炭纸/石墨基体NiHCF膜的碱金属离子分离性能

采用毛细化学沉积法在炭纸/石墨颗粒复合导电基体的微孔通道内合成铁氰化镍(Nickel hexacyanoferrate,NiHCF)薄膜,并考察了膜电极在碱金属溶液中的电控离子交换性能.通过扫描电子显微镜、能量色散谱、X射线光电子能谱、红外分子吸收光谱等分析了复合薄膜电极的表面形貌及组成;利用离子色谱检测了再生液中碱金属离子浓度变化;应用循环伏安法在1 mol · L~(-1) KNO_3/C_sNO_3溶液中考察了膜电极的离子交换容量、循环寿命与再生能力.结果表明:炭纸/石墨复合基体具有三维多孔结构特征,复合基体NiHCF膜电极具有大的离子交换容量、低的扩散阻力、良好的循环稳定性与再生能力,可用于碱金属离子的选择性分离.     

电沉积NiHCF薄膜在碱土金属溶液中的电控离子分离性能

采用电沉积方法在铂基体上制备出电活性NiHCF(Nickel Hexacyanoferrate)薄膜,在碱土金属溶液中考察了薄膜电极对碱土金属离子的电控离子分离性能.通过循环伏安法在0.1mol·L-1Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Sr(NO3)2和Ba(NO3)2溶液中可逆置入和释放碱土金属离子,比较了不同溶液中NiHCF膜电极的电活性、电化学行为和离子的置入机制;在0.1mol·L-1[Mg(NO3)z Ba(NO3)2]混合溶液中结合电化学石英晶体微天平(EQCM)原位检测了不同浓度下膜电极氧化还原过程中的伏安特性曲线和频率响应,分析了薄膜对Mg/Ba离子的选择性;并通过XPS测定了氧化还原状态下NiHCF膜的化学组成及元素价态.结果表明,NiHCF膜在二价碱土金属溶液中具有可逆的离子交换行为,对Ba2 离子的选择性大于Mg2 离子,通过电控离子分离方法可以实现碱土金属离子的有效分离.     

电化学控制离子分离（交换）膜的制备、结构与性能

电化学控制离子分离（electrochemically controlled ion separation，ECIS）是一种环境友好的新型膜分离技术，通过电化学方法调节附着在导电基体上的离子交换膜的氧化还原电位来控制离子的置入与释放，从而使溶液中的金属离子得到分离并使膜得到再生。铁氰化镍（NiHCF）是一种结构类似分子筛的无机配位化合物，由于其对碱金属离子的选择性（Cs^＋〉Rb^＋〉K^＋〉Na^＋〉Li^＋）不同可用于分离混合溶液中的碱金属离子，成为电控离子分离膜的首选材料。就ECIS过程机理、NiHCF薄膜的制备-结构-性能关系进行了总结并提出了一些新的研究方向。     

氯磺化聚乙烯/聚甲基丙烯酸扩散渗析膜的制备与性能研究

以氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)为基体,采用自由基聚合的方法引入功能单体甲基丙烯酸(MAA),制备了一系列具有互穿网络结构的CSM/PMAA复合阳离子膜.对膜的含水量、耐碱性、机械稳定性及热稳定性的测试结果表明,MAA的引入提高了膜的亲水性(膜的含水量在5.38%~28.3%之间),并赋予了复合膜可交换离子基团(离子交换容量在3.57~3.88mmol/g之间);制备的膜具有良好的力学性能(拉伸强度为19.3~33.4 MPa,断裂伸长率为140.7%~524.9%)、热稳定性(初始分解温度在260~281℃之间)以及优异的耐碱性(在65℃、2mol/L NaOH溶液中浸泡60h后质量损失率仅为0.85%~2.08%).将制备的膜应用于不同温度下NaOH/Na_2WO_4体系的扩散渗析过程,结果显示当硫化剂(DPTT)用量为5%时膜在55℃下的分离性能最佳,其OH-渗析系数为0.003 4m/h,分离系数为16.8.     

咪唑鎓功能化长侧链聚苯醚阴离子膜的制备与性能研究

以聚苯醚(PPO)为基材,与4-氟苯甲酰氯进行酰基化反应,接入4-氟苯甲酮侧链,而后与2-(4-羟苯基)乙醇进行缩合反应,再对醇羟基进行溴代,最后接入1,2-二甲基咪唑,得到了离子交换容量(IEC)为1.13～1.63 mmol/g的咪唑鎓功能化长侧链PPO膜.膜的溶胀度和吸水率均随着IEC的增大而增大,而温度对其影响较小,仅IEC为1.63 mmol/g的膜在80℃时变化相对明显.QPPO-PEImOH膜的离子传导率随着IEC的增加而增大,80℃时最高可以达到62 mS/cm.QPPO-PEImOH膜具有良好的碱稳定性,在60℃碱稳定性测试168 h后,其IEC保留率为93%.将QPPO-PEImOH膜用于电解水制氢,在1 mol/L KOH、温度为50℃和电压为2.0 V时电流密度达到698 mA/cm².     

NiO的热分解制备及其电化学电容性质

以亚氨基二乙酸(IDA)为配位剂与Ni2+配位,经300℃热处理得到NiO.XRD、FT-IR、SEM以及TG研究表明,生成的配合物在热处理时首先生成单质,后随温度升高逐渐转化为纳米颗粒与纳米片结合的氧化物;循环伏安、恒电流充放电及循环寿命电化学测试表明,所得NiO电极在6 mol/L KOH电解液中具有较好的电化学电容特性和循环稳定性,1 A/g电流密度下的单电极比容量可达355.8 F/g.     

P(VdF-HFP)-PMMA聚合物电解质的研究

采用共混法制备了P(VdF-HFP)-PMMA聚合物电解质，PMMA与电解液有更好的相溶性。含PMMA45%的聚合物膜，20℃时电解液吸附量为260%，离子导电率为0.95mS/cm。以该膜和1mol/L LiPF6(EC/EMC)为电解质，LiCoO2为正极，碳纤维为负极的聚合物锂离子电池具有较小的界面电阻和电荷转移电阻，良好的循环稳定性（1/3C倍率循环35次，95%初始放电容量），和良好的倍率性能（2C倍率，73%初始放电容量）。     

超级电容器用聚苯胺／活性炭复合电极的研究

通过循环伏安法在多孔活性炭表面沉积了聚苯胺膜,并采用扫描电子显微镜、交流阻抗潜以及恒电流允放电技术对聚苯胺、活性炭和聚苯胺/活性炭复合电极进行了研究.结果显示:聚苯胺在活性炭表面形成一层由多孔网状结构组成的均匀的膜.聚苯胺/活性炭复合电极比活性炭电极具有更高的容量,同时比聚苯胺电极具有更好的循环稳定性.聚苯胺/活性炭复合电极的比电容为587F/g,而活性炭电极仅为140F/g.在50次充放电循环后,聚苯胺电极比电容从513降至334F/g,而聚苯胺/活性炭复合电极从415F/g下降为383F/g.     

聚中性红/铁氰化镍/碳纳米管修饰电极的制备及其电催化过氧化氢的特性

采用循环伏安法在碳纳米管(CNTs)修饰的玻碳电极上合成聚中性红(PNR)/铁氰化镍(NiHCF)颗粒,并分别采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外(FTIR)、循环伏安法(CV)和计时安培电流法(CA)等方法考察了复合膜的微观形貌、结构和电化学催化性能。结果表明,复合膜为三维多孔有序的网络状结构,PNR和NiHCF以纳米颗粒形式存在并沿CNTs均匀分布。PNR/NiHCF/CNTs复合膜对过氧化氢(H2O2)表现出了优异的电催化性能并显示出了良好的协同效应。该复合膜电极对H2O2的催化还原电流与其浓度在6.25×10-6~3×10-3之间呈良好的线性关系,线性相关系数R=0.9989,检出限为1×10-7mol/L,同时具有较高的灵敏度1 455.9 mA·L/(mol·cm2),并且复合膜有良好的稳定性和重现性,可实际应用于H2O2传感器。     

碳纳米管/微膨石墨复合负极材料的制备及电化学性能研究

通过对两种天然鳞片石墨进行微膨胀处理得到微膨石墨,然后以微膨石墨为基体采用化学气相沉积(CVD)法于微膨石墨的孔洞结构中原位生长碳纳米管,制备了碳纳米管/微膨石墨复合负极材料.电化学测试结果表明两种复合材料分别具有443和477 mAh/g的首次可逆容量.两种复合材料在0.2C倍率下循环充放电30次后容量均能保持95%以上;在1C下循环充放电50次后,可逆容量分别稳定在259和195 mAh/g.微膨胀处理形成的微纳米级孔洞以及原位碳纳米管的网络结构,提供了更多的储锂空间,并能够有效地缓冲电极材料在充放电时的体积变化;电解质溶液浸润在纳米孔洞中,有利于缩短锂离子的扩散路径,提高倍率循环性能;同时原位生长的类似常春藤形的碳纳米管可以起到桥梁的作用,避免"孤岛"的形成,增强了复合材料的导电性能.