微孔碳材料修饰的隔膜用于高性能锂硫电池

锂硫电池具有较高的能量密度,是有发展前景的能量存储体系之一。但“穿梭效应”严重制约了锂硫电池的实际应用,为解决该问题,本文通过简单的一步热解法合成了孔径均匀的微孔碳材料,探究了微孔碳材料修饰隔膜后对锂硫电池性能的影响。结果表明,制备的微孔碳材料孔径集中在0.56nm左右,修饰隔膜后不仅能够有效抑制“穿梭效应”的产生,还有利于加快锂离子的传输,确保正极一侧溶解的多硫化物的再次利用。在0.1C的电流密度下,采用微孔碳材料修饰隔膜的电池首次放电比容量为1359mAh/g,循环100次之后容量能保持在966mAh/g,而修饰之前的传统聚丙烯隔膜,循环100次之后的比容量仅为409mAh/g;在1C的电流密度下循环500圈后,采用微孔碳材料修饰隔膜的电池容量保持率为88%,表现出优异的循环稳定性。     

高镍正极材料微裂纹诱导容量衰减的应对策略研究进展

随着锂离子电池在电动汽车、储能等领域的广泛应用,其正极材料尤其是钴酸锂、镍钴锰酸锂及镍钴铝酸锂三元正极材料的需求量也随之剧增。然而由于钴资源稀缺,“高镍低钴化”成为近年来锂离子电池行业的重要关注点和发展方向。高镍正极材料(Ni的摩尔分数大于60%)凭借着容量高、成本低廉等优势获得了广泛的关注和研发,其产业化步伐逐渐加快。然而其仍然面临着诸多限制其大规模应用的问题,其中微裂纹的产生诱发的快速容量衰减问题被越来越多的研究证明是常规球状高镍正极材料容量衰减的首要因素。本文综述了近年来针对这一问题的几种典型应对策略的研究进展,包括填隙包覆处理、径向有序设计以及采用高镍单晶正极材料。本文对以上典型应对策略的技术手段、工艺参数和电化学性能进行了总结和归纳。最后对于进一步的研究方向进行了展望。     

稀土掺杂硼酸盐Bi2ZnB2O7: xDy3+光催化剂的合成及其催化机理

采用高温固相反应法制备了一系列镝离子掺杂Bi₂ZnB₂O₇（BZBO）光催化剂。通过XRD、TEM和HRTEM等手段对BZBO: xDy³⁺材料的结构及形貌等进行了表征,通过RhB溶液在紫外灯下的光降解实验研究了不同浓度镝离子掺杂对BZBO光催化性能的影响。RhB光降解实验结果表明,当Dy³⁺在BZBO中的掺杂量为4%时,BZBO: 4%Dy³⁺具有最好的光降解活性,其光降解活性为纯BZBO的1.56倍。通过光吸收性能分析可知,Dy³⁺的引入增强了BZBO的紫外吸收强度,并稍降低了其禁带宽度。光吸收性能、光致发光光谱、光电流和EIS实验结果表明,BZBO: 4%Dy³⁺的光催化活性增强的主要原因是BZBO中掺杂的镝不仅提高了BZBO光催化剂的光吸收能力,更促进了光生电子-空穴对的分离和转移。因此,在稀土元素和极化电场的作用下,BZBO: 4%Dy³⁺的光催化活性要高于其他所制备的样品。     

基于可变价NiFe-LDH/rGO对磷酸根离子的特异性电控分离

磷是一种不可再生资源。为解决现有磷污染以及磷资源流失等问题,通过油浴与热化学还原相结合的方法,成功制备出一种NiFe-LDH/rGO电活性杂化膜材料。使用电化学方法,在氧化还原电位的控制下,Ni、Fe(Ⅱ/Ⅲ)双金属发生核外电子的跃迁,高价态的Ni、Fe(Ⅲ)与\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}发生内球络合作用,实现\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}的选择性置入-置出。实验获得270 mg·g^-1的高\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}吸附容量及85%以上的再生效率。此外,该杂化膜材料在共存离子存在的复杂水体中,对\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}具有优异的选择性,为磷石膏渗滤液以及各种含磷废水污染等问题的解决提供有效的理论技术支撑,具有广阔的应用前景。     

电极上气泡分离行为及其强化技术研究进展

电解水作为大规模生产氢气的途径,增强电解水效率对于氢能源的生产具有十分重要的意义。而如何提高电解水工艺的电解效率是一个被广泛关注的问题。在电解过程中,电极两端产生的气体有三种去向：逸出电解槽、溶解于电解质中、附着在电极上。但在电解过程中,附着在电极上的气泡会严重影响电极与电解质之间的接触面积,直接降低了电解效率。降低气泡在电极上的停留时间能够有效增加电解质与电极的接触时间,提高产氢效率。本工作主要综述了近年来促进电解过程中极板上氢氧气泡从电极分离行为的研究,分别从极板属性、电流、溶液浓度和外加物理场这几个方面对气泡成核、生长、聚结和分离行为进行了具体的归纳总结,讨论了各种强化气泡分离方法的特点,并展望了未来的发展方向和路线,为未来的电解气泡脱离技术的研究提供参考。     

“一锅法”水热制备CuS/C复合材料及其在超级电容器中的应用

采用三水合硝酸铜为铜源、硫脲为硫源、D-葡萄糖酸钠为络合剂,发展了简单的“一锅法”水热直接一步合成CuS/C复合材料。采用X射线衍射仪（XRD）、激光显微拉曼光谱仪（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）和有机元素分析仪对复合材料组成、结构及形貌进行表征。研究发现,样品主要由花状CuS球组成,同时含有质量分数约为6%的光滑炭球,CuS球表面分布有花瓣状褶皱,形成的大量孔道有利于离子传输,并增大活性物质与电解液的接触面积。研究表明,在1 A·g^-1电流密度下,比电容高达719 F·g^-1,与不加络合剂制备得到的CuS（382 F·g^-1）相比,比电容显著提高,并且在充放电1000次后比电容保持在80%左右,显示出良好的循环稳定性。     

GO/PEDOT复合材料修饰阳极的制备及其在MFC中的应用

微生物燃料电池（MFC）是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置,通过改善阳极特性可以有效提高微生物燃料电池的产电性能。通过恒电流法电沉积制备了氧化石墨烯/聚3,4-乙烯二氧噻吩（GO/PEDOT）复合材料修饰碳毡（CF）阳极。通过循环伏安法和交流阻抗法考察了电极特性。将其应用到微生物燃料电池中,对其产电性能进行评价。结果表明,GO/PEDOT-CF电极具有较大的比表面积和优良的电化学性能;以GO/PEDOT-CF为阳极的微生物燃料电池,产电性能良好,其最大功率密度和最大电流密度达到1.138 W·m^-2和4.714 A·m^-2,分别是未修饰阳极的4.80倍和5.51倍。因此,GO/PEDOT复合材料是一种优良的阳极修饰材料,可有效提高MFC的产电性能。     

煤沥青基功能碳材料的研究现状及前景

我国煤沥青资源丰富,但深加工技术落后,产品附加值低,实现煤沥青高附加值利用是亟待解决的重大课题。本文介绍了以煤沥青为原料合成高性能功能碳材料的主要技术,重点阐述了以煤沥青为原料制备中间相沥青、多孔碳材料、碳纤维、二维纳米碳材料及碳基复合材料的研究进展。分析表明,高芳香性和高缩合度分子结构所引起的强π-π相互作用是阻碍煤沥青基高性能功能碳材料设计合成的瓶颈问题。通过催化聚合、氧化、共热解等技术手段可有效改善煤沥青分子结构及其物理、化学性质。结合模板复制、物理/化学活化、界面诱导以及催化石墨化等技术可实现多种功能性碳材料结构设计与表面化学性质调控。发展煤沥青分子结构调控新技术作为改善煤沥青基碳材料性能的重要策略,需要系统深入研究。     

电化学法去除焦化废水中氨的动力学研究

Electrochemical removal of ammonia is a new and effective method in coking wastewater. The reaction mechanism of ammonia removal was proved by stable polarization curve in this paper. First, the supposing of reaction steps of the electrode were proposed. And then reaction parameter of the electrode was measured by Tafel curve. Finally, the reaction mechanism was determined by quasi-equilibrium approach. The results showed that Cl2 H2O HOCl H+ Cl was the rate-determining step, the calculated apparent transfer coefficient was uniform to the experimental value.     

重金属废水处理最新进展

详细论述了近年来一些处理重金属废水的新方法，并对各种方法进行了综合评述。这些新方法主要有：廉价吸附剂吸附、胶束增强超滤、络合—超滤耦合过程和电化学法。此外，将络合—超滤和电化学法集成起来处理重金属废水，可实现废水回用和重金属回收，因而具有广阔的应用前景。