蜂窝状多孔碳材料装载硫单质及其在锂硫电池中的储能性能研究

单质硫及其放电最终产物Li_(2)S的绝缘性以及两者密度差异引起的结构坍塌等问题严重阻碍了锂硫电池的进一步发展,找寻合适的基体材料是解决上述问题的有效策略。本工作选用一种蜂窝状多孔碳作为硫正极的基体材料,通过常规的熔融扩散法将硫单质固定在碳孔隙中,并利用SEM、XRD、XPS和BET等方法对多孔碳@单质硫复合材料进行了表征。结果表明,硫单质均匀地负载在碳骨架中。同时,蜂窝状结构碳不仅为硫单质提供了电子导电网络,也保证了正极的稳定性。更重要的是,蜂窝状的结构为循环过程中硫正极的体积膨胀提供了一定的缓冲空间,缓解了结构坍塌这一问题。此外,碳基体丰富的孔隙度在一定程度上减少了多硫化物的穿梭。因此,在0.1C的倍率下,多孔碳@单质硫复合材料首次放电比容量高达1125.9 mAh/g,300次循环后比容量可保持305.1 mAh/g。

静电纺聚丙烯腈基纳米纤维对重金属离子吸附性能的研究进展

含重金属离子污染物的废水由于重金属离子在环境中难以生物降解,且具有毒性和生物富集性,对人类健康和生态环境构成了严重的威胁。因此,如何安全有效地去除废水中的重金属离子就显得尤为重要。静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维富含腈基,可以通过功能化改性引入巯基、胺基、羧基和偕胺肟基等多种功能基团,这些功能基团可以用于选择性吸附废水中的重金属离子。然而,随着腈基转化率的增加,静电纺PAN纳米纤维的柔韧性会变差,导致力学性能下降,从而影响其吸附性能和实际应用。本文主要介绍了通过直接功能化改性、交联接枝改性、聚合物共混改性和有机/无机复合改性制备静电纺PAN基纳米纤维的方法,并对不同方法制备的PAN基纳米纤维吸附重金属离子的性能进行了归纳总结和对比分析,同时对静电纺PAN基纳米纤维未来的研究方向进行了展望。

新型球状Ni/Co-MOFs电极材料的构筑及电化学性能研究

金属有机框架(Metal-organic frameworks,MOFs)材料作为一种电化学活性材料受到了人们的广泛关注。本工作利用简单的一锅法以1,3,5-苯三甲酸(H_(3)BTC)为有机配体、六水合氯化镍(NiCl_(2)·6H_(2)O)和六水合硝酸钴(Co(NO_(3))_(2)·6H_(2)O)为金属离子中心来源,通过简单的一步溶剂热法构筑镍/钴金属有机框架材料(Ni/Co-MOFs)。通过扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和Brunauer-Emmett-Teller(BET)法等对Ni/Co-MOFs样品的微观形貌、结构组成进行了表征,并采用循环伏安、恒流充放电和电化学阻抗法测试了制备的Ni/Co-MOFs电极材料的电化学性能。结果表明,新型球状Ni/Co-MOFs被成功地构筑。室温下,在6 mol/L KOH电解质中,恒定电流密度为0.5 A/g时,Ni/Co-MOFs电极材料的比电容为779 F/g;当电流密度增大至5 A/g时,Ni/Co-MOFs能够保持初始电容的79%。此外,以Ni/Co-MOFs为正极、活性炭(AC)为负极组装了非对称超级电容器,Ni/Co-MOFs‖AC非对称超级电容器器件在电流密度为0.5 A/g时的比电容为107 F/g,在功率密度为400 W/kg时的能量密度为38 Wh/kg,经过10000次连续的充放电循环后,该器件能够保留初始比电容的65.71%。上述研究结果表明,所制备的Ni/Co-MOFs在储能器件领域具有潜在的应用价值。