高熵氧化物陶瓷的研究进展与展望

高熵氧化物陶瓷是具有独特结构和物理化学性能的新型材料,成为了国内外研究的热点之一。本文主要介绍了高熵氧化物陶瓷的分类;归纳了制备高熵氧化物陶瓷的方法;总结了高熵氧化物陶瓷在催化材料、锂电池电极材料、磁性材料以及介电材料等领域的应用。最后简述高熵氧化物陶瓷的发展现状,展望了高熵氧化物陶瓷未来的发展趋势。

碳纳米管活化过硫酸盐降解污染物的研究进展

概述了碳纳米管(CNT)活化过硫酸盐降解水中污染物的研究进展。从N原子掺杂、含氧官能团调控、缺陷程度调控、与金属复合等方面系统总结了CNT材料激活过一硫酸盐(PMS)和过二硫酸盐(PDS)降解有机污染物的性能及其构-效关系,针对CNT材料循环稳定性不佳的问题,提出了可能的原因和再生方法,并详细讨论了CNT材料去除有机污染物的可能反应机理和鉴别方法,最后提出了CNT材料在环境修复领域的应用潜力和未来研究方向。

锂硫电池正极材料的第一性原理计算研究进展

锂硫电池因为比当前锂离子电池更高的能量密度和更低的成本,因此有望成为下一代储能设备,但是锂硫电池由于“穿梭效应”而影响快速发展。随着理论计算的发展,综述了近几年锂硫电池正极材料的第一性原理计算,将正极材料分为三类:碳骨架材料、金属化合物材料、其他种类材料。通过第一性原理计算正极材料对多硫化锂的吸附,从微观角度认识吸附机制,并展望理论计算在锂硫电池中的发展前景,为锂硫电池正极材料的选取提供方向。

NiO纳米片/石墨烯复合材料的电容性能

用溶剂热法制备Ni（HCO3）2/石墨烯（GR）复合物,在300℃加热分解5 h,得到氧化镍（NiO）/GR复合材料。多孔六方纳米片状结构的NiO纳米片附着在石墨烯片上。在0~0.4 V充放电,NiO/GR在电流为1 A/g时的放电比电容为414.3F/g,10 A/g时为265.0 F/g;复合材料的循环性能良好,在电流为4 A/g时循环200次,电容保持率约为90%。

静电纺丝法制备MnO_x掺杂聚丙烯腈碳纤维及其对超级电容性能的影响

利用静电纺丝技术制备了不同乙酸锰(Mn Ac2)含量的聚丙烯腈(PAN)基复合纤维(Mn Ac2/PAN),经预氧化和高温碳化后得到Mn Ox/C复合纤维;利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TGA)等方法对纤维进行结构表征,并利用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗技术对复合纤维进行了电化学性能测试.结果表明:复合纤维表面相互粘连形成三维枝状结构,这种结构有利于碳纤维之间导电性的提高;掺杂Mn Ox后碳纤维的超级电容性能得到显著提高,其中乙酸锰质量分数为2%和4%的Mn Ac2/PAN纤维碳化后的产物在0.05 A/g时的比容量分别高达186.0 F/g和156.4 F/g,而纯PAN碳纤维的比容量仅为90.0 F/g.

溶剂热法制备β-Ni(OH)_2/C复合材料及其超级电容性能研究

以单质碘为催化剂,以无水乙醇为溶剂和碳源,采用溶剂热法制备了Ni(OH)2/C复合材料,研究了催化剂量对Ni(OH)2/C复合材料颗粒形貌和电化学性能的影响.结果表明:产物为非球形的β-Ni(OH)2/C复合材料;当I2与Ni(OH)2的质量比为3/5时,Ni(OH)2的平均晶粒粒径最小,为16.3 nm,并呈现出最佳电化学性能:当电流密度为1 A/g时,其比容量高达1 200.0 F/g,同时具有很好的大电流充放电性能,当电流密度为5 A/g时放电比容量达到937.5 F/g,保持率约为78%.

微波合成Ca_3Co_4O_9热电材料的微观结构和性能

利用微波技术合成了Ca3Co4O9化合物,考察了微波加热时间对产物纯度和微观结构的影响;再利用微波及常规烧结技术制备了Ca3Co4O9热电陶瓷片,考察了烧结时间、烧结方式对材料微观结构和热电性能的影响.结果表明:二次微波烧结30 min制备的热电陶瓷片在所测试温度范围内具有低电阻率、高塞贝克系数及最佳功率因子,其中966 K时微波产物的最大功率因子为0.141 m W/m K2,而常规高温烧结产物的功率因子为0.120 m W/m K2.

金属配位聚合物研究进展

主要论述了金属配位聚合物的合成、结构和功能性质等。并对金属蒸气合成 ( MVS)技术在制备这类新型高分子材料中的应用作了详细介绍。

金属蒸气法制备聚合物固载双金属催化剂 Ⅱ.聚合物比表面对Pd-Cu催化剂分散度和活性的影响

利用金属蒸气法制备了四种比表面不同的树脂固载ＰｄＣｕ双金属催化剂．Ｘ射线衍射和透射电镜结果表明，随着树脂比表面积增大，固载量相同的ＰｄＣｕ催化剂，ＰｄＣｕ合金的颗粒减小，因而在甲苯，４甲基４羟基２戊酮加氢和电催化反应中活性增大．

溶剂化金属原子浸渍法制备聚合物固载Co-Ag催化剂Ⅱ.催化性质研究

用溶剂化金属原子浸渍技术制备了高分散树脂固载Co -Ag双金属催化剂。研究了这些催化剂在二丙酮醇加氢和用作燃料电池电极时的催化性质。与普通浸渍法制备的相同组成的催化剂相比 ,溶剂化金属原子浸渍催化剂显示出更高的活性。这是因为溶剂化金属原子浸渍催化剂具有更高的分散性和金属的还原度 (零价金属百分比 )。研究结果还表明随着金属含量的增加催化活性增大 ,在电催化反应中钴的加入增大了银的催化活性。

溶剂化金属原子浸渍法制备聚合物固载Co Ag催化剂Ⅰ.组成与结构表征

为避免有机聚合物因热稳定性差而不能用高温氢气还原金属制备聚合物负载催化剂的弱点，采用溶剂化金属原子浸渍法在温和的条件下直接把零价金属负载在聚合物上，制备了几种不同金属含量的ＣｏＡｇ催化剂，用Ｘ－ 射线衍射，Ｘ－ 射线光电子能谱和磁测定对催化剂进行表征并和普通浸渍法制得的相同金属含量的催化剂进行比较，表明溶剂化金属原子浸渍法制得催化剂的金属粒度小于普通浸渍法制得的催化剂，而且前者的零价金属含量也高于后者。溶剂化金属原子浸渍法制得的催化剂Ｃｏ 在表面上，而普通浸渍法制得催化剂Ｃｏ 在表面和体相的金属含量基本相同。

溶剂化金属原子浸渍法制备的Ni-Ag/γ-Al_2O_3催化剂的催化性质研究

应用溶剂化金属原子浸渍（ＳＭＡＩ）法和普通浸渍（ＣＩ）法制备了金属含量相同的γＡｌ２Ｏ３负载ＮｉＡｇ双金属催化剂。研究了这些催化剂在甲苯和二丙酮醇加氢以及ＣＯ２甲醇化反应中的催化性质，结果表明与组成相同的普通浸渍法催化剂相比，在所有这些反应中ＳＭＡＩ催化剂都显示出较高的催化活性，这是因为ＳＭＡＩ催化剂具有较高的分散度和还原度（零价金属百分比）。

溶剂化金属原子浸渍法制备的Ni－Ag／γ－Al_2O_3催化剂的结构表征

应用溶剂化金属原子浸渍（ＳＭＡＩ）法和普通浸渍（ＣＩ）法制备了三种不同摩尔比的γ－Ａｌ２Ｏ３负载Ｎｉ－Ａｇ双金属催化剂。ＸＲＤ和磁测定结果表明ＳＭＡＩ催化剂中Ｎｉ和Ａｇ的粒度均小于金属含量相同的ＣＩ催化剂，ＳＭＡＩ催化剂中Ｎｉ和Ａｇ未形成合金，而ＣＩ催化剂中Ｎｉ和Ａｇ形成了合金。ＳＭＡＩ和ＣＩ催化剂都具有超顺磁性。ＸＰＳ测定结果表明ＳＭＡＩ催化剂中零价Ｎｉ和Ａｇ的含量均高于ＣＩ催化剂。ＳＭＡＩ催化剂Ｎｉ在表面含量高于体相，Ｎｉ在表面富集。

MVS法制备的超微细铁—钴催化剂在二氧化碳加氢反应中的应用

采用金属蒸气合成法（MVS）制备了超微细铁钴合金催化剂，用于二氧化碳常压加氢，并对比了共沉淀法所得催化剂的反应性能。与共沉淀法所得催化剂比较，MVS法制得的催化剂具有二氧化碳转化率高、总烃收率高的特点。

金属氧化物/碳超级电容器复合材料研究进展

作为一种新型储能器件,超级电容器因其高能量密度、快速充放电、长循环寿命等特点得到了越来越多的关注.目前超级电容器电极材料的研究主要分为三类,即碳材料(C)、金属氧化物(MxOy)和导电聚合物(ECP),这三种材料各有优缺点.将两种或两种以上的电极材料进行组合制成复合材料,由于各组分间的协同效应可大幅度提高材料的整体电化学性能.其中MxOy/碳复合材料的研究较为广泛,该文综述了该类复合材料的分类和最新研究概况.

儿茶酚-聚乙烯亚胺原位化学沉积聚偏氟乙烯杂化膜的制备及染料过滤性能

水中可溶有机物的去除,特别是溶解染料的去除,是目前污水处理领域的重要研究课题。文中将儿茶酚和聚乙烯亚胺(PEI)在聚偏氟乙烯(PVDF)溶液中进行贻贝仿生化学沉积,向PVDF铸膜液中引入亲水聚合物单元来改善膜的亲水性、调控膜孔结构,制备了带有亲水单元的PVDF杂化膜,并评价了其过滤染料水溶液的性能。红外光谱和X射线光电子能谱图均证明儿茶酚-PEI在PVDF溶液中发生了化学沉积反应;杂化膜的水接触角从纯PVDF膜的84°降至43°,膜的亲水性得到改善。杂化膜表面的等电位点pH值从3.54提高到4.26,儿茶酚-PEI的化学沉积为膜表面引入了更多正电荷。化学沉积聚合物的引入降低了膜中海绵结构的厚度,增大了指状孔的直径,降低了膜阻力,提高了膜的水通量。当PEI-儿茶酚的质量分数为1.0%、固含量为16%时,膜对10 mg/L结晶紫溶液的截留大于99%,经50 h后,膜的截留率稳定在74.1%。

Cu_(3)Si/Cu掺杂Si/C复合材料及储能性能

以微米硅粉、铜粉、天然石墨及聚丙烯腈为原料,通过机械球磨、低温预氧化和高温碳化等步骤成功地制备了Cu_(3)Si/Cu掺杂Si/C(Si/C@Cu)复合材料。在200 mA/g的电流密度下首次充放电比容量分别达1095 mAh/g和1291 mAh/g,首次库伦效率为84.8%。其中聚丙烯腈热解后的无定型碳层与石墨不仅缓解了硅的体积膨胀,同时提高了材料的导电性;此外,掺杂的Cu颗粒及高温下生成的Cu_(3)Si合金同样起到了结构支撑作用,有效地保持了复合材料的结构完整性。

纳米结构NiCo2S4的制备及储锂性能

采用水热/溶剂热法在不锈钢网表面生长纳米结构的NiCo 2S 4。XRD、SEM分析表明,制备的NiCo 2S 4具有较好的结晶性和理想的纳米球结构。用恒流充放电(GCD)、循环伏安(CV)等技术研究材料的电化学性能和储锂机理。产物具有良好的循环稳定性和倍率性能,在0.01~3.00 V循环,当电流为0.2 A/g时,第40次循环的放电比容量保持在1427 mAh/g,库仑效率为98.8%;当电流为0.8 A/g时,第350次循环的放电比容量仍可保持在948 mAh/g,储锂性能较好。

碳布负载ZIF-8衍生多孔碳的储能性能

为抑制多硫化物穿梭效应,通过在棉布上原位生长金属有机框架材料(MOF)2-甲基咪唑锌(ZIF-8)并热处理,制备锂硫电池正极中间层材料碳布负载ZIF-8衍生多孔碳(ZIF-C@CC)。采用XRD、SEM、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等,对材料的组成、结构、表面形貌及电化学性能进行分析。结果证实了ZIF-8前驱体的形成,且ZIF-8衍生碳以正多面体结构致密包覆在碳布表面。该材料具有较好的循环稳定性及倍率性能,以0.2 C在1.7~2.8 V循环50次,放电比容量为710.3 mAh/g;在5.0 C下的放电比容量可达407.2 mAh/g。ZIF-C@CC材料性能的提升,可归因于ZIF衍生多孔碳骨架为多硫化物提供了更多活性吸附位点。

Al_(2)O_(3)/C@Super P@PP改性隔膜的电化学性能

将前驱体Al-金属有机骨架(MOF)高温炭化,得到衍生的Al_(2)O_(3)/C复合材料,然后与导电剂导电碳黑Super P混合,制备Al_(2)O_(3)/C@Super P@PP改性隔膜,并用于锂硫电池。XRD和SEM分析结果表明,前驱体及衍生物具有良好的结晶性和纳米结构。通过循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)测试等研究材料的电化学性能。通过刮涂法制备的Al_(2)O_(3)/C@Super P@PP改性隔膜样品具有良好的循环稳定性和较长的循环寿命。在1.7~2.8 V充放电,当电流为0.2 C时,第100次循环的放电比容量保持在874.7 mAh/g;当电流为1.0 C时,第250次循环的放电比容量仍能保持在446.6 mAh/g。