-1,达到粉末状吸附量的88.0%。以（NH₄）₂S₂O₈为洗脱剂,当浓度为0.3 mol·L^-1、液固比为600:1、时间为12 h时,锂洗脱量为17.23 mg·g^-1,锰溶损率仅为1.14%。在含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺的罗布泊老卤卤水中,锂离子筛膜对Li⁺有很高的选择性。在卤水中进行10次吸附与解吸循环,吸附量从11.64 mg·g^-1下降到10.94 mg·g^-1,吸附容量仅损失6.0%。总体结果表明亲水性载体对H_1.6Mn_1.6O₄吸附容量影响较小,温和的洗脱剂对锂离子筛膜的化学稳定性有利。     

多孔掺杂型钛系离子筛的制备及吸附性能

用52.40 nm的PMMA纳米微球作模板,用配制好的前驱液进行填充,并通过程序升温焙烧的方法去除模板,合成多孔掺杂型的Li₄Ti_4.98Zr_0.02O₁₂离子筛;用0.100 mol·L^-1的盐酸对离子筛进行酸改型,并用XRD、SEM、饱和交换容量、pH滴定曲线等进行表征,考察离子筛的结构以及选择吸附性能。结果表明：制备的离子筛为尖晶石结构,平均孔径约为50 nm;酸改型后其尖晶石结构未被破坏;离子筛对Li⁺的饱和交换容量为6.43 mmol Li⁺·g^-1,对Li⁺有较高的选择吸附性。     

Lithium Storage Performance of Hollow and Core/Shell TiO2 Microspheres Containing Carbon☆

TiO2 microspheres containing carbon have been synthesized viaa one-pot hydrothermal process using CTAB as the mesoporous template and nanoparticle stabilizer and Ti(SO4)2 and sucrose as titanium and ca...     

多组分氯盐体系镁锂分离规律初探

以Na₂CO₃为沉淀剂,初步研究了多组分氯盐混合体系（0.6 mol MgCl₂+1.1 mol LiCl+3.2 mol NaCl）中选择性沉镁的工艺规律。结果表明：在25~80 ℃,总C与总Mg物质的量比[n（C_T）/n（Mg_T）]为 0.8~1.1时,25 ℃形成针状MgCO₃·3H₂O,40 ℃以上形成Mg₅（CO₃）₄（OH）₂·4H₂O不规则片状团聚微球,其中40~50 ℃形成的片状物较为分散且粒径较小,导致固液分离困难。40 ℃时沉镁率最低。温度越高,Li₂CO₃越易形成,沉锂率越大。n（C_T）/n（Mg_T）越大沉镁率和沉锂率越高。室温（25 ℃）、n（C_T）/n（Mg_T）=1.0时,沉镁率达98%以上,且沉锂率<0.1%,镁锂分离效果最好。     

多孔碳负载五氧化二铌及其在超级电容器中的应用

以间苯二酚、甲醛和草酸铌为原料,通过原位聚合和高温煅烧,制备出多孔碳负载的五氧化二铌（Nb₂O₅）材料。X射线粉末衍射和扫描电镜分析表明,负载在多孔碳表面上的五氧化二铌具有三维纳米凸起结构,属于正交晶型。循环伏安测试表明该复合材料的比电容达到290 F·g^-1,并具有良好的大电流放电能力,5 A·g^-1的放电电流下,容量可以达到108 F·g^-1。0.5 A·g^-1的首次放电容量为355 F·g^-1 （1.0~3.0 V vs. Li⁺/Li）,100次循环后容量保持率为82%。通过对交流阻抗图谱和等效电路的模拟分析,对其电化学赝电容特性进行了讨论。该复合材料降低了电解液中离子在充放电过程中的迁移路径和扩散阻力,实现Nb₂O₅活性材料的多维度接触,提高了Nb₂O₅的导电性,改善了其超级电容特性。     

Negatively charged organic–inorganic hybrid silica nanofiltration membranes for lithium extraction

Effective extraction of lithium from high Mg~(2+)/Li+ratio brine lakes is of great challenge. In this work, organic–inorganic hybrid silica nanofiltration(NF) membranes were prepared by dip-coating a 1,2-bis(triethoxysilyl)ethane(BTESE)-derived separation layer on tubular TiO_2 support, for efficient separation of LiC l and MgCl_2 salt solutions. We found that the membrane calcinated at 400 °C(M1–400) could exhibit a narrow pore size distribution(0.63–1.66 nm) owing to the dehydroxylation and the thermal degradation of the organic bridge groups. All as-prepared membranes exhibited higher rejections to LiCl than to MgCl_2, which was attributed to the negative charge of the membrane surfaces. The rejection for LiCl and MgCl_2 followed the order: LiCl N MgCl_2, revealing that Donnan exclusion effect dominated the salt rejection mechanism. In addition, the triplecoated membrane calcined at 400 °C(M3–400) exhibited a permeability of about 9.5 L·m~(-2)·h~(-1)·bar~(-1) for LiCl or MgCl_2 solutions, with rejections of 74.7% and 20.3% to LiCl and MgCl_2,respectively, under the transmembrane pressure at 6 bar. Compared with the previously reported performance of NF membranes for Mg~(2+)/Li+separation, the overall performance of M3–400 is highly competitive. Therefore, this work may provide new insight into designing robust silica-based ceramic NF membranes with negative charge for efficient lithium extraction from salt lakes.     

氯化物熔盐中铬的价态对镍基合金腐蚀性的影响

氯化物熔盐的腐蚀性是制约其应用的重要因素,对富铬金属材料的腐蚀会导致金属中铬元素优先流失到熔盐中。探讨进入熔盐中不同价态的铬对后续腐蚀的影响,是了解熔盐长期运行中金属持续受腐蚀的关键。通过浸没腐蚀实验研究在三元NaCl-MgCl₂-CaCl₂熔盐中引入Cr⁰、Cr²⁺与Cr³⁺后,对一种贫铬Hastelloy B-2(HB-2)和两种富铬Hastelloy C-276(HC-276)、Hastelloy X(HX)镍基合金腐蚀性的影响。通过比较腐蚀前后质量变化、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱分析(EDS)的结果,探讨含不同价态铬的熔盐对贫铬与富铬金属的腐蚀性差异。实验结果表明,Cr⁰和Cr²⁺能消耗熔盐中H₂O、O₂等氧化性物种,从而有效抑制腐蚀;Cr³⁺会抑制贫铬HB-2的腐蚀,但能促进富铬HC-276和HX的腐蚀;SEM和XRD分析结果表明,Cr³⁺在增强富铬金属铬优先流失的同时也会增强铁流失。热力学理论计算结果表明,CrCl₃氧化Cr、Fe的反应进行得很彻底;而CrCl₃氧化Ni、Mo的反应进行程度有限。因此,熔盐中含CrCl₃会氧化合金中Cr和Fe从而促进富铬合金腐蚀,而含Cr⁰和CrCl₂能降低熔盐中的氧化性物质含量而抑制腐蚀。     

NMR measurements of self diffusion in polymer gel electrolytes

The pulsed field gradient NMR spin-echo technique has been used to measure the self diffusion coefficients of solvent molecules, Li⁺ cations and CF₃SO₃⁻¹ anions in polyvinylidene fluoride (PVDF) gel electrolytes incorporating liquid electrolytes based on either N,N-dimethylformamide (DMF) or tetraglyme (TG) and lithium triflate (LiT). Using the Nernst–Einstein equation with the NMR diffusivities, calculated values for the ionic conductivity were obtained and compared with those determined by ac conductivity measurements to provide estimates of ionic association. These results for the gel electrolytes are compared with those for the corresponding liquid electrolytes, over a range of salt concentrations and temperatures. In general terms, the comparisons support the simple conclusion that regions of liquid electrolyte exist within the gel electrolytes, consistent with limited measurements of the transverse relaxation time T₂ on these systems, which are also reported. There are, however, some small but significant differences between the behaviours of the gel electrolytes and the liquid electrolytes and these are discussed.     

四元体系（Li+， Mg2+//Cl-， borate-H2O）308.15 K相平衡与相图研究

采用等温溶解平衡法,开展四元体系Li⁺, Mg²⁺//Cl^-, borate–H₂O固液相平衡与相图研究,测定平衡溶液的液相组成、密度、折射率和pH。该四元体系相图中存在的盐类矿物为：LiCl·H₂O、Li₂B₄O₇·3H₂O、 MgCl₂·6H₂O、Mg₂B₆O₁₁·15H₂O和锂光卤石LiCl·MgCl₂·7H₂O,其中锂光卤石LiCl·MgCl₂·7H₂O是异成分复盐,溶液中MgCl₂存在下章氏硼镁石（MgB₄O₇·9H₂O）不稳定,转化为多水硼镁石（Mg₂B₆O₁₁·15H₂O）。多水硼镁石结晶区最大,表明镁硼酸盐易于结晶析出,而锂光卤石结晶区最小。采用Pitzer热力学模型对该四元体系的溶解度进行理论预测,计算相图与实验相图吻合较好。该四元体系的稳定相平衡与相图研究,可为含锂硼盐湖老卤中锂、镁、硼产品开发及其综合利用提供理论依据。     

氯化物熔盐中铬的价态对镍基合金腐蚀性的影响

氯化物熔盐的腐蚀性是制约其应用的重要因素,对富铬金属材料的腐蚀会导致金属中铬元素优先流失到熔盐中。探讨进入熔盐中不同价态的铬对后续腐蚀的影响,是了解熔盐长期运行中金属持续受腐蚀的关键。通过浸没腐蚀实验研究在三元NaCl-MgCl₂-CaCl₂熔盐中引入Cr⁰、Cr²⁺与Cr³⁺后,对一种贫铬Hastelloy B-2(HB-2)和两种富铬Hastelloy C-276(HC-276)、Hastelloy X(HX)镍基合金腐蚀性的影响。通过比较腐蚀前后质量变化、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱分析(EDS)的结果,探讨含不同价态铬的熔盐对贫铬与富铬金属的腐蚀性差异。实验结果表明,Cr⁰和Cr²⁺能消耗熔盐中H₂O、O₂等氧化性物种,从而有效抑制腐蚀;Cr³⁺会抑制贫铬HB-2的腐蚀,但能促进富铬HC-276和HX的腐蚀;SEM和XRD分析结果表明,Cr³⁺在增强富铬金属铬优先流失的同时也会增强铁流失。热力学理论计算结果表明,CrCl₃氧化Cr、Fe的反应进行得很彻底;而CrCl₃氧化Ni、Mo的反应进行程度有限。因此,熔盐中含CrCl₃会氧化合金中Cr和Fe从而促进富铬合金腐蚀,而含Cr⁰和CrCl₂能降低熔盐中的氧化性物质含量而抑制腐蚀。     

锂离子电池正极材料铌掺杂LiNiO2 的制备与电化学性能

为了提高LiNiO₂的电化学性能,用固相反应法制备了铌掺杂LiNiO₂材料,并用X射线衍射（XRD）分析、恒电流滴定技术（GITT）、电化学阻抗谱（EIS）等方法研究铌掺杂量对LiNiO₂的结构和性能的影响。结果表明适量的铌（Nb）掺杂可以提高LiNiO₂层状结构的有序程度,降低Li⁺/Ni²⁺混合程度,降低电荷转移阻抗,提高活性材料中锂离子的扩散系数。其中LiNi_0.99Nb_0.01O₂在0.5C循环100次的容量保持率为91.4%,5C时放电比容量为143 mA·h/g。而未掺杂铌的LiNiO₂在相同条件下的容量保持率和比容量仅为69.2%和127 mA·h/g。结果说明铌掺杂能够有效提高LiNiO₂的电化学性能。     

REMOVAL OF TOXIC Pb2+ IONS BY SYNTHETIC HYDROXYAPATITES

The removal behavior of toxic Pb²⁺ ions from aqueous and nonaqueous solutions by two synthetic hydroxyapatites (S-1 and S-2) has been investigated by using both batch and column methods.

It was found that Pb²⁺ ions in the both solutions were easily removed to the apatite samples mainly by cation-exchange reactions between the Pb²⁺ ions in the solutions and Ca²⁺ ions of the samples at room temperature. Further, in the system of aqueous PbF₂ solutions, anion-exchange reactions between F^- ions in the solutions and OH ^- ions of the samples occurred simultaneously and the liberated OH ^- and Ca²⁺ ions influenced removal behavior of Pb²⁺ and F^- ions. The maximum removal amount of Pb²⁺ ions from the aqueous solutions was 400 mg per g of S-1. Pb^- ions in the waste water from lead plating factories were completely removed to the apatite samples. In this manner, it was found that the apatites, especially S-1 can be employed as a new removal agent for the treatment of poisonous Pb²⁺ ions in waste water.