“双碳”战略背景下“工业电化学”课程教学改革策略探讨

在碳达峰、碳中和的发展战略下,对于工业生产的绿色低碳化以及电化学能源领域发展的要求越来越高。电化学在能源存储、催化、电解电镀等工业领域有着广泛应用。笔者以冶金工程专业的“工业电化学”课程为基础,通过教学体系与内容、教学模式与方法、课程考核方式等方面进行优化设计,实现以学生发展为中心的课程教学理念,使学生在掌握理论知识的基础上,提升在产业和科学研究方面的认知,提高知识的应用以及实践创新能力,从而为电化学冶金领域培养更多优秀的专业人才。

基于互穿网络技术构筑环境友好型聚合物电解质膜及其电化学性能

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为反应型乳化剂,丙烯酸丁酯(BA)、丙烯腈(AN)和丙烯酸(AA)为单体,利用互穿网络技术通过乳液聚合法制备了环境友好型聚合物电解质膜(M-ABAA),采用FTIR、XPS、SEM、TEM和TG对M-ABAA进行了表征;通过CV、EIS和充放电测试考察以M-ABAA为电解质膜组装的CR2032电池的电化学性能。结果表明,当m(AMPS)∶m(BA)∶m(AA)∶m(AN)=1∶3∶2∶2时,制备的M-ABAA(M2)的离子电导率为0.98 mS/cm,抗拉强度为7.53 MPa,断裂伸长率为90.4%,吸液率为150%,热收缩率为4%。M2与目前锂离子电池主流的正负极材料(LiCoO_(2)、LiMn_(2)O_(4)、LiFePO_(4)、NCM811)具有较好的相容性,普适性较好。以M2为电解质隔膜,金属锂为负极,分别以LiCoO_(2)和石墨为正极组装成半电池,0.2 C倍率下的首次放电比容量分别为141.3和347.1 mA·h/g,100圈循环后容量保持率分别为94.8%和85.0%;2.0 C倍率下,放电比容量分别为119.8和239.0 mA·h/g。

硫掺杂纳米Li_(2)FeSiO_(4)/C的制备及其电化学性能

采用固相反应法制备了纳米Li_(2)FeSiO_(4-x)S_(x)/C(x=0、0.01、0.02和0.03)正极材料,通过XRD、SEM、XPS、Raman、FTIR及恒电流充放电表征其晶体结构、微观形貌和电化学性能。结果表明,Li2FeSiO3.98S0.02/C具有P21单斜晶体结构,硫掺杂后材料的晶胞体积和层间距均增大;Li_(2)FeSiO_(3.98)S_(0.02)/C为纳米球状形貌,平均粒径45 nm,明显小于Li_(2)FeSiO_(4)/C的粒径(67 nm)。较大的晶胞体积、层间距和较小的粒径使Li_(2)FeSiO_(3.98)S_(0.02)/C表现出更好的电化学性能。在0.1 C下,其首次放电比容量高达181.9 mA·h/g;10 C下,其放电比容量为85.0 mA·h/g;1C下,循环100次后其容量保持率为91.3%。

超重力技术:电化学工业新契机

电化学工业涉及基础原材料生产和先进功能材料制备,是化工、冶金、材料等多学科交叉的过程工程。降低工业能耗、提升产品品质和制备新型材料是电化学工业可持续发展的推动力。然而,现存的核心瓶颈问题是缓慢的液相传质和气泡分离。超重力作为一种新型的过程强化技术,近年来在化学工业中获得广泛的关注。本文理论分析了超重力对电化学过程对流传质和气泡分离的强化作用,介绍和证实超重力下可实现水/氯碱电解过程强化,以及电沉积功能材料(如金属箔、活性电极、导电聚合物等)的结构与性能调节,将有望为电化学工业提供新的发展契机。

《第十五届全国有机电化学与电化学工业学术会议》专辑序言

有机电化学是有机化学和电化学技术相结合的一门科学．与传统的有机合成方法相比，有机电化学合成无需使用有毒或危险的氧化剂或还原剂、具有反应选择性高、反应条件温和等优点，因而在药物、香料、染料和化纤等精细化学品的合成中得到广泛应用．尤其是近年来随着环境污染的加剧。有机电合成作为一种绿色的化学合成技术受到了化学工业界的密切关注．从本质上讲，有机电化学以电子为试剂，通过电子的得失实现物质的还原和氧化，即从工艺本身消除了污染的形成，是名符其实的“绿色可持续化学”．

电化学工业用电极材料

一、引言电化学工业的初期,阳极材料就是现成的工业结构材料。十九世纪末,人造石墨一发明,就被广泛地应用于工业生产,人们开始意识到研究开发这种特殊材料的必要性。近代电化学特别是电极学的发展,对电极材料提出了更高的要求,而材料科学的发展又为电极材料的研究指明了方向。六十年代末,尺寸稳定性阳极问世了,它的出现极大地推动了电化学工业的发展。从此,作为材料科学和电化学交叉领域的电极材料的研究在各大工业国开展得非常活跃,使电极材料在理论上和应用上都得到迅猛发展。本文简要地介绍电极材料的作用、分类、特点及其应用。

提高产品质量为电化学工业节能降耗作贡献

１金属阳极活性涂层配方概况我厂金属阳极活性涂层配方的开发研制依托上海华东师大化学系，具有成熟的二元、三元、多元长寿命涂层配方及生产工艺。鉴于传统的二元钌涂层配方存在着析氧电位低、抗氧腐蚀性差、电流效率低等缺点，对二元钌钛配方进行了改进，加入第三组分或...

有机电化学工业——(是高新科技领域的新技术、新工艺)

在目前世界工业发展十分迅速的情况下,各国都在寻找节能高效和安全、无公害工艺。有机电化合成工艺是一门新兴的工业技术,其工艺本身的特点正是当前化学工业发展中最受重视和关注的高效、节能、安全、无公害工艺;因此,就更显示出它的优越性和竞争力,特别是作为一种有效的有机产品合成方法,而引起各国化学工业科技工作者和工业界的重视。因此,各国开发的项目及产品的数量均迅速增加.发展十分迅速,在世界范围内,申请专利的数目也大幅度的增加。

电工业和电化学工业用的纺织品

今天,纺织品已成为工业、医学、家用、服装、航空航天各个领域很重要的材料。在电工业和电化学工业领域,它也具有广泛的用途。电工业中用的纺织品主要是用作绝缘材料,可将其称为电工业用纺织品(Electrotextiles)。下面介绍在电工业和电化学工业各类应用中的纺织材料。电工业用纺织品的特性电工业用纺织品应具有以下特性:——介电强度高,可耐高温;——电阻率高或有特定的电阻;

马来酸在离子液体[BMIM]BF_4中的电化学还原和原位红外光谱研究

作者自行合成了离子液体[BMIM]BF4,用循环伏安法(CV)、计时电量法(CA)和电化学原位红外反射光谱(in situFTIR),从分子水平考察了离子液体中马来酸在玻碳(GC)电极上的电化学还原过程。结果表明,[BMIM]BF4中马来酸在GC电极上的还原为不可逆过程,测得扩散系数D=9.62×10-8cm2/s;in situFTIRS研究发现,马来酸在离子液体[BMIM]BF4和水溶液中的电还原生成丁二酸的机理不同。在[BMIM]BF4中马来酸还原发生在其中的一个羧基上,即马来酸首先获得一个电子生成阴离子自由基,随后可能获得一个电子生成二价阴离子,或者获得一个电子并在2个H+的作用下生成醛类物质和水。

电化学的应用和发展

电化学是国民工业的一个主题技术之一,其技术成果与人类的生产和生活密切相关。电化学在化学工业、能源、环保、心脑电图等应用领域都取得了可喜的发展,并因其独特的性能,显示出电化学技术的优越性。

电化学的绿色作用

本文从电化学工业、化学电源、金属腐蚀和防护。

原料对合成LiMn_2O_4电化学性能的影响

采用固相法分别以不同原料合成尖晶石LiMn2O4。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安及恒电流充放电等技术检测和分析合成产物的物相、形貌及电化学性能。研究表明,与采用电解MnO2为原料合成的LiMn2 O4相比,采用Mn3 O4为原料合成的LiMn2 O4粉末X射线衍射峰强度更大,室温下以0.2 C倍率充放电循环30次时,首次放电比容量和容量保持率分别为128.7 mA.h/g和98.4%,高于以电解MnO2为原料合成LiMn2 O4的123.7 mA.h/g和85.0%。55℃循环时,采用Mn3 O4为原料合成的LiMn2 O4容量保持率比采用电解MnO2为原料合成LiMn2O4的高10.7%。

LiNi0.5Mn1.5O4及其复合物的制备、表征及电化学性能

为了改善Li Ni0.5Mn1.5O4的电化学性能,采用喷雾干燥法和静电纺丝法合成了Li Ni0.5Mn1.5O4前驱体。借助X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）对Li Ni0.5Mn1.5O4进行了表征,采用恒流充放电、循环伏安及交流阻抗对其电化学性能进行了测试。结果表明：静电纺丝法制备的Li Ni0.5Mn1.5O4呈多孔的管状结构,颗粒粒径约为80 nm,其循环性能有待进一步提高。而喷雾干燥法制备的前驱体在900℃烧结合成的Li Ni0.5Mn1.5O4具有明显的尖晶石结构,颗粒分布均匀,颗粒平均粒径在1~2？m。静电纺丝法和喷雾干燥法合成的纯相Li Ni0.5Mn1.5O4在0.1 C倍率下首次充放电效率分别为48.1%、50.3%。喷雾干燥法制备的Li Ni0.5Mn1.5O4前驱体经碳包覆后的材料首次充放电效率提高到53.4%,在1 C倍率下循环200次后,容量保持率高达93.3%。

二氯二茂钛二甲硫氨酸与DNA相互作用的电化学及紫外-可见光谱研究

用循环伏安法考察了二茂钛二甲硫氨酸配合物(TMC)与DNA在pH=3.0的KCl水溶液中相互作用的电化学行为。TMC在玻碳电极上分别于-412 mV和-528 mV(υs.SCE)有一个氧化峰和相应的还原峰。加入DNA后,TMC的式量电位负移5 mV,峰电流增加,电化学参数(α和ks)改变。结果表明:在该条件下,TMC与DNA之间通过静电作用,形成了一种具有电活性的复合物,且TMC与DNA之间的结合位点数n和结合常数K分别为4.36和2.74×1016。结合紫外-可见光谱法测定结果,加入DNA后TMC的紫外-可见光谱在393 nm处呈现增色效应,进一步确证了TMC与DNA之间主要以静电作用为主。

Li4Ti5O12/Fe3O4复合材料的制备及其电化学性能

以醋酸锂和钛酸四正丁酯为原料,制备了纯相Li4Ti5O12,再用简单的水热法合成Li4Ti5O12/Fe3O4复合材料作为锂离子电池的负极材料,通过XRD、SEM以及电池测试系统对纯相Li4Ti5O12和Li4Ti5O12/Fe3O4复合材料进行了结构、形貌及电化学性能测试。结果表明,制得的复合物具有较好的球形结构且粒径较小(200~300 nm),综合电化学性能较好。由于复合的Fe3O4有较高的理论容量,该Li4Ti5O12/Fe3O4复合材料表现出比纯相Li4Ti5O12大的容量,在1.0 C下循环100圈后,Li4Ti5O12/Fe3O4的放电比容量仍能达到470.2 m A·h/g,同时也表现出比纯相Li4Ti5O12更优的倍率性能。