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Zn^(2+)和TiO_(2)合金化过程中不同成分占比对薄膜结构和光催化性能的影响
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作者 肖文悦 董小硕 +4 位作者 买买提热夏提·买买提 牛娜娜 李国栋 朱泽涛 毕杰昊 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期121-130,共10页
使用溶胶-凝胶法在单晶硅衬底上制备一批不同Zn^(2+)成分调节的TiO_(2)薄膜,观测Zn^(2+)和TiO_(2)合金化过程中光学和光催化性能的变化.X射线衍射光谱仪用于观测在合金化过程中薄膜的晶体结构变化并追踪ZnTiO_(3)化合物的形成.扫描电子... 使用溶胶-凝胶法在单晶硅衬底上制备一批不同Zn^(2+)成分调节的TiO_(2)薄膜,观测Zn^(2+)和TiO_(2)合金化过程中光学和光催化性能的变化.X射线衍射光谱仪用于观测在合金化过程中薄膜的晶体结构变化并追踪ZnTiO_(3)化合物的形成.扫描电子显微镜、原子力显微镜用于观测合金化过程中因TiO_(2)晶格对Zn^(2+)溶解度有限而导致薄膜表面出现大量孔洞的现象.X射线光电子能谱和光学带隙用于观测Zn^(2+)与TiO_(2)合金化过程中电子结构层面的变化.最后,通过降解亚甲基蓝(MB)溶液,表明少量Zn^(2+)掺杂完全溶解在TiO_(2)中,并破坏TiO_(2)结晶质量.在Zn^(2+)的成分占比继续提高至15%的过程中,XPS峰形拟合结果验证了TiO_(2)对Zn^(2+)的溶解度有限,导致薄膜出现大量孔洞结构,薄膜的活性比表面积得以提升,同时Zn^(2+)可以有效地捕获光生e^(-)/h^(+).为了继续观察Zn^(2+)浓度对TiO_(2)的影响,将Zn^(2+)的浓度提升至40%,观察Zn^(2+)与TiO_(2)合金化过程中的现象.表明化合物ZnTiO_(3)的出现可以充当e^(-)/h^(+)的复合中心以及TiO_(2).占比的大幅下降导致合金化之后的薄膜光催化效率逐渐下降. 展开更多
关键词 TiO_(2) Zn^(2+) 光催化 带隙 表面
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Zn^(2+)掺杂硫化物/氢氧化物异质结构的性能
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作者 李涛 柳伟 +1 位作者 邵琛琛 李清萍 《电池》 CAS 北大核心 2024年第3期297-302,共6页
为提升硫化物的倍率性能和循环稳定性,采用两步电沉积法制备过渡金属硫化物/氢氧化物异质结构复合电极。在碳布上电沉积镍层,改良活性物质与碳布的接触活性;在硫代乙酰胺中添加Zn(NO3)2·7H_(2)O,制备Zn^(2+)掺杂的过渡金属硫化物/... 为提升硫化物的倍率性能和循环稳定性,采用两步电沉积法制备过渡金属硫化物/氢氧化物异质结构复合电极。在碳布上电沉积镍层,改良活性物质与碳布的接触活性;在硫代乙酰胺中添加Zn(NO3)2·7H_(2)O,制备Zn^(2+)掺杂的过渡金属硫化物/氢氧化物异质结构(NCS-Zn-2)。NCS-Zn-2在1 A/g电流下,比电容达到2 703 F/g,在150 A/g高电流下的比电容是1 A/g的40.8%,具有较好的倍率性能。NCS-Zn-2与活性炭组装的工作电压为1.6 V高电压水系非对称超级电容器,在794 W/kg的比功率下,具有79.9 W·h/kg的比能量,以20 A/g电流在0~1.6 V循环20 000次,电容保持率为98.7%。 展开更多
关键词 超级电容器 Zn2+掺杂 氢氧化物 硫化物 电化学性能
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基于不同荧光发色基团的Zn^(2+)荧光探针的研究进展
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作者 毛申 彭云佩 +4 位作者 刘聪聪 刘瑶 王琦 梁笑 王新潮 《理化检验(化学分册)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期433-439,共7页
荧光光谱法具有灵敏度高、选择性好、检出限低以及操作简单等特点,设计合成特异性识别和检测Zn^(2+)的荧光探针对化学、生物学、临床医学等研究具有十分重要的意义。以近年来文献报道的Zn^(2+)荧光探针为例,综述了基于不同荧光发色基团... 荧光光谱法具有灵敏度高、选择性好、检出限低以及操作简单等特点,设计合成特异性识别和检测Zn^(2+)的荧光探针对化学、生物学、临床医学等研究具有十分重要的意义。以近年来文献报道的Zn^(2+)荧光探针为例,综述了基于不同荧光发色基团的Zn^(2+)荧光探针的作用机制、应用与发展前景,为Zn^(2+)荧光探针研究提供了参考(引用文献44篇)。 展开更多
关键词 Zn^(2+) 荧光探针 荧光发色基团 研究进展
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Plasma-assisted aerogel interface engineering enables uniform Zn^(2+)flux and fast desolvation kinetics toward zinc metal batteries
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作者 Zijian Xu Zhenhai Shi +7 位作者 Zhan Chang Fan Feng Zhuanyi Liu Dongkun Chu Jianguo Ren Zi-Feng Ma Suli Chen Tianxi Liu 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第8期29-38,I0002,共11页
The poor reversibility of Zn anodes induced by dendrite growth,surface passivation,and corrosion,severely hinders the practical applicability of Zn metal batteries.To address these issues,a plasmaassisted aerogel(PAG)... The poor reversibility of Zn anodes induced by dendrite growth,surface passivation,and corrosion,severely hinders the practical applicability of Zn metal batteries.To address these issues,a plasmaassisted aerogel(PAG)interface engineering was proposed as efficient ion transport modulator that can simultaneously regulate uniform Zn^(2+)flux and desolvation behavior during battery operation.The PAG with ordered mesopores acted as an ion sieve to homogenize Zn deposition and accelerate Zn^(2+)flux,which is favorable for corrosion resistance and dendrite suppression.Importantly,the plasma-assisted aerogel with abundant hydrophilic groups can facilitate the desolvation kinetics of Zn^(2+)due to the multiple hydrogen-bonding interaction with the activated water molecules,thus accelerating the Zn^(2+)migration kinetics.Consequently,the Zn/Zn cell assembled with PAG-modified separator demonstrates stable plating and stripping behavior(over 1400 h at 1 mA cm^(-2))and high Coulombic efficiency(99.8%at1 mA cm^(-2)after 1100 cycles),and the Zn‖MnO_(2)full cell shows excellent long-term cycling stability and maintains a high capacity of 154.9 mA h g^(-1)after 1000 cycles at 1 A g^(-1).This study provides a feasible approach for the large-scale fabrication of aerogel functionalized separators to realize ultra-stable Zn metal batteries. 展开更多
关键词 Zn metal batteries Aerogel interface Plasma Zn^(2+)migration kinetics Dendrite growth
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Zn^(2+)/Zn和Fe^(3+)/Fe^(2+)的电化学行为及其在液流电池中的应用
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作者 彭海泉 赵丽娜 胡显龙 《中国资源综合利用》 2023年第7期1-3,共3页
锌铁液流电池采用成本低廉的锌、铁元素作为活性物质,有望成为下一代高性价比储能电池。本文利用循环伏安法测试锌、铁离子在碳毡电极表面的电化学活性,计算Zn^(2+)/Zn与Fe^(3+)/Fe^(2+)的扩散系数与反应速率常数。结果表明,锌离子与铁... 锌铁液流电池采用成本低廉的锌、铁元素作为活性物质,有望成为下一代高性价比储能电池。本文利用循环伏安法测试锌、铁离子在碳毡电极表面的电化学活性,计算Zn^(2+)/Zn与Fe^(3+)/Fe^(2+)的扩散系数与反应速率常数。结果表明,锌离子与铁离子在多孔碳毡上具有良好的电化学性能,可以作为锌铁液流电池的活性物质。充放电测试结果表明,锌铁液流电池的充放电性能良好,它具有较高的电流效率、电压效率和能量效率。 展开更多
关键词 Zn^(2+)/Zn Fe^(3+)/Fe^(2+) 液流电池 电化学行为 充放电性能
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连续识别Zn^(2+)和草甘膦荧光探针的合成与应用 被引量:2
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作者 喻艳超 陈心仪 +3 位作者 巴新宇 李艳萍 刘洋 曾运波 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期56-62,共7页
以2-巯基苯并噻唑为原料,设计合成了一种结构简单的苯并噻唑类荧光探针2-[2-(苯并噻吩-2-基亚甲基)肼基]苯并噻唑(简称NSS),并通过FTIR、HRMS、^(1)HNMR、^(13)CNMR对其结构进行了表征。荧光光谱表明,在二甲基亚砜中,探针NSS实现了Zn^(... 以2-巯基苯并噻唑为原料,设计合成了一种结构简单的苯并噻唑类荧光探针2-[2-(苯并噻吩-2-基亚甲基)肼基]苯并噻唑(简称NSS),并通过FTIR、HRMS、^(1)HNMR、^(13)CNMR对其结构进行了表征。荧光光谱表明,在二甲基亚砜中,探针NSS实现了Zn^(2+)的“关-开”型检测,具有响应时间短(30 s)、特异性强、抗干扰性强等优点。探针NSS荧光强度与Zn^(2+)浓度(0~11μmol/L)呈现良好的线性关系,检出限达19.1 nmol/L,并与Zn^(2+)形成物质的量比为1∶1的络合物。同时,络合物NSS-Zn^(2+)对草甘膦呈现特异性的荧光猝灭响应,猝灭率达99.4%,检出限16.0 nmol/L(2.71 ng/mL),且不受其他有机磷农药的干扰。 展开更多
关键词 苯并噻唑 荧光探针 Zn^(2+) 草甘膦 连续识别 功能材料
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MoO_(2)/ZnS复合材料改性隔膜实现锂硫电池稳定的高倍率性能
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作者 许占位 郭隆华 +5 位作者 任宇川 赵家棋 李嘉胤 李亮 马维鹏 张科 《陕西科技大学学报》 北大核心 2024年第6期112-118,共7页
锂硫电池由于其高能量密度、低成本效益被认为是最有前途的下一代电池体系之一.然而多硫化物的穿梭效应大幅降低了锂硫电池的循环稳定性和寿命,严重阻碍其实际应用.无机金属化合物材料改性的隔膜不仅能抑制多硫化锂(LiPS)的穿梭效应,其... 锂硫电池由于其高能量密度、低成本效益被认为是最有前途的下一代电池体系之一.然而多硫化物的穿梭效应大幅降低了锂硫电池的循环稳定性和寿命,严重阻碍其实际应用.无机金属化合物材料改性的隔膜不仅能抑制多硫化锂(LiPS)的穿梭效应,其部分特殊的晶面还能加速多硫化物的氧化还原反应动力学.本文在罗盘状ZnS表面原位生长球状的MoO_(2),制备MoO_(2)/ZnS复合材料.MoO_(2)对多硫化物有着较强的吸附作用,ZnS有着良好的电导率,两者的复合可加速电子传导效率和氧化还原速率.以所制备的MoO_(2)/ZnS作为隔膜改性材料,锂硫电池在5 C的大电流密度下,经过1000次循环后仍可以保持690 mAh g^(-1)的放电比容量,平均每圈的容量衰减率仅为0.014%,表现出优异的循环性能和倍率性能. 展开更多
关键词 MoO_(2) ZNS 复合材料 穿梭效应 隔膜改性
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铜锌双金属催化剂在电化学还原CO_(2)领域的研究进展
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作者 苑丹丹 尹国庆 +1 位作者 毛国梁 张云龙 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1300-1312,共13页
电化学还原CO_(2)(CO_(2)ER)不仅能够实现CO_(2)的资源化利用,生产出高附加值化学品,同时也有助于推动绿色低碳发展,实现可持续发展。在CO_(2)ER领域,相较于单金属催化剂,双金属催化剂特别是Cu-Zn双金属催化剂,因其经济环保、活性位点... 电化学还原CO_(2)(CO_(2)ER)不仅能够实现CO_(2)的资源化利用,生产出高附加值化学品,同时也有助于推动绿色低碳发展,实现可持续发展。在CO_(2)ER领域,相较于单金属催化剂,双金属催化剂特别是Cu-Zn双金属催化剂,因其经济环保、活性位点丰富及电子结构可调等特性备受关注,这些优点使其在C—C偶联形成多碳(C2+)产物的过程中具有显著优势。综述了Cu-Zn双金属催化剂在CO_(2)ER领域的研究进展,归纳了界面协同效应、表面吸脱附和界面缺陷等因素影响CO_(2)ER过程中的电子转移或电子-质子耦合机制,进而揭示其催化生成不同还原产物的反应机理。此外,针对Cu-Zn双金属催化剂在CO_(2)ER生成特定产物过程中的性能进行分类讨论,重点探讨催化剂的制备方法以及电解池的类型对催化剂性能的影响。最后,就CO_(2)ER领域催化剂在活性、稳定性及产物选择性等方面所面临的挑战进行展望。 展开更多
关键词 双金属催化剂 铜-锌双金属 CO_(2) 电催化剂 电化学还原
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胺功能化的铜催化剂:氢键介导的电化学CO_(2)还原为C_(2)产物以及优越的可充电Zn-CO_(2)电池性能
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作者 项东 李坤振 +3 位作者 苗康华 龙冉 熊宇杰 康雄武 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第8期43-46,共4页
有机分子功能化是一种有前景的策略,用于调控电化学CO_(2)还原反应(eCO_(2)RR)的C_(2+)产物选择性和活性。然而,我们对于电化学CO_(2)还原调控机制的分子水平理解仍然不够清晰。在本文中,我们成功制备了铜纳米颗粒,并使用一系列胺类衍生... 有机分子功能化是一种有前景的策略,用于调控电化学CO_(2)还原反应(eCO_(2)RR)的C_(2+)产物选择性和活性。然而,我们对于电化学CO_(2)还原调控机制的分子水平理解仍然不够清晰。在本文中,我们成功制备了铜纳米颗粒,并使用一系列胺类衍生物(如十六胺(HAD)、N-甲基十六胺(N-MHDA)、十六烷基二甲胺(HDDMA)和十六酰胺(PMM))对其进行功能化,以系统地研究胺表面活性剂分子结构对eCO_(2)RR选择性和活性的影响。结果表明,HDA的功能化可以将C_(2)产物和C_(2)H_(4)的法拉第效率(FE)提高至73.5%和46.4%,并且在−0.9 V vs.RHE(可逆氢电极)电位下,C_(2)产物的分电流密度为131.4 mA·cm^(−2)。理论研究发现,HDA通过与CO_(2)和eCO_(2)RR中间体之间的氢键相互作用,富集了^(*)CO_(2)、^(*)CO和其他反应中间体,降低了CO―CHO耦合反应的动力学能垒,从而促进了eCO_(2)RR向C_(2)产物的转化。当胺基的H原子被甲基取代后,氢键相互作用减弱,竞争的析氢反应加剧。PMM通过Cu―O键与Cu表面发生键合,而不是通过Cu―N键,导致Cu-PMM更倾向于产乙醇。原位拉曼光谱显示,在Cu-HDA表面,CO主要吸附在Cu的顶位吸附位点上,与在Cu表面上的桥式吸附不同,这可能是因为前者表面对CO的富集引发了CO的吸附构型变化。HDA功能化还提高了Cu催化剂的表面pH。基于Cu-HDA组装的可充电Zn-CO_(2)电池在放电电流密度为16 mA∙cm^(−2)时,最大功率密度为6.48 mW∙cm^(−2),并具有长达60 h的良好充放电稳定性。本研究的重点在于通过在分子水平上调节Cu基材料的CO_(2)RR活性和选择性,促进CO_(2)-C_(2)的转化,这可能为提高C_(2)产物的产率提供新的见解。 展开更多
关键词 二氧化碳还原 CO―CHO耦合 有机分子功能化 原位拉曼 C_(2)产物 Zn-CO_(2)电池
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Zn^(2+)与腐殖酸钠组合抑制剂对萤石、方解石浮选分离的影响及机理研究
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作者 林颖欣 杨哲辉 +3 位作者 李茂林 赵艳秋 姚伟 崔瑞 《矿产保护与利用》 2023年第5期81-88,共8页
常见的方解石型萤石矿由于方解石与萤石表面物理化学性质相似,两者的浮选分离较为困难。本文研究了ZnSO_(4)·7H_(2)O与腐殖酸钠组合抑制剂对萤石和方解石选择性分离浮选的影响,通过吸附量测定、XPS检测、红外光谱分析以及溶液化学... 常见的方解石型萤石矿由于方解石与萤石表面物理化学性质相似,两者的浮选分离较为困难。本文研究了ZnSO_(4)·7H_(2)O与腐殖酸钠组合抑制剂对萤石和方解石选择性分离浮选的影响,通过吸附量测定、XPS检测、红外光谱分析以及溶液化学计算进行了机理分析。实验结果表明,相比于单一腐殖酸钠抑制剂,当使用腐殖酸钠与ZnSO_(4)·7H_(2)O质量比为3∶1的组合抑制剂且其用量为20 mg/L、油酸钠用量为1.5×10^(-4)mol/L、pH为7的条件下,可使萤石、方解石浮选回收率之差由41.8百分点提高到70.31百分点。腐殖酸钠与Zn^(2+)发生化学反应生成的腐殖酸锌与单一抑制剂相较方解石表面腐殖酸根吸附量有所提高;而萤石表面腐殖酸根吸附量减少,更多活性位点与油酸钠结合,油酸钠的吸附量提高,进而提高了组合抑制剂在两种矿物表面的选择性吸附,最终达到浮选分离的目的。 展开更多
关键词 萤石 方解石 腐殖酸钠 Zn^(2+) 组合抑制剂
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Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-类水滑石@Al薄膜制备及其光催化性能
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作者 郭伟 党睿 +4 位作者 马向荣 樊帆 任梦娇 赵惠敏 李霄 《化工科技》 CAS 2023年第3期7-13,共7页
含过渡金属元素的类水滑石(LDHs)材料在可见光催化领域显示了广泛应用前景.然而LDHs粉末在催化反应中难回收、易流失,不利于材料的循环利用.以铝板为基体,通过原位生长技术在基体表面原位生长Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-LDHs,开辟制备Zn^(... 含过渡金属元素的类水滑石(LDHs)材料在可见光催化领域显示了广泛应用前景.然而LDHs粉末在催化反应中难回收、易流失,不利于材料的循环利用.以铝板为基体,通过原位生长技术在基体表面原位生长Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-LDHs,开辟制备Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-LDHs@Al材料的新方法.研究表明,Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)LDHs薄膜在铝基底纵向生长,具有高取向性.LDHs结晶度较高,片层结构规整,极大暴露了LDHs催化活性较高的层板边缘.该薄膜材料具有较低禁带宽度、较高可见光催化活性.Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-LDHs@Al能够有效降解甲基橙(MO)有机染料废水,多次循环后对染料的降解率可达98%.该材料极大的增强了对光的利用率,促进了光生电子和空穴对的分离和转移,提高了材料光催化活性,推动和强化了LDHs材料的循环利用及综合处理废水的能力,提高了其应用价值和应用范围,为LDHs材料的开发、设计及应用提供了新思路. 展开更多
关键词 材料循环利用 Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-LDHs 光催化 原位生长
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一种基于联萘酚和(R,R)-Salen的高分子荧光探针的合成及对Zn^(2+)的识别研究
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作者 吴元钊 童赞 +4 位作者 王伊静 陆也 王斌杰 姚伟宣 王继业 《化学研究与应用》 CAS 北大核心 2023年第6期1481-1486,共6页
利用Sonogashira偶联反应设计合成了一种含有联萘酚和(R,R)-Salen单元的共轭高分子荧光探针P-1,并通过核磁共振氢谱表征了其结构。荧光光谱分析实验结果表明,高分子荧光探针P-1对Zn^(2+)具有高选择性识别,表现出明显的荧光增强,检测限... 利用Sonogashira偶联反应设计合成了一种含有联萘酚和(R,R)-Salen单元的共轭高分子荧光探针P-1,并通过核磁共振氢谱表征了其结构。荧光光谱分析实验结果表明,高分子荧光探针P-1对Zn^(2+)具有高选择性识别,表现出明显的荧光增强,检测限可达到28.11 nmol·L^(-1),因此,高分子荧光探针P-1也具有较高的灵敏度。 展开更多
关键词 SONOGASHIRA偶联反应 联萘酚 SALEN 高分子荧光探针 Zn^(2+)识别
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Boosting Zn^(2+)kinetics via the multifunctional pre-desolvation interface for dendrite-free Zn anodes 被引量:1
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作者 Bin Luo Yang Wang +5 位作者 Leilei Sun Sinan Zheng Guosheng Duan Zhean Bao Zhizhen Ye Jingyun Huang 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期632-641,I0016,共11页
Aqueous zinc ion batteries(AZIBs)are an advanced secondary battery technology to supplement lithiumion batteries.It has been widely concerned and developed recently based on the element abundance and safety advantages... Aqueous zinc ion batteries(AZIBs)are an advanced secondary battery technology to supplement lithiumion batteries.It has been widely concerned and developed recently based on the element abundance and safety advantages.However,AZIBs still suffer from serious problems such as dendrites Zn,hydrogen evolution corrosion,and surface passivation,which hinder the further commercial application of AZIBs.Herein,an in-situ ZnCr_(2)O_(4)(ZCO)interface endows AZIBs with dendrite-free and ultra-low polarization by realizing Zn^(2+)pre-desolvation,constraining H2O-induced corrosio n,and boosting Zn^(2+)transport/deposition kinetics.The ZCO@Zn anode harvests an ultrahigh cumulative capacity of~20000 mA h cm^(-2)(cycle time:over 4000 h)at a high current density of 10 mA cm^(-2),indicating excellent reversibility of Zn deposition,Such superior performance is among the best cyclability in AZIBs.Moreover,the multifunctional ZCO interface improves the Coulombic efficiency(CE)to 99.7%for more than 2600 cycles.The outstanding electrochemical performance is also verified by the long-term cycle stability of ZCO@Zn//α-MnO_(2) full cells.Notably,the as-proposed method is efficient and low-cost enough to enable mass production.This work provides new insights into the uniform Zn electrodeposition at the scale of interfacial Zn^(2+)predesolvation and kinetics improvement. 展开更多
关键词 Zinc ion battery Dendrite-free Zn anode In-situ reaction Pre-desolvation Zn^(2+)kinetics
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Zn/ZSM-5催化剂中Zn物种与CO_(2)和正丁烷耦合反应间相关性研究
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作者 孙旭科 刘荣升 +4 位作者 范改丽 刘昱含 叶芳秀 于政锡 刘中民 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第6期154-163,共10页
随着全球温室气体排放的持续增长,二氧化碳(CO_(2))的高效转化与利用已成为应对气候变化、推动可持续发展的重要途径之一.在本课题组的前期研究中,以正丁烷为模型化合物,成功实现了H-ZSM-5分子筛催化CO_(2)与正丁烷发生耦合反应.实验还... 随着全球温室气体排放的持续增长,二氧化碳(CO_(2))的高效转化与利用已成为应对气候变化、推动可持续发展的重要途径之一.在本课题组的前期研究中,以正丁烷为模型化合物,成功实现了H-ZSM-5分子筛催化CO_(2)与正丁烷发生耦合反应.实验还发现,通过对H-ZSM-5进行Zn改性,可以显著提高其催化性能,这为CO_(2)的高效转化和利用提供了新的研究方向.然而,目前关于Zn-ZSM-5催化剂中Zn物种的具体存在状态及其与耦合反应性能之间的关系尚不明确,这限制了高效催化剂的进一步设计.因此,深入探究Zn物种在Zn-ZSM-5催化剂中的存在状态及其与催化性能之间的关联机制,从而设计和开发更高效的CO₂转化催化剂已成为当务之急.本文通过紫外-可见光漫反射光谱、X-射线光电子能谱和1H魔角旋转-核磁共振等多种技术系统地表征了Zn-ZSM-5分子筛中酸性中心和Zn物种存在状态的演变过程,讨论了Zn物种活性中心与耦合反应之间的构-效关系,阐明了耦合反应的机理.研究表明,Zn-ZSM-5分子筛中Zn物种主要以ZnO团簇、Zn-OH^(+)和(Zn-O-Zn)^(2+)的形式存在,且其含量随Zn负载量的变化而改变.其中,ZnO团簇及(Zn-O-Zn)^(2+)物种的含量随Zn负载量的增加而上升,而Zn-OH^(+)物种含量则先上升后下降,这是由于部分Zn-OH^(+)物种转化为(Zn-O-Zn)^(2+)物种.在CO_(2)与正丁烷的耦合反应中,正丁烷的转化受到Brønsted酸位点的减少、Zn活性位点的形成以及粗晶ZnO物种的堆积等多种因素的影响.Zn-OH^(+)物种是主要的CO_(2)催化转化活性中心,而芳烃的生成则主要受Zn-OH^(+)和(Zn-O-Zn)^(2+)物种的影响.Zn-OH^(+)和(Zn-O-Zn)^(2+)物种均具有较强的脱氢性能,可通过脱氢路径促进芳烃的生成.Zn5%-ZSM-5(Zn负载量为5 wt%)样品表现出最优的催化性能:正丁烷转化率为94.71%,CO_(2)转化率为30.43%,芳烃选择性为53.71%.原位实验进一步证实了内酯、羧酸和不饱和醛酮等含氧化合物作为中间体的存在.基于上述研究,我们提出了Zn-ZSM-5上CO_(2)和正丁烷耦合的反应机理,主要包括以下三条反应路径:(1)在Zn-OH^(+)物种的催化作用下,正丁烷和CO_(2)首先被耦合活化形成内酯,随后经过一系列反应形成羧酸、酸酐和其他含氧化合物,最终通过复杂的反应生成芳烃.(2)部分CO_(2)在Zn-OH^(+)物种的催化下,通过逆水煤气变换(RWGS)反应以及与烃类化合物的干重整反应生成CO.这些CO随后在Zn-OH^(+)物种的催化下与烯烃发生耦合反应,最终生成芳烃产物.(3)正丁烷在Zn-OH^(+)和(Zn-O-Zn)^(2+)物种的催化下,发生脱氢和异构化反应产生烯烃.部分烯烃可通过与CO耦合或烯烃发生聚合、环化、脱氢等过程生成芳烃产物.综上所述,本文深入探讨了CO_(2)与正丁烷在Zn-ZSM-5催化剂上的耦合反应机制.通过系统研究,建立了催化剂中Zn物种与催化性能之间的构-效关系,并提出了耦合反应的具体路径.本文不仅有助于深入理解Zn-ZSM-5的催化作用机制,而且对于未来设计和开发更高效的催化体系具有重要的参考价值. 展开更多
关键词 耦合反应 CO_(2)利用 锌的引入 Zn-OH+ (Zn-O-Zn)^(2+) ZSM-5
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腐蚀产物中Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)对纯Zn腐蚀行为的影响 被引量:1
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作者 杨元成 王友彬 +4 位作者 赵晋玮 周佳顺 冯济强 高峰 韦悦周 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期98-109,151,共13页
目的探究纯Zn腐蚀产物中碱式氯化锌(Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2),ZHC)对其腐蚀防护性能的影响以及腐蚀防护机理。方法通过原位生长法在纯Zn表面制备一层ZHC膜。通过X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(ED... 目的探究纯Zn腐蚀产物中碱式氯化锌(Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2),ZHC)对其腐蚀防护性能的影响以及腐蚀防护机理。方法通过原位生长法在纯Zn表面制备一层ZHC膜。通过X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS),分析了样品的物相组成和微观形貌。通过电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化曲线(Tafel),评估了ZHC膜对纯Zn腐蚀防护性能的影响。结果纯Zn表面先形成了一层致密细小的ZHC纳米片,铺满整个纯Zn表面后,在第一层ZHC上形成第二层较大尺寸的ZHC纳米片。预制备的ZHC膜可以使纯Zn的腐蚀电流密度从78.23μA/cm^(2)降低到2.08μA/cm^(2),腐蚀电位从‒1.050V(vs.SCE)提升到‒0.998V(vs.SCE),并且随着ZHC制备时间的增加,阴极斜率(βc)逐渐增大,这表明ZHC可以有效阻碍电荷转移,抑制阴极的氧还原,减缓纯Zn的腐蚀速率,对Zn基体的腐蚀起到防护作用。在浸泡腐蚀过程中,ZHC可以抑制HZ的生成,减少絮状腐蚀产物的生成。在短期浸泡过程中,纯Zn的阻抗值随着预制备ZHC的增加而逐渐增大,这是因为生成的腐蚀产物填补ZHC纳米片的空隙,使腐蚀产物膜致密,ZHC膜对Zn基体能起到较好的防护作用。在长期浸泡过程中,ZHC/Zn的阻抗值下降,这是因为ZHC膜破裂,提供了新的腐蚀通道,导致ZHC膜对纯Zn的防护作用下降。结论ZHC膜可以减缓纯Zn的腐蚀速率。对比纯Zn和ZHC/Zn在浸泡过程中的腐蚀行为可知,在短期浸泡过程中,随着预制备ZHC的增加,对纯Zn的防护性能逐渐提高;在长期浸泡腐蚀过程中,ZHC膜对纯Zn腐蚀的防护作用逐渐下降。 展开更多
关键词 腐蚀产物 Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2) 纯Zn 原位生长 腐蚀防护
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工艺参数对Zn-TiO_(2)复合镀层性能的影响
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作者 雷思哲 翟晓霞 +2 位作者 阮乐 覃冬丽 姜吉琼 《电镀与精饰》 CAS 北大核心 2024年第11期17-22,共6页
采用电沉积法在氯化物体系获得了Zn-TiO_(2)复合镀层,研究了颗粒添加量、电流密度和机械搅拌速度对镀层厚度和耐蚀性的影响,对工艺优化后的镀层进行了形貌和元素分布表征。结果表明:在TiO_(2)添加量为10 g/L、电流密度2 A/dm^(2)、搅拌... 采用电沉积法在氯化物体系获得了Zn-TiO_(2)复合镀层,研究了颗粒添加量、电流密度和机械搅拌速度对镀层厚度和耐蚀性的影响,对工艺优化后的镀层进行了形貌和元素分布表征。结果表明:在TiO_(2)添加量为10 g/L、电流密度2 A/dm^(2)、搅拌速度为150 r/min的沉积条件下,获得的镀层厚度可达8.3μm,腐蚀电流最小为2.983×10^(-4) A;TiO_(2)颗粒成功共沉积到镀层当中,其质量分数为4.6%;镀层中Zn呈层状堆积分布,TiO_(2)颗粒分布在Zn层交界处。 展开更多
关键词 氯化物体系 Zn-TiO_(2)复合镀层 耐蚀性 厚度
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Sn-doped BiOCl nanosheet with synergistic H^(+)/Zn^(2+)co-insertion for“rocking chair”zinc-ion battery
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作者 Yuzhu Qian Hongrui Wang +6 位作者 Xinni Li Ting Song Yong Pei Li Liu Bei Long Xiongwei Wu Xianyou Wang 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期623-632,I0014,共11页
The development of insertion-type anodes is the key to designing“rocking chair”zinc-ion batteries.However,there is rare report on high mass loading anode with high performances.Here,{001}-oriented Bi OCl nanosheets ... The development of insertion-type anodes is the key to designing“rocking chair”zinc-ion batteries.However,there is rare report on high mass loading anode with high performances.Here,{001}-oriented Bi OCl nanosheets with Sn doping are proposed as a promising insertion-type anode.The designs of cross-linked CNTs conductive network,{001}-oriented nanosheet,and Sn doping significantly enhance ion/electron transport,proved via experimental tests and theoretical calculations(density of states and diffusion barrier).The H^(+)/Zn^(2+)synergistic co-insertion mechanism is proved via ex situ XRD,Raman,XPS,and SEM tests.Accordingly,this optimized electrode delivers a high reversible capacity of 194 m A h g^(-1)at 0.1 A g^(-1)with a voltage of≈0.37 V and an impressive cyclability with 128 m A h g^(-1)over 2500 cycles at 1 A g^(-1).It also shows satisfactory performances at an ultrahigh mass loading of 10 mg cm^(-2).Moreover,the Sn-Bi OCl//MnO_(2)full cell displays a reversible capacity of 85 m A h g^(-1)at 0.2 A g^(-1)during cyclic test. 展开更多
关键词 Sn-doped BiOCl nanosheet High mass loading anode Synergistic H^(+)/Zn^(2+)co-insertion Fast ionic/electronic diffusion “Rocking chair”zinc-ion battery
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PAM基复合水凝胶电解质的制备及其在Zn-MnO_(2)电池中的应用 被引量:1
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作者 季善果 袁鲁宁 +4 位作者 徐加虎 秦硕 胡媛媛 于鸿达 杨凯 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期89-96,共8页
水系锌离子电池具有低成本、安全、环保等优点,在规模化储能和智能可穿戴方面极具应用前景.提高其循环稳定性以及循环寿命是实现水系锌离子电池进一步应用的关键问题之一.本工作采用二维层状蒙脱土(MMT)和丙烯酰胺单体,通过两步法合成... 水系锌离子电池具有低成本、安全、环保等优点,在规模化储能和智能可穿戴方面极具应用前景.提高其循环稳定性以及循环寿命是实现水系锌离子电池进一步应用的关键问题之一.本工作采用二维层状蒙脱土(MMT)和丙烯酰胺单体,通过两步法合成了具有三维网状结构的蒙脱土-聚丙烯酰胺水凝胶电解质(Montmorillonite-polyacrylamide hydrogel,MMT-PAM).蒙脱土的加入为丙烯酰胺单体的原位聚合提供了吸附位点,并通过MMT和PAM高分子链之间的氢键作用显著提高了水凝胶的机械性能,抑制了锌枝晶生长(在0.5 mA·cm^(-1)电流密度下稳定循环250 h).此外,蒙脱土表面丰富的负电荷为Zn2+的快速传输提供更多离子传输通道,提高其离子电导率(室温下为34 mS·cm^(-1)),赋予MMT-PAM水凝胶电解质更好的倍率性能和循环稳定性.基于上述优点,组装的水系Zn-MnO_(2)电池在0.2 A·g^(-1)的电流密度下提供了289 mA·h·g^(-1)的比容量,且可稳定循环2000次.此外,使用MMT-PAM水凝胶作为电解质制备的柔性电池在经过不同外界条件冲击下依然可正常工作,表现出了其在柔性电子领域的应用可行性. 展开更多
关键词 Zn-MnO_(2)电池 水凝胶电解质 蒙脱土 循环稳定性 机械强度 柔性电池
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焙烧镁铝类水滑石对Cd^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)的吸附性能研究
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作者 段天欣 段文静 +2 位作者 刘奕祯 方雨歆 谭晓焱 《生物化工》 2023年第1期122-124,共3页
通过控制变量法考察温度、浓度对焙烧镁铝类水滑石得到的层状双金属氧化物(LDO)吸附Cd^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)单一离子及其共存体系的影响。结果表明,LDO对单一离子吸附效果均较好,温度升高,有利于LDO吸附Cd^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+);Cu... 通过控制变量法考察温度、浓度对焙烧镁铝类水滑石得到的层状双金属氧化物(LDO)吸附Cd^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)单一离子及其共存体系的影响。结果表明,LDO对单一离子吸附效果均较好,温度升高,有利于LDO吸附Cd^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+);Cu^(2+)-Cd^(2+)、Cd^(2+)-Zn^(2+)共存时,LDO吸附效果为Cu^(2+)> Cd^(2+)、Zn^(2+)> Cd^(2+);三者共存时,LDO吸附效果为Cu^(2+)> Zn^(2+)> Cd^(2+)。 展开更多
关键词 LDO Cd^(2+) Cu^(2+) Zn^(2+) 吸附 共存
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片层纤维V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O干凝胶提升水系锌离子电池循环性能
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作者 刘丹 崔月 +2 位作者 裴彪 高海燕 赵永男 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期438-446,共9页
水系锌离子电池凭借低成本和环境友好的特点具有极大的发展和应用前景.具有高比表面、分层、或快速离子导体结构的钒基材料是锌离子电池最具有前景的正极材料之一.如何改善钒基材料的长循环性能是亟待解决的问题之一.本文采用溶胶凝胶... 水系锌离子电池凭借低成本和环境友好的特点具有极大的发展和应用前景.具有高比表面、分层、或快速离子导体结构的钒基材料是锌离子电池最具有前景的正极材料之一.如何改善钒基材料的长循环性能是亟待解决的问题之一.本文采用溶胶凝胶法并冷冻干燥成功制备了V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O干凝胶,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对其物相和形貌进行了表征,发现制备的材料为V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O,结晶相良好,且成片状纤维大孔结构.电化学测试表明,在0.1 A·g^(–1)电流密度下,首次放电比容量为388.4 mA·h·g^(–1),循环1000次后容量仍保持为129.7 mA·h·g^(–1),具有良好的长循环稳定性.在0.1、0.2、0.5、1、2和3 A·g^(-1)电流密度下,纤维状V2O5干凝胶表现出良好的倍率性能,放电比容量分别为388.4、338.5、282.9、239.1、194.4和165.9 mA·h·g^(–1),远高于商业化V2O5 (279.5、251.0、205.5、174.5、144.6和125.1 mA·h·g^(–1)).良好的电化学性能主要归功于结合水的支撑作用增大了层间距,在循环过程中材料具有良好的结构稳定性,避免了放电容量衰减;同时纤维片状结构缩短了锌离子的迁移路径.对充放电机理研究发现,在锌离子的嵌入脱出过程中伴随有碱式硫酸锌的生成与消失,且该过程可逆. 展开更多
关键词 锌离子电池 V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O 正极材料 长循环性能 机理探究
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