单宁改性酚醛基炭气凝胶的制备及其CO2吸附性能

基于绿色低成本的单宁所具有的大量反应性羟基,其与醛类反应具有与苯酚或间苯二酚相似的机制。在传统的酚醛树脂基(苯酚-尿素-甲醛)炭气凝胶的基础上,通过添加单宁进行改性,成功制备出新型高效的CO₂吸附用酚醛基炭气凝胶。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和氮气吸脱附测试对其表面化学和孔隙结构进行了系统表征,同时通过CO₂吸脱附测试对其CO₂吸附量、选择性吸附及吸附热等进行了研究。结果表明：以绿色可再生的生物质原料单宁对原料进行部分取代,不仅可以显著降低产品成本,还可以明显改善其CO₂的吸附性能。当单宁的添加量(15 g)为苯酚用量的50wt%时,样品具有最大的比表面积(1 376.31 m2·g^-1)和微孔体积(0.55 cm3·g^-1),是一种极具潜力的气体吸附材料。其相应的CO₂吸附量高达5.36 mmol·g^-1,选择性吸附和吸附热则分别为16.84和34.49 kJ·mol^-1<...     

固化处理对木材液化物碳纤维原丝的微观构造及热稳定性影响

以木材液化物和六次甲基四胺为原料, 利用熔融纺丝法制备初始纤维。将初始纤维置于甲醛和盐酸混合液中进行固化处理制成木材液化物碳纤维原丝。考察了固化处理对木材液化物碳纤维原丝的孔隙结构、 晶态结构及热稳定性的影响。结果表明: 初始纤维和原丝的吸附等温曲线属于 Ⅱ 型吸附等温线, 初始纤维和原丝比表面积分别为0.517 m²·g^-1和0.142 m²·g^-1。杉木木粉中具有典型的纤维素 Ⅰ 晶体衍射峰; 初始纤维和原丝中纤维素 Ⅰ 特征峰消失, 且18.8°附近出现新的衍射峰, 说明形成了新的晶态物质; 原丝中18.8°附近的特征衍射峰增强, 结晶度提高。初始纤维失重率为88.3%, 原丝为60%, 初始纤维到原丝表观活化能由31.31 kJ·mol^-1增大到39.18 kJ·mol^-1, 原丝热稳定性提高。     

基于MOFs的复合材料制备及其对亚甲基蓝染料的吸附性能

用甲基丙烯酸酐对锆基MOFs UiO-66-NH₂进行改性,然后用紫外光固化将改性后的MOFs UiO-66-NH₂负载于聚丙烯(PP)非织造布制备出MOFs与非织造布(PSP)复合材料。分析了改性前后UiO-66-NH₂的晶型和形貌变化并测试了MOFs(UiO-66-NH₂-MET)与PP非织造布的结合牢度,测试了吸附条件对PSP复合材料吸附性能的影响。结果表明：通过在UiO-66-NH₂结构中修饰甲基丙烯酸酐基团制备出UiO-66-NH₂-MET,改性后MOFs的晶型结构没有变化,保留了原有的框架结构;UiO-66-NH₂-MET与PP非织造布间有良好的结合牢度。PSP复合材料经历多次水洗后未发生质量损失,保留了良好的吸附效果;PSP复合材料吸附亚甲基蓝(MB)的最佳条件为：染料的初始浓度为50 mg/L,吸附时间为300 min,pH值为9。     

A novel and simple nitrogen-doped carbon/polyaniline electrode material for supercapacitors

We demonstrated a simple and environment-friendly method in thepreparation of N-doped carbon/PANI(NCP)composite without binder.The structureand the property of NCP have been characterized by XPS,IR,XRD,SEM,CV,GCD and EIS.The results reveal that NCP has high capacitance performance of up to 615 F·g^-1at 0.6A·g^-1.Additionally,the asymmetric NCP₃₀₀/lcarbon supercapacitor delivers a highcapacitance(111 F·g^-1at 1A·g^-1)and a capacity retention rate of 82%after 1200 cyclesat 2A·g^-1.The ASC cell could deliver a high energy density of 39.1 W·h·kg^-1at a powerdensity of 792.6 W·kg^-1.     

ZIF-8-PAN衍生多孔碳纳米纤维锌离子混合电容器

采用静电纺丝技术制备ZIF-8-PAN复合纳米纤维，经预氧化和高温碳化制得ZIF-8-PAN衍生多孔碳纳米纤维(ZIF-8-PANC);利用扫描电镜、比表面及孔径分析技术对ZIF-8-PANC的形貌和微结构进行表征，测试作为锌离子混合电容器(ZHS)电极材料的电化学性能。结果表明：ZIF-8-PANC结合碳纳米纤维的高导电性和ZIF-8衍生碳的丰富多孔结构，不仅导电性能良好，同时增大比表面积，得到分级多孔结构，ZIF-8-PANC可有效实现电子、离子的快速传输和锌离子的高容量储存；当电流密度为0.5 A·g^-1时，ZIF-8-PANC电极的比容量达到240 mAh·g^-1,循环稳定性优异。     

Bimetallic zeolitic imidazolate framework-derived substrate-free anode with superior cyclability for high-capacity lithium-ion batteries

Freestanding carbon nanofibers loaded with bimetallic hollow nanocage structures were synthesized.The nanocages inherited the rhombic dodecahedral morphology of the zeolitic imidazolate framework(ZIF)precursors,ZIF-8 and ZIF-67.As anode materials for lithium-ion batteries(LIBs),the bimetallic nanocage-loaded freestanding carbon nanofibers effectively buffered volume expansions and alleviated pulverization through their different reduction and oxidation potentials.The higher capacities of the composite anodes arose via the formation of the Li_xZn alloy and Li₂O by Zn and Co ions,respectively,and the enhanced conductivity conferred by the carbon nanofibers.A synergistic effect of the composite components toward the strong electrochemical performance(688 m A h·g^-1at 1200 m A·g^-1)of the bimetallic nanocage-loaded fibers was demonstrated through the superior long-term stability of the anode(1048 m A h·g^-1after 300 cycles at 100 m A·g^-1),suggesting that the fabricated anode can be a promising material for use in portable LIBs.     

5-磺基水杨酸掺杂聚吡咯/ZIF67复合材料的超电容性能

为充分利用金属-有机框架化合物(MOF)丰富的多孔结构与导电聚合物的独特掺杂结构,研究掺杂剂对MOF/导电聚合物复合材料的结构及电化学性能的影响,以实现稳定的化学掺杂。通过调控Co²⁺与2-甲基咪唑的摩尔配比常温反应制备得到三维花状结构的ZIF-67(命名为Z8);利用简便的原位聚合反应制备得到5-磺基水杨酸(5-SSA)掺杂聚吡咯(PPy)/Z8复合材料。Z8的引入能在一定程度上减少PPy微球的堆积,其与5-SSA之间的多重氢键、共轭效应等有利于PPy实现稳定的化学掺杂,其有利于电子及电解质离子的快速传输,并为PPy提供支撑。电化学测试结果表明,所有的复合材料中,PPy/10wt%Z8可获得最佳的电化学性能,其在1 A·g^-1的电流密度下的比电容可达300 F·g^-1。以PPy/10wt%Z8为正极,活性炭为负极,柔性碳布作为支撑体,聚乙烯醇(PVA)-H₂SO₄为电解质组装得到柔性非对称超级电容器,在1 mA·cm^-2的电流密度下,其比电容为200 m...     

ZIF-67@PDA/含氟聚酰亚胺混合基质膜的制备及其气体分离性能

金属有机框架材料(MOF)/聚合物混合基质膜(MMMs)通过结合MOF的分子筛效应和聚合物基质成本较低、加工性能好、机械强度高的特征,使其在气体分离领域展现出巨大的应用前景。然而由于MOF在聚合物基体中存在分散性差问题,极大地限制了其应用。采用溶剂热法合成金属框架材料ZIF-67,并通过溶液氧化法在ZIF-67表面修饰聚多巴胺(PDA)层制备ZIF-67@PDA纳米多孔材料。以4,4’-二氨基二苯醚-2,2’-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐(ODA-6 FDA)型含氟聚酰亚胺(FPI)为基体、ZIF-67和ZIF-67@PDA为填料,制备不同质量分数的ZIF-67/FPI和ZIF-67@PDA/FPI。通过FTIR、WAXD、TGA、SEM、比表面和孔径分布分析仪、气体渗透仪等测试对MMMs的结构和性能进行表征并测试了N₂、O₂、CO₂、He 4种气体的渗透性。结果表明：经聚多巴胺修饰后的纳米微孔材料ZIF-67在聚合物基体中能均匀分散并为气体分子的通过提供快速通道,且表现出良好的热稳定性。ZIF-67@PDA对CO<...     

聚乙烯亚胺(PEI)改性UiO-66对钯(Ⅱ)吸附性能的影响

钯是电子、催化、医药、首饰等诸多领域不可或缺的重要原料,但是钯在地壳中的含量十分稀少,并且价格非常昂贵,因而分离和回收钯具有重要意义。本工作采用浸渍后处理法对溶剂热法合成获得的UiO-66进行聚乙烯亚胺(PEI)改性,当PEI含量为UiO-66的20%(质量分数,下同)时,制得的PEI@UiO-66对Pd(Ⅱ)溶液(2 000 mg/L)的吸附量可达145 mg/g,较未改性前提升126.6%;通过在浸渍后处理工艺中引入硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)能够有效改善PEI和UiO-66间的界面结合,当KH550含量为UiO-66的5%时,PEI@KH550@UiO-66对Pd(Ⅱ)溶液(2 000 mg/L)的吸附量达到178 mg/g,较PEI@UiO-66提升22.8%,较未改性UiO-66则提升178.1%。PEI@UiO-66和PEI@KH550@UiO-66对Pd(Ⅱ)吸附机理除了锆基团簇同PdCl₄^2-之间的电子偏移,还存在质子化的氨基同PdCl₄^2-之间的电子偏移。     

碗状C@FeS2@NC复合材料的制备及其电化学性能

在二氧化硅微球表面包覆一层酚醛树脂并在高温下将其转化为碳壳,然后进行溶剂热反应、多巴胺包覆、高温硫化以及氢氧化钠刻蚀,制备出碗状C@FeS₂@NC(氮掺杂碳层)复合材料。这种复合材料具有开放性三维碗状结构,能释放体积变化产生的应力,其较大的比表面积(70.67 m²·g^-1)有很多的活性点位。内外双层碳壳提高了这种复合材料的导电性并提供了稳定的机械结构,外层NC具有很好的保护作用。将这种复合材料用作锂离子电池负极,在0.2 A·g^-1电流密度下首圈放电比容量和充电比容量分别为954.3 mAh·g^-1和847.2 mAh·g^-1,对应的首圈库伦效率为88.78%。循环100圈后,其放电比容量稳定在793.8 mAh·g^-1。     

纳米Fe3O4@茶渣/海藻酸钙磁性复合材料制备及其对亚甲基蓝的吸附性能与吸附机制

采用离子共沉淀技术在茶渣(Tea waste, TW)表面沉积纳米Fe₃O₄粒子(TW@nano-Fe₃O₄),用溶胶凝胶法制备茶渣@纳米Fe₃O₄/海藻酸钙(TW@nano-Fe₃O₄/CA)磁性复合微球,通过SEM、XPS、XRD、振动样品磁强计(VSM)及万能试验机对材料结构和性能进行了表征与测试,并研究了其对水溶液中亚甲基蓝(Methylene blue, MB)的吸附性能与机制。结果表明,TW@nano-Fe₃O₄/CA复合微球磁性响应明显,粒径为1.2~1.7 mm。微球表面粗糙、褶皱,内部为疏松多孔道结构。随TW@nano-Fe₃O₄含量增加,微球粒径增加,磁响应增强,但对MB的吸附量缓慢下降;TW@nano-Fe₃O₄/CA微球对MB的吸附动力学数据与准二级动力学方程拟合较好,等温吸附过程符合Langmuir模型,对MB的吸附过程是自发性和熵减小的放热过程。在303 K下,质量配比为TW@nano-Fe₃O₄∶CA=4∶1的复合微球对MB的Langmuir最大吸附量为272.5 mg·g^-1,比TW提高86.7%,并具有良好的再生与循环使用性能。     

三维立体介孔结构的海藻酸钠/氧化石墨烯复合气凝胶的制备及其对亚甲基蓝的吸附

为了有效去除废水中的染料,本论文以海藻酸钠（SA）和氧化石墨烯（GO）为原料,采用一步水热法制备海藻酸钠/氧化石墨烯（SA/GO）复合水凝胶,并通过冷冻干燥法得SA/GO复合气凝胶。利用FT-IR、XRD、SEM、TEM、N₂等温吸附-脱附、接触角来表征SA/GO复合气凝胶并研究其吸附性能。结果表明,SA/GO复合气凝胶是具有三维立体结构的多孔材料,BET比表面积约为580.54 m²·g^-1。讨论了SA/GO复合气凝胶对亚甲基蓝（MB）溶液吸附过程的影响因素,在碱性条件下,吸附效果最好,吸附率可达99.41%,吸附量可达248.53 mg·g^-1,并表现出优异的循环再生性。     

钠离子电池中空结构CoSe2/C负极材料的制备及储钠性能研究

过渡金属硒化物具有较高的理论比容量和良好的导电能力, 是钠离子电池潜在的负极材料, 但其在电化学过程中会发生较大体积变化, 循环寿命不佳, 发展受到了限制。为缓解上述问题, 本研究以金属有机框架材料ZIF-67为前驱体, 用单宁酸(Tannic acid, TA)将ZIF-67刻蚀为空心结构, 再通过碳化、硒化制备出以碳为骨架的纳米中空CoSe₂材料(H-CoSe₂/C), 相较于未经刻蚀处理的CoSe₂材料(CoSe₂/C), H-CoSe₂/C表现出更好的储钠性能, 特别是循环稳定性得到显著提高。50 mA·g^-1电流密度下, 经过350次循环, 可逆比容量保持在383.4 mAh·g^-1, 容量保持率为83.6%; 在500 mA·g^-1电流密度下, 经过350次循环后容量保持率仍能达到72.2%。本研究表明, 中空结构能够提供足够的空间以缓解材料在电化学过程中的体积变化, 进而提高电极材料的循环性能。     

软@硬复合炭结构设计及其协同电化学储钾

软@硬复合炭结构有助于协同改善炭负极材料的电化学储钾性能,但目前对不同复合结构对电化学储钾性能的影响规律仍缺乏系统研究。有鉴于此,将罗丹宁和嵌段共聚物F127作为硬炭前驱体,煤沥青热挥发份作为软炭前驱体,通过共炭化与气相沉积的协同使用,开发硬炭、软/硬三维杂化炭结构、软炭壳@硬炭核复合结构,并研究3种结构对电化学储钾性能的影响。软炭壳@硬炭核复合材料具有高可逆容量(0.05 A·g^-1下容量为365 mA·h·g^-1)、高循环稳定性(100圈循环后容量保持率为80%)、高倍率性能(1 A·g^-1下容量为177 mA·h·g^-1)的特征。硬炭核丰富的缺陷活性位点可提高复合材料储钾容量。软炭壳的涡轮碳结构可覆盖硬炭表面缺陷,促进钾离子去溶剂化嵌入以改善循环稳定性。此外,高导电性软炭壳可改善电荷交换,进而提高复合材料的倍率性能并缓解电压滞后。得益于软炭与硬炭复合结构的协同储钾机制,软炭壳@硬炭核复合材料表现出明显优于硬炭的电化学储钾性能。     

ZIF-8-SiO2的制备及其对U(VI)的吸附

以沸石咪唑酯骨架结构材料ZIF-8及硅酸四乙酯(TEOS)为原料制备ZIF-8-SiO₂复合材料,并采用XRD、SEM、EDS等方法对ZIF-8-SiO₂的结构及吸附U(VI)前后的形貌进行表征,结果表明ZIF-8-SiO₂成功制备且对U(VI)具有良好的吸附作用。以静态吸附实验,分别考察了pH值、时间、温度、溶液初始铀浓度、盐浓度及超高压环境等对ZIF-8-SiO₂吸附性能的影响。由实验结果可得,在初始浓度为80 mg·L?1时,25℃下ZIF-8-SiO₂对U(VI)的最大实际吸附量为498 mg·g?1,根据Langmuir模型拟合结果分析得出,ZIF-8-SiO₂对U(VI)的理论吸附量最高可达678.5 mg·g?1,且在200~500 MPa范围内,压强越高越有利于吸附。通过FTIR、XPS等方法对ZIF-8-SiO₂吸附铀酰离子前后的结构进行分析,探究该吸附过程中可能存在的吸附机制。      

Rational design of novel ultra-small amorphous Fe2O3 nanodots/graphene heterostructures for all-solid-state asymmetric supercapacitors

Constructing graphene-based heterostructures with large interfacial area is an efficient approach to enhance the electrochemical performance of supercapacitors but remains great challenges in their synthesis.Herein,a novel ultra-small amorphous Fe₂O₃nanodots/graphene heterostructure(a-Fe₂O₃NDs/RGO)aerogel was facilely synthesized via excessive metal-ion-induced self-assembly and subsequent calcination route using Prussian blue/graphene oxide(PB/GO)composite aerogel as precursors.The deliberately designed a-Fe₂O₃NDs/RGO heterostructure offers a highly interconnected porous conductive network,large heterostructure interfacial area,and plenty of accessible active sites,greatly facilitating the electron transfer,electrolyte diffusion,and pseudocapacitive reactions.The obtained a-Fe₂O₃NDs/RGO aerogel could be used as flexible free-standing electrodes after mechanical compression,which exhibited a significantly enhanced specific capacitance of 347.4 F·g^-1at 1 A·g^-1,extraordinary rate capability of 184 F·g^-1at 10 A·g^-1,and decent cycling stability.With the as-prepared a-Fe₂O₃NDs/RGO as negative electrodes and the Co₃O₄NDs/RGO as positive electrodes,an all-solid-state asymmetric supercapacitor(a-Fe₂O₃NDs/RGO//Co₃O₄NDs/RGO asymmetric supercapacitor(ASC))was assembled,which delivered a high specific capacitance of 69.1 F·g^-1at 1 A·g^-1and an impressive energy density of 21.6 W·h·k·g^-1at 750 W·k·g^-1,as well as good cycling stability with a capacity retention of 94.3%after 5,000 cycles.This work provides a promising avenue to design high-performance graphene-based composite electrodes and profound inspiration for developing advanced flexible energy-storage devices.     

酸值测定仪示值误差不确定度的评定

针对酸碱滴定法(颜色指示剂法)为原理的石油产品酸值测定仪的要求,使用酸值为(0.50±0.07)mg KOH·g^-1的酸值标准物质对其进行示值误差的测定,示值误差为+0.004 mg KOH·g^-1;重复性为0.003 mg KOH·g^-1;扩展不确定度为0.070 mg KOH·g^-1。通过对酸值测量结果示值误差的不确定度进行详细评定,提出提高酸值测定仪测量准确性的方案。     

聚苯醚/钙镧钛微波复合基板

微波复合基板兼具树脂基体的高韧性和陶瓷填料优异的介电和热学性能, 是航空航天、电子对抗、5G通讯等领域的关键材料。本工作采用螺杆造粒与注塑成型相结合的新技术制备了聚苯醚(简写为PPO)为基体、钙镧钛(Ca_0.7La_0.2TiO₃, 简写为CLT)陶瓷为填料的新型微波复合基板, 并对基板的显微结构、微波介电性能、热学性能和力学性能进行表征。结果表明, 采用这种新技术制备的微波复合基板组成均匀且结构致密。随着CLT陶瓷的体积分数从0增大至50%, 基板的介电常数从2.65提高到12.81, 介电损耗从3.5×10 ^-3降低至2.0×10 ^-3 (@10GHz); 同时热膨胀系数从7.64×10 ^-5 ℃ ^-1显著降低至1.49×10 ^-5 ℃ ^-1, 热导率从0.19 W·m ^-1·K ^-1提高至0.55 W·m ^-1·K ^-1; 此外抗弯强度从97.9 MPa提高至128.7 MPa。填充体积分数40%CLT陶瓷的复合基板综合性能优异: ε_r=10.27, tanδ=2.0×10 ^-3(@10GHz), α=2.91×10 ^-5 ℃ ^-1, λ=0.47 W·m ^-1·K ^-1, σ_s=128.7 MPa, 在航空航天、电子对抗、5G通讯等领域具有良好的应用前景。     

裂解温度对湿地植物基生物炭理化性质与镉吸附特性的影响

以湿地植物美人蕉(MBC)、再力花(ZBC)和旱伞草(HBC)为原材料，采用热裂解法于300、 500、 700℃下制备生物炭，应用全自动元素分析仪、扫描电子显微镜、红外光谱等手段表征分析生物炭理化性质，采用静态吸附法系统研究生物炭对镉的吸附特性。结果表明：制备温度对生物质炭的理化性质、表面形貌和矿物成分有很大影响；中温(500℃)、高温(700℃)裂解生物炭对镉的吸附性能优于低温(300℃)裂解生物炭的，500℃裂解生物炭吸附性能最好，对Cd²⁺吸附容量均值可达96.00 mg·g^-1,极值可达108.28 mg·g^-1,且吸附容量从大到小为ZBC、 MBC、 HBC; 500℃裂解湿地植物基生物炭对Cd²⁺的吸附平衡时间为30 min左右，适宜的投加量和较大的溶液pH、离子初始质量浓度、反应温度有利于生物炭对Cd²⁺的吸附，对Cd²⁺吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型和拟二级动力学模型，且属于优惠吸附；裂解温度的升高可以促进生物炭芳香化，改...     

High power and stable P-doped yolk-shell structured Si@C anode simultaneously enhancing conductivity and Li+ diffusion kinetics

Silicon is a low price and high capacity ancxje material for lithium-ion batteries.The yolk-shell structure can effectively accommodate Si expansion to improve stability.However,the limited rate performance of Si anodes can't meet people's growing demand for high power density.Herein,the phosphorus-doped yolk-shell Si@C materials(P-doped Si@C)were prepared through carbon coating on P-doped Si/SiO_xmatrix to obtain high power and stable devices.Therefore,the as-prepared P-doped Si@C electrodes delivered a rapid increase in Coulombic efficiency from 74.4%to 99.6%after only 6 cycles,high capacity retention of-95%over 800 cycles at 4 A·g^-1,and great rate capability(510 mAh·g^-1at 35 A·g^-1).As a result,P-doped Si@C anodes paired with commercial activated carbon and LiFePO₄cathode to assemble lithium-ion capacitor(high power density of?61,080 W·kg^-1at 20 A·g^-1)and lithium-ion full cell(good rate performance with 68.3 mAh·g^-1at 5 C),respectively.This work can provide an effective way tofurther improve power density and stability for energy storage devices.