高性能复合固态电解质的制备及固态锂金属电池性能研究

固态锂金属电池相较于传统液态电池,其能量密度更高、安全性更好,具有巨大的应用前景。但聚合物固态电解质离子电导率低、强度低、电化学稳定性差,阻碍了其进一步发展。将丁二腈与聚碳酸丙烯酯通过无溶剂法加以玻璃纤维作为支撑制备了室温下高性能的复合固态电解质。所制备的复合固态电解质在室温下离子电导率达3.06×10^(-4)S/cm,锂离子迁移数达0.47,电化学窗口最高达4.3 V;其锂金属对称电池在电流为0.1 mA/cm^(2)的条件下,稳定循环超400 h;磷酸铁锂固态锂金属电池0.5 C循环100次的容量保持率为95.9%,展现出良好的循环稳定性。

由M_(0.02)Cu_(0.4)Mg_(5.6)Al_(1.98)(OH)_(16)CO_3(M=Ru,Re)水滑石为前驱体制备的双金属固体碱催化甘油氢解(英文)

采用共沉淀法合成了M0.02Cu0.4Mg5.6Al1.98(OH)16CO3(M=Ru,Re)水滑石前驱体,然后经焙烧和还原制备了铜分散度较高的双功能M-Cu/固体碱催化剂.这些双功能催化剂在粗甘油氢解制备丙二醇反应中表现出了很好的催化活性.表征结果证明,M的加入增强了催化剂表面氢的吸附和活化,进而促进了甘油的转化.

Mg-Al水滑石催化甘油与碳酸二甲酯的酯交换反应

报道了温和条件下甘油和碳酸二甲酯在一系列不同Mg/Al比(0.5–6)的Mg-Al水滑石催化下合成碳酸甘油酯(GC)的反应.发现,Mg-Al水滑石对该反应具有很高的GC选择性,其中Mg/Al=2经400oC处理所得水滑石催化效率最高:70 oC反应3 h甘油转化率达66.9%时,GC选择性维持在97%以上.表征结果表明,水滑石样品的比表面积、孔径、结晶度和表面碱性对其催化活性影响很大.

Ca-Al催化剂上甘油与碳酸二甲酯酯交换合成碳酸甘油酯（英文）

生物柴油是一种环保、可再生、使用安全、可替代石化柴油的新型液体燃料,其产量和使用范围正逐年扩大.然而生物柴油生产过程中的主要副产物甘油严重过剩,因此甘油资源化转化和利用已经成为近年研究热点.甘油可以作为一种平台化合物实现向多种高附加值化学品的转化,例如通过催化氢解合成1,2-丙二醇,通过发酵和催化氧化制备二羟基丙酮,通过脱水制备丙烯醛和羟基丙酮,通过酯交换反应生成甘油酯等.其中,以甘油为原料合成的碳酸甘油酯(GC)具有很好的工业应用前景.以碳酸二甲酯(DMC)为原料与甘油进行酯交换合成GC是近年内比较有工业发展潜力的合成路线.前期研究发现,固体碱对该反应具有很好的催化活性,而且随着催化剂碱性增强,甘油转化率明显增加,然而当催化剂(如NaO H,KOH和K2CO3等)碱性过强时,产物选择性明显降低.水滑石类化合物是一种常见的碱性温和的固体催化剂,而且其碱性与结构可以调节,因此我们选择了一种常见水滑石——水铝钙石作为本研究的重点.本文通过共沉淀法制备了一系列不同Ca/Al比(1–6)的Ca-Al水滑石,并以此作为前驱体制备了新型的固体碱催化剂.XRD结果表明,当Ca/Al比为1–6时,所有样品都出现了明显的水滑石特征衍射峰,但当铝含量过高时会出现氢氧化铝杂相.SEM结果发现,当Ca/Al=2–4时,样品中水滑石的结晶度高,有较完整的水滑石晶片,Ca/Al=6的样品中水滑石晶片较小,Ca/Al=1的样品中有明显的无定形氧化铝杂相.TG-DSC结果表明,Ca/Al=2的样品除了几个与水滑石相关的特征失重峰以外,在786 oC还检测到明显的热吸收峰,说明此时钙铝石已经发生分解,生成了单独的Ca12Al14O33晶相和氧化钙,这与SEM结果一致.这些水滑石经焙烧后用于温和条件下催化甘油与DMC酯交换生成GC的反应,发现上述催化剂对该反应具有很高的催化活性和目的产物选择性.当DMC与甘油的摩尔比为3时,70 oC反应3 h后,甘油转化率达到93%,GC选择性高于97%.表征结果显示,甘油转化率主要取决于焙烧后Ca-Al催化剂中强碱性中心数量.其中经800 oC焙烧后Ca/Al=2的样品中强碱性中心数量最多,因而表现出最高的催化活性.焙烧后催化剂中形成的Ca12Al14O33晶相在多次重复使用后仍可以稳定存在,但是表面Ca O易流失,可能会降低催化剂的重复使用活性.

新时代青年教师科教相融能力提升途径探讨

新时代背景下高校面临着向培养创新型、应用型、复合型优秀人才转型,青年教师是高校主力军,也是高校转型的中坚力量,肩负国家教育的未来和希望。青年教师科教相融的职业素养能力提升不仅是青年教师自我价值的体现,同时也是高校教育发展转型的推进器。根据现阶段高校教育发展状况和新时代教育改革要求,从主观思想、科研实力、教学技能等方面探究青年教师职业能力发展过程中自身存在的实际问题和困难,提出了改变思维定式、发挥主观能动性、扩展专业知识领域、加强与学生教师交流、融合新技术教学和改善课程考核方式等多种途径和策略,帮助青年教师快速成长,提升个人科研、教学以及两者相融合的能力,为应对未来教育做好准备。

人工智能驱动高校教育数字化升级的策略探讨

人工智能技术引领的科技革命使教育环境发生了翻天覆地的变化,高校教育在当前数字化转型升级的剧烈变革时期仍然面临着诸多困难和挑战。本文结合我国发展特色和高校教育数字化转型升级现状,从思维认知转变、教育生态体系构建、教育学习评价体系等方面探讨教育数字化升级措施以及构建思路。数字化教育应借助人工智能、大数据、云平台等技术手段充分挖掘学生潜力并制定个性化培养方案;建立政行校企“四位一体”的多方协同沟通与共享机制,合理整合社会资源形成产业驱动的数字化教育模式;构建学生数字化学习能力评价四维体系,帮助每位学生都能成长为国家需要的时代新人;最后为高校教育在应对数字化变革中的发展方向提出建议策略。

甘油氢解用固体超强碱负载的铜催化剂（英文）

用浸渍-燃烧法制备了固体超强碱Mg O-Ca O和Mg O-Sr O负载的高分散铜基催化剂,并将其用于甘油氢解制备1,2-丙二醇的反应。N2吸附、X射线衍射、透射电子显微镜、H2程序升温还原和N2O氧化吸附及CO2程序升温脱附等表征实验结果显示:Cu粒子均分散于Cu/Mg O-Ca O(或者Cu/Mg O-Sr O)催化剂的表面;与Cu/Mg O相比,Cu/Mg O-Ca O和Cu/Mg O-Sr O具有更强的碱性,可以加速甘油的转化。上述结果表明,甘油氢解反应中铜催化剂的活性随碱性的增强而增加。

碱性分子筛作用下甘油与碳酸二甲酯反应制碳酸甘油酯(英文)

报道了温和条件下甘油和碳酸二甲酯在一系列碱性催化剂作用下合成碳酸甘油酯的活性规律和构效关系.结果表明,在所选择的催化剂中,NaY分子筛对目标反应具有较高的活性和最高的目的产物选择性;另外,甘油和碳酸二甲酯的反应对催化剂的孔道结构具有特殊的要求,3A,4A和NaZSM-5等孔径较小(<0.6nm)的分子筛没有催化活性,而孔径较大的NaY和Naβ则表现出较高的催化活性.

科研促进材料类专业本科教学的探索

本科教学工作是高等教育的主体和核心。以实践为主导的材料类专业培养的是新世纪新型应用技术人才,因而对学生实践和创新能力提出了更高的要求。将科学研究成果引入课堂,实现教学与科研的紧密有效结合不但可以增强课程的趣味性、提高教学质量,而且还可以拓宽学生的视野、培养学生的实践能力和创新能力。

课程思政理念下新能源材料课程的教学探索

在课程思政理念下,理工科课程要求课程教学中把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来,提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力,培养学生精益求精的大国工匠精神,并强调思想政治教育与课程知识能力教学的有机融入,本文对新能源课程的特点进行了分析,对课程思政的有机融入方法进行了设计,并进行了若干案例探索。

水系锌电池中自组装电极-电解质界面相实现高可逆的锌金属负极

由于缺乏先进的固体电解质界面相,水系锌电池的循环寿命受到锌金属负极副反应和枝晶等问题的严重制约.本文介绍了一种由两性分子(APMs)电解液添加剂构建而成的自组装电极-电解质界面相(AEEI).作为一个示范,这里选取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)用做APMs,因为它的羰基氧原子与芳香性的吡咯环共轭,从而具有较强的电子给体性质.X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱分析表明,AEEI的形成和稳定是由APMs的羰基氧原子同时与锌金属和锌离子相互作用推动的.所形成的AEEI主要由富含锌离子的APMs致密层状胶束构成.在电解质中保持APMs的含量在临界聚集浓度(~0.1%)以上,可以保证AEEI的固有稳定性,避免裂纹形成或脱落等问题.得益于其抑制水分解副反应和不利的二维锌扩散的能力,在AEEI的作用下实现了无枝晶的锌沉积.在1 M Zn(OTf)_(2)添加1%PVP的电解液中,形成的AEEI保证了锌对称电池具有超过2000小时的长循环寿命,Zn||Ti电池500个循环后库仑效率高于99.2%,以及V_(2)O_(5)||Zn全电池500个循环后容量的高保持率(达76%).

固态锂金属电池复合电解质的研究进展及展望

基于固体电解质(SSE)的固态锂金属电池可以同时实现电池的高能量密度和高安全性而成为储能领域的研究热点。固体电解质主要包括聚合物固体电解质和无机固体电解质两大类。聚合物固体电解质柔性好、成本低其易加工,但其室温电导率通常较低;无机固体电解质室温电导率较高,但其制备工艺复杂、成本较高,而且其硬度较大导致与电极界面相容性差。发展有机-无机复合固体电解质可以有效综合两者的优势,因此被认为是最有大规模实际应用前景的材料之一。科研工作者提出了多种复合固体电解质结构设计的有效策略,主要包括低维无机填料改性、三维无机填料改性以及电解质多层复合。同时,为了实现高能量密度固态电池的构建,固体电解质超薄结构设计是必然选择。综述了近些年来有机-无机复合固体电解质的研究进展,重点阐述复合固体电解质的结构设计及其电化学性能,并对其未来发展方向进行了展望。