复合三维电极处理含低浓度铜废水研究

离子交换树脂与铜粒等比例混合制成复合三维电极固定床电化学反应器 ,用于处理低浓度 (c(Cu2 + ) <0 .0 1m ol/ L )含铜废水 ,试验表明 ,该方法在铜还原过程中无须加入支持电解质 ,如硫酸 ,处理效果达到国家排放标准 ,更环保。并讨论了操作条件——流速、槽压等对出口铜含量的影响 ,确定了在不同操作条件下最大电解槽厚度。

石墨烯包覆分子筛复合电极材料的制备及其性能研究

以4A分子筛(4A)和改进Hummers法制备的氧化石墨烯凝胶(GO)为原料,按一定质量比进行混合超声分散,以混合分散液为前驱体煅烧制备了氧化还原石墨烯(RGO)包覆的三维复合4A/RGO电极材料。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、孔径分析、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试等方法研究了复合材料的结构、形貌及超级电容性能。测试结果表明,4A均匀地穿插在RGO片层中,阻止了RGO片层之间相互堆积,而RGO片层之间相互链接,形成三维空间导电网络,提高了复合电极材料的导电性。当GO与4A质量比为1:6时,复合材料在4 A/g电流密度下比电容可达450 F/g,在此电流密度下循环800次后,其比容量保持率为85.7%,表现出良好的倍率性能和循环稳定性。该4A/RGO复合电极材料超级电容性能优于纯4A或RGO,可归因于4A和RGO之间的协同效应。

石墨毡电极与集流体的简单可靠粘接及其在电解中的应用

石墨毡有比表面积大、导电性强、廉价易得等优点,被认为是极具应用前景的三维电极材料。为使电极与集流体良好接触,采用高导电碳黑做导电填料、聚偏氟乙烯做粘接剂制备了导电胶,实现了对石墨毡电极与柔性石墨纸集流体的简单可靠粘接。探究了导电胶配比、涂胶量和固化压力条件对石墨毡-集流体粘接试样导电性能和粘结强度的影响。粘接试样的接触电阻相较于靠压紧的无胶试样降低了50%,拉伸剪切强度达到与石墨毡自身强度接近的25.3×10^(-3) MPa。将胶粘石墨毡电极用于印刷电路板酸性氯化铜蚀刻液的电解再生和铜回收,单槽电压降低了0.08 V。这使得以金属铜计的电解再生和铜回收的比能耗降低了80 kW·h·t^(-1)。

半固态锂金属电池的微纳结构与界面设计相关基础研究

固态锂金属电池由于其高能量密度和固态电解质的高安全性,为下一代可充电能源存储提供了有前途的解决方案。然而,锂负极与固态电解质界面相容性差,导致锂金属枝晶状沉积和电化学-化学-机械不稳定。为了解决上述问题,国家重点研发计划项目"半固态锂金属电池的微纳结构与界面设计相关基础研究"提出在原子水平上解析固态电解质及界面结构,并理解界面反应规律。同时,在实际应用体系中,通过微纳结构与界面协同优化复合电极及系统设计,构建高性能、高安全半固态锂金属电池体系。本文简要介绍了在重点研发计划的支持下,项目研究团队近两年来在三维锂金属负极电极结构设计、固态电解质界面精细调控及固态电解质原子级表征方面取得的研究进展。