Ca/Cu共掺杂的O3-NaFe0.5Mn0.5O2钠离子电池正极材料的电化学性能研究

层状过渡金属氧化物由于其较高的理论比容量和较低的经济成本,被视为一种具有良好应用前景的钠离子电池正极材料。采用溶胶-凝胶法和热处理的方式,制备Ca/Cu共掺杂的铁锰基层状氧化物(O3-Na_0.9Ca_0.05Fe_0.45Mn_0.45Cu_0.1O₂)。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对该O3型铁锰基层状氧化物正极材料进行表征分析。结果表明,在32 mA/g电流密度下该材料具有205.2 m A·h/g的高比容量,循环50圈之后仍具有67.64%的容量保持率,在160 m A/g下循环100圈后依然具有81.4 m A·h/g的放电比容量。由于Ca的掺入,引起Na⁺空位的增加,并且Cu的掺入提高了Mn的价态,从而提高了Na⁺的扩散速率,抑制了Mn³⁺的Jahn-Teller效应,缓解了晶格应力,有效提高了材料的结构稳...     

水热法制备氮掺杂多孔炭及其在气体吸附/电化学储能中的应用

以椰壳为原料,通过在水热过程中添加尿素直接获得氮掺杂水热炭,再通过CO2活化获得氮掺杂多孔炭.采用扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附脱附、X射线光电子能谱(XPS)、X射线粉末衍射(XRD)对样品的形貌、孔隙结构、元素组成及晶相结构进行表征.作为吸附剂,氮掺杂多孔炭在75℃下对SO_2的饱和吸附容量达到132.4 mg/g,相较于未添加尿素的多孔炭提高了40%;作为电极材料,在三电极测试中1 A/g的电流密度下,比电容达到175.1 F/g,20 A/g下仍有124.6 F/g,20 A/g的电流密度下循环5 000次后,比电容仍保有115.2 F/g.氮掺杂多孔炭由于其简单的工艺流程、廉价易得的原材料以及温和的反应条件,在多个领域展现了其巨大的工业应用潜力.     

MoS2/RGO复合材料的电化学性能和第一性原理研究

利用MoS₂高的理论储锂容量和石墨烯良好的导电性能,采用一步水热法成功制备出卷曲片层状的MoS₂/RGO复合材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、Raman光谱等手段对其进行了结构、形貌、和成分的表征,并通过第一性原理计算了MoS₂和MoS₂/RGO模型的最稳定锂离子吸附位置、电荷密度、差分电荷密度、态密度和扩散能垒。实验结果表明,MoS₂/RGO复合材料在前70次充放电循环中,保持着800 mAh/g以上的高放电比容量,经过100次循环后,放电比容量为515.3 mAh/g,明显高于单一MoS₂(170.8 mAh/g),同时,该复合材料具有优于单一MoS₂的倍率性能,经过1000 mA/g的大电流密度循环后重新回到100 mA/g时,MoS₂/RGO复合材料仍保持在高的放电比容量(941.2 mAh/g)。第一性原理计算结果表明,在石墨烯的作用下,MoS_2<...     

MIL-101(Cr)-NH2/CaCl2复合材料的热化学蓄热性能研究

将金属有机骨架MIL-101(Cr)-NH₂与CaCl₂通过浸渍的方法复合得到MIL-101(Cr)-NH₂/CaCl₂热化学蓄热复合材料。采用X射线衍射分析仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、全自动比表面积及孔径分析仪以及同步热分析仪（TG-DSC）等分析了复合材料的表观形貌、盐含量、比表面积和蓄热密度等参数。结果显示,复合材料的盐含量为49%,在30℃、32%湿度下的最大吸水量为0.54 g(H₂O)/g(样品),蓄热密度达到了1 204 kJ/kg,并且在经历了17次吸附-解吸循环后,其蓄热密度仅降低了6.5%,表现出优异的循环稳定性,出色的吸附性能表明这一新型复合材料在太阳能蓄热领域具有广阔的应用前景。     

新型纸浆污泥生物炭基催化剂的制备及其催化合成生物柴油研究

以纸浆污泥生物炭为载体制备固体碱催化剂，并将其应用于生物柴油的制备。催化剂的物理化学性质通过热重分析（TG）、扫描电子显微镜及X射线能谱分析（SEM-EDS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、N2吸附/脱附和CO2-TPD进行表征。结果表明：由于30K/PPSB-600催化剂的总碱度最高，具有非常好的的催化性能（生物柴油最大产率为98.5%）。此外，对催化剂的稳定性和利用周期性进行多次实验。通过8次回收实验后，新催化剂仍具有较高的催化性能（生物柴油产率为80%），其中少量失去催化活性的原因是K+的流失。     

三聚氰胺氮掺杂多孔炭吸附VOCs的研究

为了提高多孔炭对污染物的吸附能力,开发了一种以三聚氰胺为氮源,KHCO₃为活化剂,纤维素为原料制备氮掺杂多孔炭的方法。制备的多孔炭具有极高的比表面积,高达2318 m²/g,对甲苯的吸附量为559 mg/g,远远超过目前的商用活性炭,同时具备良好的吸附动力学数据。深入研究发现,在600～900℃活化过程中含氮基团(吡啶-N、吡咯-N和石墨-N)对多孔结构的形成有良好的促进作用,多孔炭比表面积的增加伴随着氮含量的减少,表明碳质前驱体掺氮可作为增加多孔碳孔隙率的一种方法。     

Preparation and electrochemical performance of the novel porous cobalt-nickel-zinc oxides/carbon nanocomposites

以Co(NO₃)₂·6H₂O 和 Ni(NO₃)₂·6H₂O为原料,金属有机骨架材料MOF-5为模板剂和碳锌的原料来源,制备了前驱体,随后通过高温煅烧法合成了多孔钴-镍-锌氧化物/碳纳米复合物.应用X射线衍射,扫描电子显微镜和氮气吸附-脱附测试等手段对样品的微观结构和表面形貌进行研究,发现钴-镍-锌氧化物/碳复合物有多孔结构,比表面积高达155 m²/g.采用循环伏安,恒电流充放电和交流阻抗等方法研究了样品的电化学性能.结果表明,在1 A/g的电流密度下,钴-镍-锌氧化物/碳纳米复合物的比容量为804 F/g,远高于钴-镍氧化物的比容量(180 F/g),且1000次循环后其比容量仍保持94.4%;在高电流密度10 A/g下,比容量保持率为90%.     

微量元素Fe2+、Co2+、Ni2+对麦秸与鸡粪混合厌氧发酵的影响

以麦秸与鸡粪为原料,采用批次式中温厌氧发酵方式,探究微量元素Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺对混合厌氧发酵的影响。实验结果表明:Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺最佳浓度分别为210、32、32 mg/L,当Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺的添加浓度在适宜范围内时,可显著(p<0.05)提高发酵系统产CH₄潜力及CODs去除率;当Fe²⁺浓度为210 mg/L、Co²⁺浓度为32 mg/L、Ni²⁺浓度为32 mg/L时,其CH₄累积产量分别为322.21、331.19、357.10 mL/(g VS),相比于对照组为245.35 mL/(g VS)显著(p<0.05)提高31.33%、34.99%、45.54%,CODs去除率依次为61.83%、57.01%、63.63%,提高CH<...     

2021 年 1 期目录

以棉涤废料为炭前驱体,利用醋酸钙为模板剂,采用单因素法考察在不同热解温度、质量比和热解时间下制得的介孔炭对亚甲基蓝和四环素的吸附性能,从而筛选得到最佳制备工艺参数,同时利用氮气吸附?脱附曲线、扫描电镜、X射线衍射、红外光谱进行物化性能分析,并研究其对水中四环素的吸附规律。结果表明,制备棉涤废料基介孔炭的最佳工艺参数为：热解温度为800 ℃、醋酸钙和棉涤废料质量比为1.5∶1、热解时间为1.5 h。醋酸钙模板剂成孔性能优异,制得的介孔炭总比表面积高达1 106.630 m2·g?1,介孔率达到62%,对水中四环素的吸附过程符合Langmuir模型,为自发吸附,最大吸附值为506.40 mg·g?1。     

Microstructure and energy storage properties of Li1.2[Mn0.52-0.5xNi0.20-0.5xCo0.08+x]O2 cathode materials

以碳酸钠为沉淀剂,乳酸钠为络合剂合成碳酸盐前驱体,950℃烧结制备了Li_1.2[Mn_0.52-0.5xNi_0.20-0.5xCo_0.08+x]O₂（x=0, 0.02, 0.04, 0.06）系列材料,探讨元素含量变化对材料的结构、形貌、充放电性能的影响。研究结果表明：随着x的增大,材料的晶格常数c/a比值增加,层状结构更加完整。当x=0.02时,该材料的充放电性能最优,其首次放电容量为261.0 mA·h/g,0.5C下循环100次后的放电容量仍有189.9 mA·h/g,容量保持率高达98.85%,2C倍率下放电容量最高达到157.6 mA·h/g。进一步增大x值时,由于Co含量的上升,使得更多的Co^3+/4+ 2g轨道与O^2- 2p轨道发生带隙重叠,从而使得材料的比容量和循环性能下降。     

Optimization of process parameters for preparation of powdered activated coke to achieve maximum SO2 adsorption using response surface methodology

Powdered activated coke (PAC) is a good adsorbent of SO₂, but its adsorption capacity is affected by many factors in the preparation process. To prepare the PAC with a high SO₂ adsorption capacity using JJ-coal under flue gas atmosphere, six parameters (oxygen-coal equivalent ratio, reaction temperature, reaction time, O₂ concentration, CO₂ concentration, and H₂O concentration) were screened and optimized using the response surface methodology (RSM). The results of factor screening experiment show that reaction temperature, O₂ concentration, and H₂O (g) concentration are the significant factors. Then, a quadratic polynomial regression model between the significant factors and SO₂ adsorption capacity was established using the central composite design (CCD). The model optimization results indicate that when reaction temperature is 904.74°C, O₂ concentration is 4.67%, H₂O concentration is 27.98%, the PAC (PAC-OP) prepared had a higher SO₂ adsorption capacity of 68.15 mg/g while its SO₂ adsorption capacity from a validation experiment is 68.82 mg/g, and the error with the optimal value is 0.98%. Compared to two typical commercial activated cokes (ACs), PAC-OP has relatively more developed pore structures, and its S_BET and V_tot are 349 m²/g and 0.1475 cm³/g, significantly higher than the 186 m²/g and 0.1041 cm³/g of AC1, and the 132 m²/g and 0.0768 cm³/g of AC2. Besides, it also has abundant oxygen-containing functional groups, its surface O content being 12.09%, higher than the 10.42% of AC1 and 10.49% of AC2. Inevitably, the SO₂ adsorption capacity of PAC-OP is also significantly higher than that of both AC1 and AC2, which is 68.82 mg/g versus 32.53 mg/g and 24.79 mg/g, respectively.     

The effect of multivalent cation dopants on lithium manganese spinel cathodes

The cycling stability of 4 V Li_xMn₂O₄ electrodes in lithium, flooded electrolyte glass cells has been improved by the addition of multivalent cation dopants (Mg²⁺, Zn²⁺ and Al³⁺). Optimal dopant levels to achieve maximum capacity and the greatest stability with repeated cycling have been determined. The effect of doping the oxygen-rich spinel Li₂Mn₄O₉, was also determined and shown to make no significant improvement in the life cycle stability in the 3 V region.     

生物质气化工艺废水特征及预处理实验研究

对生物质气化中试现场产生的废水进行了水质及水量特征分析,针对生物质气化工艺废水固体颗粒含量高、有机物浓度高、难生化降解、废水增量少的特点,采取减压蒸馏及芬顿氧化对生物质气化废水进行预处理。实验结果表明,在85 ~ 90℃、真空度 -0.07 ~ -0.095 MPa减压蒸馏条件下,废水COD、NH₄-N脱除率分别为74.38%、94.46%;在Fe²⁺-H₂O₂体系中,考察了H₂O₂与废水质量比、H₂O₂与Fe²⁺摩尔比、反应时间、H₂O₂浓度对COD、NH₄-N、TOC、TN等的影响,当H₂O₂与废水质量比为8.40%时,可将减压蒸馏蒸出液COD从2.05 × 10⁴ mg/L降至4.11 × 10³ mg/L,NH₄⁺-N从143 mg/L降至11.1 mg/L。     

钙对生物质/塑料混合物共热解特性及动力学的影响

为了探究Ca2+对生物质/塑料混合物热解的影响,采用热重分析法研究了Ca2+浸渍酸洗玉米秸秆(ACS)/高密度聚乙烯(HDPE)混合物(AHM)的热解特性.结果表明,Ca2+的添加,使得AHM的初始分解温度以及第一失重峰对应温度均有所降低;此外,由于Ca2+的添加,AHM的第二失重峰对应温度基本不变,最大失重速率有所增...     

污泥基生物炭的制备及其作为污泥调理剂的可行性探究

基于污泥资源化利用需求,选用市政污泥制备污泥基生物炭,通过冷场扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）及氮吸附比表面积分析仪对其进行物化性质表征。结果显示：当污泥和浓硫酸按照1∶2比例活化时制备得到的生物炭比表面积最大,但弱酸或强碱弱酸盐有利于提高活化后污泥基生物炭官能团种类。此外,将污泥基生物炭作为活性污泥调节剂,对其可行性进行了探究,采用沉降性能、过滤性能和脱水性能作为调理后活性污泥脱水性能评价指标。结果表明：在CO₂氛围下制备的污泥基生物炭调理后,活性污泥脱水性能最好,泥饼含水率仅为50%,满足单独焚烧用泥质和卫生填埋对泥饼含水率的要求,显示出污泥基生物炭用作污泥调理剂具有良好的可行性。     

凹凸棒石负载有机胺用于沼气提纯的优化制备研究

凹凸棒石原矿吸附剂对CO₂的吸附量较低,不利于其在沼气提纯中的实际应用。因此,如何有效提高凹凸棒石的CO₂捕集能力是未来的研究重点。通过对凹凸棒石原矿进行酸改性处理,考察酸浓度和酸化时间对凹凸棒石组成、结构和性能的影响,采用扫描电镜(SEM)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)和N₂吸附/脱附等手段进行表征。结果表明,在硫酸浓度为3 mol/L、酸化时间为72 h的条件下,所得到的凹凸棒石基无定型SiO₂(α-SiO₂)具有较高的比表面积和孔容并具有丰富的表面Si?OH基团,其负载聚乙烯亚胺的CO₂吸附量达到3.21 mmol/g。这是由于酸改性去除了凹凸棒石层间杂质以及金属阳离子氧化物,从而改善了凹凸棒石的结构和性能,使氨基活性位点得到均匀地分散,提高了对CO₂的捕集性能。     

LSPR效应增强的太阳能光热化学分解水制氢

制备大小2种尺寸Au负载的TiO2样品(分别记为LAuP25和SAuP25)用于太阳能光热化学循环分解水.全光谱下LAuP25和SAuP25的氢气产量分别为9.90和12.60μmol/g,可见光下产量分别为3.91和1.15μmol/g.通过透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散谱(EDS)和X射线衍射技术(XRD...     

牟汶河中上游河水离子组成特征及其影响因素

为研究牟汶河中上游河水化学特征,分析河水离子来源,采集21组干流和支流河水样品,利用数理统计、Piper三线图及沿流程组分变化图分析主要离子组分、水化学类型及水化学空间变化特征;利用Gibbs图和离子比值相关性分析水化学组分控制因素.结果表明,河水离子组分以Ca2+、Na+、Mg2+、SO42-、HCO3-、Cl-为主...