掺杂SGO@SiO_2的PVDF-g-PSSA共混质子交换膜的制备及性能评价

为了提高微生物燃料电池中质子交换膜(PEM)的综合性能,实验中使用正硅酸乙酯通过原位水解的方式将SiO_2穿插到磺化氧化石墨烯(SGO)上,再与自制PVDF-g-PSSA均聚物共混制备了新型共混质子交换膜。使用傅里叶漫反射光谱仪(FTIR)、透射电镜(TEM)、X射线衍射分析仪(XRD)对杂化颗粒进行表征,确定了SGO@SiO_2已成功制备.考察了不同SGO@SiO_2颗粒添加百分比对共混膜的物化性能和抗污染性能的影响,得出当SGO@SiO_2添加质量分数为1.0%时,共混质子交换膜的亲水接触角降低了22%、含水率提高了40%、溶胀率提高28%、断裂强度提高到37.3 MPa、IEC达到2.2 mmol/g、质子传导率提高到0.069 S/cm,QCM-D结果表明,共混膜的抗污染能力最强,即共混膜的综合性能达到最优.主要原因是加入SGO@SiO_2杂化颗粒的共混膜的性能同时受到了SiO_2和SGO的影响.SGO中—SO_3H的引入提高了共混膜的质子传导能力,亲水性的—SO_3H增加了膜的含水率,同时SGO较高的比表面积有利于分散无机颗粒之间的团聚.而SiO_2的引入能够提高共混膜的保湿性,抑制膜的溶胀,增强共混膜的机械强度和抗污染能力.     

双选择层复合正渗透膜制备及其表征

以聚丙烯腈制备基膜,聚氮杂环丙烷、聚-4-苯乙烯磺酸钠为聚阳阴电解质,间苯二胺、均苯酰氯为水相和油相单体,依次用层层自组装(Lb L)和界面聚合制备双选择层正渗透膜,研究Lb L和界面聚合影响膜性能的典型因素。结果表明,优化条件,PEI和PSS的质量浓度均为1.0 g/L,Na Cl浓度为1.0 mol/L,Cu~(2+)浓度为0.20 mol/L,聚电解质单层沉积时间为10.0 min,MPD、TMC的质量浓度分别为20.0、0.25 g/L,单体反应时间均为2.0 min,Lb L3个聚电解质双层,界面聚合1次。在此优化条件下,所得正渗透膜水通量为42.40 L/(m~2·h),反向盐通量为10.86 g/(m~2·h)。结合石英晶体微天平说明Lb L中聚电解质层最为密实,其性能对膜影响较大。这种新的制备方法为提高正渗透工艺展现了一种新途径。     

微结构对环铵型酚酞聚芳醚砜阴离子交换膜性能的影响

制备了一系列结构微小差异的环铵型酚酞聚芳醚砜阴离子交换膜材料(PES-PPH-R-OH),并通过核磁共振氢谱对其结构进行了表征,详细评价了膜的热性能、力学性能、微相分离结构、离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀率及离子传导率等性能,重点研究并揭示了功能基团微小化学结构差异对相应膜性能的影响规律.研究结果表明,功能环铵基团的微小结构差异(单个元素的差别)对膜的微相分离结构、吸水率、电导率等性能有显著影响.其中,PES-PPH-Pip-OH膜具有最高的电导率,80℃时,其电导率高达83.53 mS/cm,有望成为新型阴离子交换膜并在燃料电池中得到应用.     

氧化法去除废旧锂电池正极材料酸浸液中锰的研究

为充分回收废旧锂电池正极材料中的钴镍,以废旧锂电池正极材料酸浸液为研究对象,采用氧化法去除溶液中的锰。分别研究了高锰酸钾、次氯酸钠、过硫酸钠三种氧化剂对废旧锂电池酸浸液中锰的去除效果。三种氧化剂相比,高锰酸钾是理想的除锰氧化剂。高锰酸钾氧化法除锰最佳工艺条件为:高锰酸钾用量为理论用量的0.9倍、氧化pH值5.5、氧化温度10℃、时间10min。在此条件下,除锰溶液中残余锰含量少(0.14%),钴镍损失低。     

氧化石墨烯-氨基酰化酶/聚偏氟乙烯复合膜的制备及特性

通过静电吸附法成功制备了氧化石墨烯-氨基酰化酶（GO-acylase）颗粒。将GO和GO-acylase颗粒分别添加到聚偏氟乙烯（PVDF）铸膜液中,通过相转化法制备了GO/PVDF和GO-acylase/PVDF复合膜。结果显示,GO-acylase/PVDF复合膜的粗糙度最低（R_a=8.21 nm）,表面最平滑。GO/PVDF和GO-acylase/PVDF复合膜的接触角较小（73.72°和71.31°）,说明复合膜的亲水性优于纯PVDF膜。由于GO的添加会增强溶质和非溶质之间的转化过程,从而导致GO/PVDF复合膜的纯水通量最大（69.0 L/（m2 h））。经过测定,GO-acylase/PVDF复合膜的生物活性在4℃下可以持续4周左右。研究结果表明,GO-acylase/PVDF复合膜的成功制备为抗生物污染膜的研发提供了新思路。      

光电催化电极材料制备方法研究进展

光电催化电极兼具光催化和电催化功能，是一种可持续的、高效的、在多领域具有广泛应用价值的材料。综述了其多种制备方法，如电沉积、喷雾热解、水/溶剂热和溶胶-凝胶等。并对影响每种方法制备过程的操作条件作以讨论。分析表明，通过控制材料制备过程当中的操作条件，可以显著改变材料的形貌特征和物理化学性质，进而影响光电催化性能。因此，选择合适的制备方法和条件对材料性能的提升具有重大意义，并指出制备高稳定性材料和多种制备技术的联用是今后的研究热点。     

漂浮型TiO2/石墨烯复合催化剂的制备及其性能

以空心玻璃微珠(HGM)为载体,采用水热法制备漂浮型石墨烯(RGO)-TiO_2复合光催化剂。首先将超声分散后的氧化石墨烯(GO)负载于经预处理后的HGM表面,而后以钛酸四丁酯为前驱体,在不使用还原剂条件下采用一步水热法制备出TiO_2/RGO/HGM复合光催化剂。研究了压力、GO(RGO)含量对复合光催化剂性能的影响。以罗丹明B(RhB)为降解对象分析了复合光催化剂的光催化降解效果。结果表明:GO成功负载于空心玻璃微珠表面,并通过水热过程在空心玻璃微珠表面原位还原生成RGO,二氧化钛形成RGO/HGM复合结构。此后,锐钛矿型TiO_2在RGO/HGM复合结构表面自组装成核并均匀负载从而形成TiO_2/RGO/HGM复合光催化剂。与TiO_2/HGM复合材料相比,TiO_2/RGO/HGM复合材料具有增强的光催化降解活性,再循环后具有良好的降解效果。此外,还提出了加载在HGM表面的RGO和TiO_2的可能机理和形成过程。     

含纳米Fe~0的质子交换膜制备及催化作用研究

为充分利用微生物燃料电池(MFC)阴极中产生的H_2O_2,同时提高电池的产电性能,在聚偏氟乙烯接枝聚苯乙烯磺酸(PVDF-g-PSSA)均聚物中加入自制的磺化Fe~0-rGO纳米颗粒制备出含S-Fe~0-rGO的复合质子交换膜,并研究使用该膜的MFC-电Fenton系统的产电性能和阴极对模拟罗丹明B污水的降解能力。结果表明,S-Fe~0-rGO纳米颗粒添加质量分数为2.0%时,复合膜综合性能达到为优,水的质量分数达到31.1%,溶胀率达到9.7%,离子交换容量为2.1 mmol/L,质子传导率为60 m S/cm。添加S-Fe~0-rGO质量分数2.0%的复合膜的MFC在电压稳定阶段时阴极对质量浓度10 mg/L的罗丹明B的60 min的降解率达到99.54%,RhB溶液TOC去除率为57.48%。     

SiO_2-SO_3H杂化PVDF-g-PSSA膜的制备及抗污染研究

为改善PVDF-g-PSSA膜性能,探索应用于微生物燃料电池(MFC)的廉价高效,耐污染的质子交换膜。将磺化纳米Si O_2和Si O_2-SO_3H与PVDF-g-PSSS颗粒共混成膜,对其进行了表征,研究了主要性能及抗污染机制。结果表明,当Si O_2-SO_3H添加质量分数达5%时,改性膜的含水率(41.02%)、离子交换容量(3.18 mmol/g)、质子传导率(54.1 m S/cm)达到最优。在超纯水和50 mmol/L的磷酸盐缓冲溶液中,该膜较未改性前膜表面的蛋白质吸附量降低,吸附层更为疏松,有更低的负ζ电位,抗污染性较好。     

Ti3C2TxMXene光催化应用研究进展

新型环境友好材料的开发是解决能源短缺和环境污染问题的关键。自2011年MXenes被合成以来,独特的二维层状结构、良好的导电性以及丰富的表面官能团使其受到了密切的关注,并被广泛地应用于光催化能源转换、环境污染治理等领域。在众多的MXenes中,Ti₃C₂T_xMXene是最早被报道的也是目前研究最多的材料。研究发现Ti₃C₂T_xMXene在光催化体系中能够促进光生电子-空穴的分离、减少电荷复合,从而提高该体系的光催化性能,其在光催化领域显示出了巨大的潜力。概述了MXenes材料的结构特性,重点介绍了Ti₃C₂T_xMXene材料在光催化析氢、光催化降解污染物、CO2的光催化还原以及光催化固氮方面的应用进展。最后,总结并讨论了Ti₃C₂T_xMXene材料在光催化应用领域面临的三大挑战。