化学改性碳在锂硫电池中的研究进展

自从我们课题组在2011年首次报道化学改性碳用于锂硫电池以来,其在锂硫电池中的应用便引起了人们的广泛关注。与传统碳质材料相比,化学改性碳在抑制多硫离子的溶解和扩散,实现锂硫电池长循环寿命方面展现出了其独特的优势和前景,已成为当前锂硫电池领域研究的热点和前沿。本综述主要报道了本课题组在化学改性碳高效利用硫材料以及其与多硫离子的化学和物理吸附协同作用高效固硫方面所取得的研究进展,系统介绍了不同化学改性碳的结构特点、优势及在锂硫电池中的应用,展望了化学改性碳在锂硫电池中的应用前景。

无机功能材料新工艺研究及其工业化前景

综述了一系列无机功能材料(如微/纳米金属氧化物、铌酸锂粉体、氧化锌及硫化锌、轻质氧化镁和铜基钼酸盐)的生产新工艺,例如离子交换技术、均匀沉淀技术等等。这些新工艺蕴涵着材料科技领域最前沿的研究方向和最有效的制备方法,具有极高的科技含量和技术创新性,在与传统制备工艺的比较中体现了新工艺的技术优势和良好的工业化前景,对上述材料的性质和应用也进行了详细的阐述。

颗粒表面微结构形态的化学控制对策

为了探索新型功能材料的先进制备技术,针对具有优异光、电性能的功能材料如ZnO、ZnS、LiNbO3、铜盐、镁盐等,采用溶液反应从热力学和动力学两个重要因素出发,合理调控其颗粒的微观生长机制,以便在形貌、尺度以及性能等方面对这些材料实施设计与优化。通过调控溶液的pH值、反应物浓度、反应时间、反应温度等参数获得了核壳结构、空心结构等多形貌的功能材料,赋予了这些材料新的功能与特性。同时从实际应用的角度总结了颗粒表面微结构形态控制的化学研究手段,以期引导同一领域的研究开发工作。

基于三维花状五氧化二铌及活性炭的锂离子混合电容器

锂离子混合电容器由于兼备锂离子电池和超级电容器的优势,即较高的能量密度和功率密度,而成为当前能量存储体系的研究热点。本工作合成了具有三维花状微纳结构的正交相五氧化二铌(T-Nb_2O_5),并将其与活性炭(AC)相匹配,设计出一种新型的T-Nb_2O_5/AC锂离子混合电容器。循环伏安和恒电流充放电的测试结果表明该锂离子混合电容器具有较好的电化学性能,如在碳酸酯类的有机电解液中,工作电压可达到3.0 V;在100 m A·g^(-1)的电流密度下,电容器的比能量和比功率密度可达到53.79 Wh·kg^(-1)和294 W·kg^(-1);在200 m A·g^(-1)的电流密度下,经过1000次充放电循环后,该电容器的比能量保持率为73%。由此可见,本工作开发的T-Nb_2O_5/AC锂离子混合电容器将在高功率的储能设备中有很好地应用前景。

原位透射电镜研究正交相五氧化二铌纳米片的电化学储钠机制

由于正交相五氧化二铌(T-Nb_(2)O_(5))为ReO_(3)型层状结构,锂、钠离子可以在其(001)平面快速脱嵌,而在[001]方向的传输一般较难。本研究通过原位透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)方法研究钠在T-Nb_(2)O_(5)纳米片(001)面内及[001]方向的钠离子电化学嵌入行为,发现由于纳米片晶体存在大量的位错和畴界,钠离子可通过这些缺陷穿越(001)面扩散,并进而在深层的(001)面内快速扩散。同时,本研究还发现刚合成的T-Nb_(2)O_(5)纳米片在[001]方向上存在调制结构,存在交替分布的压应变和张应变区域,而钠离子的嵌入可以调节这些应变分布。

硬脂酸凝胶法制备纯相BaTiO_3纳米粉体

本文以硬脂酸、硬脂酸钡和钛酸丁酯为原料，采用硬脂酸凝胶法合成了纯相BaTiO3纳米粉体。为了有效控制BaTiO3在制备过程中易产生杂相的问题，我们设计了程序升温煅烧法，即通过控制不同阶段的升温速率，在550℃下成功合成了BaTiO3纳米粉体。通过X射线衍射和透射电子显微镜的观察，分析了BaTiO3粒子的晶相结构、结晶度、粒径及纳米晶体的形貌。结果表明，采用程序升温煅烧法制备的BaTiO3纳米粉体纯度高、分散性好、粒径小（25-40nm）。本文为在温和条件下制备纯相BaTiO3纳米粉体提供了一条新途径。

工业级五氧化二铌粉体物相转变技术

针对不同工艺条件下制备的五氧化二铌粉体产品,详细分析了其不同的相结构及微观形貌,指出了制备技术中存在的纯相问题。针对性地提出了解决五氧化二铌粉体产品纯相问题的方法,即物相转变技术的化学转变法:①将非纯相五氧化二铌粉体与双氧水在耐压容器中混合蒸煮;②将非纯相五氧化二铌与尿素混合研磨。结果表明,第一种方法较简便,但是对反应器要求高;第二种方法较廉价,但是工序较多。可以根据实际情况选择使用。

界面增强的CeO2/FeNi MOF高效析氧催化剂

在众多非贵金属基材料中,金属有机骨架(MOFs)因其高比表面积和丰富的金属活性中心而成为最有前景的氧气析出反应(OER)催化剂之一.但MOFs的本征催化活性、导电性和稳定性较差,从而影响其在OER电催化中的应用.本工作通过电沉积法在泡沫镍支撑的FeNi MOF纳米片表面引入5 nm的CeO2纳米团簇来提高MOFs的催化活性.CeO2纳米团簇与FeNi MOF纳米片之间的固-固界面相互作用以及CeO2纳米团簇的掺杂有效调控了MOF表面金属位点的电子结构,提高了金属位点的本征电催化活性;同时, CeO2团簇良好的导电性促进了FeNi MOF表面的电荷迁移,从而使CeO2/FeNi MOF的OER活性优于FeNi MOF.在1 mol·L^-1 KOH溶液中CeO2/FeNi MOF达到50 m A·cm^-2和100 m A·cm^-2的电流密度所需要的过电位分别只有220 mV和233 mV,同时表现出快速的反应动力学和优异的稳定性.

四平市生活垃圾分类现状、问题与对策研究

通过实地走访和网络问卷调查方式,对四平市城市生活垃圾的分类情况进行了调研.调查结果表明,当地居民垃圾分类意识与分类行为悖离,对垃圾分类认知程度也普遍偏低,相关设施不完善、政策不完备.要实现垃圾有效分类,必须强化全民垃圾分类意识,提高全民垃圾分类能力,完善垃圾分类设施,增大有关垃圾分类的宣传力度,加强垃圾分类相关政策的实施与管理.同时,以市场为导向,推进垃圾产业化进程也在垃圾分类处置过程中起积极作用.将垃圾分类行为从城市生活垃圾产生源头贯彻到最终处置阶段,在城市垃圾生命周期内的各个环节实施分类处理,才能真正扭转垃圾分类难得困境.