铵钒青铜基浓差流动电池的盐差发电性能研究

浓差流动电池依靠法拉第电极和存在浓度差的两股盐溶液之间可逆的反应,可将盐差能转化为电能;其与传统膜基盐差能提取技术相比具有成本低、寿命长和体积小等优点。然而已报道的浓差流动电池用电极需要预充电处理而且可能产生有毒离子。铵钒青铜是一种对环境友好的法拉第电极材料。它作为电极与普通滤膜组成浓差流动电池,在不需要预充电处理的前提下,平均输出功率密度高达194.3 mW·m^-2（20和500 m mol·L^-1的NaCl溶液）,相比于石墨烯水凝胶基盐差发电器件（141.4 mW·m^-2）提升了37%。此外,盐离子价态和尺寸对盐差发电性能存在一定的影响。铵钒青铜的引入,为设计浓差流动电池中的电极材料提供了新思路。     

大孔-介孔分级孔结构炭材料制备及性能研究

以聚苯乙烯微球以及F127嵌段共聚物自组装结构为模板,酚醛树脂低聚物为碳前驱体,双模板法合成了大孔-介孔分级孔结构的炭材料.对样品进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和氮吸附-脱附测试,并研究了样品的电化学性能.结果表明,利用这种简便的合成方法可以得到具有三维连通大孔以及二维有序介孔结构的分级孔结构炭材料,大孔尺寸在1μm左右,介孔孔径集中分布在5nm,比表面积为353.8m2/g,孔容0.36cm3/g.利用三电极体系测试了产品作为电化学双电层电容器电极材料的性能,在50mA/g的电流密度下,放电质量比电容为40F/g.     

壳聚糖基大孔炭质整体材料的制备及其对痕量二氧化硫的吸附性能

以壳聚糖为碳源,综合采用冰模板技术和低温热解炭化技术,制备出具有蜂窝状孔结构特征的大孔炭质整体材料,研究了此类新材料对痕量二氧化硫的吸附性能及再生能力。结果表明,大孔炭质整体材料蜂窝状孔结构的形成及其规整程度与冰模板过程的冷冻时间等因素密切相关;200℃下低温热处理可得到具有丰富表面含氮官能团的大孔炭质整体材料;经氨水溶液中的离子交换功能化处理后,该大孔炭质整体材料对低浓度SO₂的吸附容量显著提高,可达到57 mg·g^-1;吸附饱和后,经空气简单吹扫处理,大孔炭质整体材料即可大部分再生,少数不可再生部分是由于质子化的氨基与亚硫酸根和硫酸根在吸附过程中形成了不可逆化学吸附产物季铵盐所致。壳聚糖基大孔炭质整体吸附剂材料有望在污染空气的脱硫净化,特别是在质子交换膜燃料电池的阴极空气脱硫净化方面发挥重要作用。     

镶嵌单层MoS2的生物质基硼氮共掺杂碳纳米片合成与储钠性能

基于可再生生物质在二维层状晶体表面的自组装及其与四硫代钼酸铵的化学配位作用,发展了一种镶嵌单层MoS₂纳米片的超薄硼氮共掺杂碳纳米片的制备策略。此结构中,二维纳米碳结构利于提供更大的电化学活性表面积、连续的电子传导通路并大幅缩短电子传输路径,同时实现单层MoS₂纳米结构的均匀分散;均匀镶嵌其内的单层MoS₂纳米结构则显著提升了钠离子存储容量,并加速其在充放电过程中氧化还原反应动力学速率。应用于钠离子负极材料时,此类二维复合结构表现出了优异的储钠比容量、倍率性能和循环稳定性。     

碳纳米环：生长机理、可控合成、性质和应用

碳材料是一类神奇的材料,碳原子可以通过sp、sp2或sp3杂化构筑不同微观结构的碳材料。目前,已经发现的碳的同素异形体有石墨、金刚石、富勒烯、碳纳米管、碳纳米环、石墨烯和石墨炔。富勒烯和石墨烯因性质独特、应用前景广阔,其发现者分别获得1996年和2010年诺贝尔奖。碳纳米环具有独特的环状结构、优异的机械强度及特殊的物理化学性能,也引起广泛关注。研究者从早期对碳纳米环进行理论计算、预测其性质,到现在已能够通过化学气相沉积、激光辐射、超声诱导自组装等方法制备不同尺寸的碳纳米环,并对其性质和应用进行探索。总结了近30年来有关碳纳米环的生长机理、可控合成、性质和应用等方面的研究进展,对其规模化合成与应用提出了建议与展望。     

柔性自支撑PDDA-Si/G纳米复合薄膜的制备及储锂性能

通过静电自组装技术成功制备得到柔性自支撑聚二烯二甲基氯化铵-Si/石墨烯(PDDA-Si/G)纳米复合薄膜。该复合薄膜无添加黏结剂及导电炭黑且仍能保持电极结构的完整性,其中石墨烯提供完整的导电网络和机械韧性。电化学测试结果表明,当电流密度为0.2 A/g,复合材料的比容量可达1439.9 (mA·h)/g,库仑效率保持98%以上。且在高电流密度(2 A/g)下,复合材料的比容量仍可维持在499.9 (mA·h)/g,远高于商品化纯Si电极的电化学性能。     

炭纤维基复合吸附材料的制备及其气体分离性能研究

活性炭纤维基复合炭分子筛材料作为一种新型的吸附材料,具有丰富而发达的微孔结构、大的比表面积和优异的导电性能,这些性质使其具有独特的气体分离性能。本文以沥青基活性炭纤维和酚醛树脂为原料制备复合炭分子筛材料,用扫描电镜和氮吸附等温线法研究其外观型态和孔隙结构,在变电吸附工艺条件下以CO2为探针考察了此类复合吸附材料的分离性能。     

富勒烯C60的制备研究

以石墨、煤基炭为原料,电弧法制备勒烯。考察了富勒烯的最佳制备条件,并对电弧发下富勒勒烯的形成机理进行了讨论。实验结果表明,在电弧法制备富勒烯的过程中一个适宜的温度场分布对于提高产率是很重要的,在本实验条件下,富勒烯的最佳制备条件为：氦气压力Ｐ＝０．０１８ＭＰdisplay status     

煤基富氮层级多孔碳制备及其催化脱硫性能

以煤加工副产物煤焦油中蒽油馏分为碳源、多巴胺为氮源,基于纳米碳酸钙球模板在碳化过程中发生的诱导自活化作用,一步共碳化制得氮掺杂多孔碳（NPCs）材料。通过元素分析、低温氮气吸附-脱附测试、扫描及透射电镜表征,结果表明,NPCs材料的氮元素掺杂量高,且具有发达的微孔-介孔梯级孔道结构。结合室温下催化硫化氢选择性氧化为单质硫的反应性能评价,发现改变模板剂用量、碳/氮源投料比和碳化温度,可调控NPCs材料的氮掺杂量（质量分数6.4%~21.3%）、比表面积、孔道结构发达程度及相应的定向转化硫容,最佳工艺条件下合成样品的饱和硫容高达5.8 g H₂S/(g催化剂)。     

碳分子筛的优化设计及其I3-还原性能研究

研究对比了商业化碳分子筛(CMS)、多壁碳纳米管、活性炭和还原氧化石墨烯四种碳材料的I₃^-还原性能。采用场发射扫描电镜、高倍率透射电镜、X射线衍射等技术手段表征了材料的微观结构特征,结合循环伏安(CV)和光电转换测试(I-V)结果,解耦了材料的构效关系。结果发现,以CMS为对电极组装的DSSCs的光电转换效率最高,达7.46%。在此基础上,研究考察了高温退火处理对CMS的微观结构、性质和性能的影响,揭示了影响I₃^-还原性能的关键因素。结果表明,800℃处理的样品CMS800光电转换效率高达8.56%,明显优于贵金属Pt对电极,同时表现出优于Pt的电化学稳定性。