锰基正极材料在水系锌离子电池中的挑战及性能提升策略

锌离子电池(ZIBs)由于其安全性、可持续性、成本效益和高能量密度而越来越受欢迎,有望成为锂离子电池(LIBs)的替代品。目前对锌离子电池已经进行了广泛的研究。然而,锰基正极材料在锌离子电池中的应用带来了挑战,特别是金属溶解和材料不稳定性等问题。这些挑战导致电池循环稳定性较差,阻碍了锌离子电池发展的进程。本文概述了锌离子存储机制,阐明了锰基正极材料面临的挑战,并提出了改善其性能的优化策略。最后,讨论了锰基正极材料的潜力。

pH响应壳聚糖马来酸盐水凝胶制备及其缓释性能

本实验旨在构筑具有pH响应性能的生物基水凝胶药物缓释载体。以马来酸为离子交联剂,构筑了壳聚糖水凝胶(CS-Ma-Gel);负载模型药物阿莫西林(Am)制备了载药水凝胶(Am/CS-Ma-Gel),利用红外光谱、紫外光谱、扫描电子显微镜等表征了其结构和形貌并研究了其在不同pH介质中的溶胀性能和药物缓释性能。结果表明,Am较好地分散于CS-Ma-Gel水凝胶中,无分相现象;凝胶溶胀性能和药物缓释性能展现了pH响应性,在pH2.00、4.00、6.86和9.18的介质中,溶胀率分别为800%、2200%、760%和1300%;42 h累计Am释药率分别为24.6%、70.4%、35.7%和50.4%,释药能力与溶胀性能呈现正相关,而且酸性、碱性介质中的溶胀率、释药率高于中性介质。Am/CS-Ma-Gel制备方法简单、绿色,展现两性离子型pH响应水凝胶特性,为开发新型壳聚糖缓释材料奠定理论和实验基础。

壳聚糖马来酸盐的制备及其膜性能

采用半湿研磨法制备了固体壳聚糖马来酸盐(Ch-Ma),并通过流延法制备了Ch-Ma膜,利用红外光谱、X-射线衍射光谱、紫外光谱、扫描电子显微镜等表征Ch-Ma和Ch-Ma膜的结构并测定其性能。结果表明,壳聚糖氨基与马来酸发生质子化成盐反应,使壳聚糖结晶度降低,改善了其溶解性能;在pH<9介质中,Ch-Ma展现良好的成膜性能,膜透光率大于90%。与壳聚糖醋酸盐(Ch-Ac)膜比较,Ch-Ma膜的结构疏松,孔隙率大;吸水性、吸湿性和水蒸气透过率小,具有更强的耐水性能;机械强度大,主要由于Ch-Ma膜中壳聚糖氨基质子化和π-π超分子作用。固体Ch-Ma制备方法简单、绿色,溶解性和成膜性好,有望扩宽壳聚糖衍生物的应用范围。

铜基材料电催化硝酸根还原合成氨的研究进展

硝酸盐是地下水中最有害的污染物之一,会严重影响人类健康,亟需发展有效的去除措施.传统的处理方法既耗能又不经济,且去除效果不理想,而氨肥料作为重要的资源,也亟待采取既环保又经济的制备策略.电催化硝酸根还原法(NO_(3)RR)既能去除NO_(3)^(-)污染,实现固氮的同时生成得到高附加值氨(NH_(3)),因而受到了广泛的关注.NO3RR能够获得较高的NH_(3)产率和法拉第效率(FE_(NH_(3))),同时避免竞争性氢析出反应(HER),并且无需克服强的N≡N三键(941 kJ mol^(-1)).铜(Cu)基材料价格低廉、储量丰富,并且具有优异的催化性能和较弱的HER活性等优势,其在NO_(3)RR中展现出特殊活性,但离实际应用还有一定距离,因此,亟需通过改性策略优化Cu基材料,从而提高催化剂的性能.本文概述了Cu基材料电催化NO_(3)RR转化的最新进展,重点讨论了各种Cu基材料在设计、合成和性能优化方面的研究,如晶面工程、合金与掺杂、异质结构、空位工程和单原子结构等不同的材料设计与调控手段,阐明了使催化剂具有更优越的反应活性、选择性、FE_(NH_(3))和稳定性的设计、合成和调控思路.最后,简要讨论了该领域的发展方向和挑战,并展望了NO_(3)RR的工业应用发展.