基于固液氧化还原靶向反应的能量存储技术:材料、器件及动力学

随着双碳政策的推进和可再生能源的快速发展,能源存储技术成为解决能源转型和可持续发展的关键支撑。氧化还原液流电池(RFB)是一种用于大规模储能的电化学器件,具有设计灵活、存储容量大、循环寿命长、安全性高等特点。然而受氧化还原介质分子溶解度的限制,其能量密度相对较低,同时可实用化的体系较少。为解决这一问题,基于固液氧化还原靶向反应的能量存储技术应运而生。氧化还原靶向液流电池(RTFB)在提高能量密度的同时保持良好流动性,克服了传统RFB的限制。综述了近年来该技术在材料、器件及动力学方面的研究进展,包括各种材料的特点、器件的设计及性能以及动力学过程的表征与建模。最后总结当前研究的不足之处并展望未来发展趋势。

原位衰减全反射表面增强红外光谱示踪单原子催化二氧化碳电还原反应中间体的研究进展

电催化二氧化碳还原反应(CO_(2)RR)涉及多个电子和质子转移,动态演变过程复杂.具有结构简单性和均匀性的单原子催化剂(SACs)是研究上述复杂过程的理想模型催化剂,有利于理解催化构效关系.原位衰减全反射表面增强红外光谱技术为识别单原子催化CO_(2)RR的动态演变过程提供了有利方法.本文总结了原位红外光谱在电催化CO_(2)RR研究中的应用:首先,简要介绍了电化学衰减全反射表面增强红外光谱的表面增强机制;详细探讨了原位衰减全反射表面增强红外光谱技术在研究原子级金属催化剂催化CO_(2)/CORR反应动态演变过程的关键作用;简述了原位红外谱图确定界面水的相关信息以及电极局部pH值的定量方法.原位电化学红外光谱技术加深了对CO_(2)RR反应机制的理解,揭示了催化剂结构、电解质种类、分子吸附方式等对反应活性和选择性的调控规律.尽管研究已取得较大进展,但由于电催化CO_(2)RR的复杂性,学者对该反应的认知仍不够全面和深入,面临的机遇和挑战如下:(1)精准辨识CO_(2)RR关键中间体/生成物.特别是当中间体/生成物的特征峰与其他峰重叠时,精准识别相关特征峰将极具挑战.一方面,需进一步提高原位光谱技术分辨率;另一方面,近年来深度学习算法在光谱分析领域的应用为中间体/生成物混合特征峰的精准识别提供了有效方案,此类算法能建立变量之间的关系,实现光谱中特征信息的智能、精准提取;(2)深入解析CO_(2)RR机理和复杂的反应路径.目前,研究者尚难以通过直接实验手段明确CO_(2)RR路径.原位电化学红外光谱技术结合密度泛函理论(DFT)是明确CO_(2)RR中间体和反应途径的可行方案,能够进一步指导反应条件优化和催化剂结构设计;(3)建立工况下的原位CO_(2)RR机理研究方案.膜电极组件(MEA)电解槽通过使用膜直接连接阴极气体扩散电极和阳极,有效解决了H型反应器的局限性,具有工业应用前景.然而,基于MEA的工况条件CO_(2)RR机制研究鲜有报道.因此,需要开发工况条件下的原位电化学光谱技术,以探究三相界面分子尺度关键中间体/生成物动态演变,并建立工况条件的CO_(2)RR催化构效关系,这将有助于提高工况下的选择性、转化效率,以及实现更高价值的多碳产品的规模生产,并进一步指导高效反应器设计.综上,本文详细综述了原位红外光谱在电化学CO_(2)RR研究中的应用,并对电催化CO_(2)RR目前遇到的问题提出了解决方案,希望对广大科研工作者利用原位红外光谱进一步深入研究电催化CO_(2)RR提供参考和借鉴.

氧化还原反应增白陶瓷坯体实验及性能分析

以碳化硅微粉在坯体中的氧化还原反应为技术路线,提出利用微量碳化硅在不影响各项物理性能的情况下提升产品白度。经过试验表明,瓷质釉面砖坯体中引入3000目的碳化硅微粉,加入量为0.07wt%,产品白度提升至28度,吸水率0.15%,断裂模数43MPa,产品性能符合陶瓷砖的技术指标要求。

基于实验探究情境的高三化学单元复习教学实践——以“氧化还原反应”为例

在高三化学复习教学中,以“氧化还原反应”单元为例,选取“实验室制氯气”“银镜反应”“从废旧CPU中提取金属”等实验为情境素材,将化学实验与化学反应原理知识进行整合,设置“影响物质氧化性与还原性的因素及变化规律是什么”“如何应用变化规律实现物质的转化”“如何应用转化路径解决真实问题”等问题开展单元复习,引导学生从电化学的角度研究影响物质氧化性或还原性的因素与变化规律,并自觉将其运用于解决实验情境下的真实问题,实现对氧化还原反应的系统探究和结构化认识,促进学生提升解决相关实际问题的能力。

基于OBE理念的氧化还原反应学习进阶研究

为了更好地培养学生的核心素养和关键能力,基于OBE理念,围绕氧化还原反应核心知识及预期目标分析、学生认知能力的进阶分析,规划氧化还原反应整体教学思路,设计整体教学流程,设计评分规则评价课堂教学效果,贯彻落实“教—学—评”一体化的课标要求,以期为化学教师进行相关课程设计提供参考。

基于真实情境下的主题式教学研究——以“氧化还原反应”为例

本文将日常生活中衣、食、住、行四个方面的真实情境与氧化还原反应的概念及基本规律相联系,利用教学情境的真实性、具体问题的驱动性及实验活动的操作性去激发学生学习的主观能动性,对氧化还原反应整体知识进行建构和应用。

核心素养导向下的化学课堂教学——以高中化学“氧化还原反应”为例

核心素养导向下的高中化学课堂教学是指在基础教育改革中,以学生发展核心素养为指导,将学科核心素养的培养融入课堂教学中的教学形式。在对核心素养内涵解析的基础上,教师可以学生为中心来进行课堂教学的设计,实现对学生素养与能力的培养及学生自主性的发挥。在课堂教学过程中,教师可以引入化学情境进行课堂导入,设计课堂实验与探究活动,利用课堂小结和练习知识内容,帮助学生巩固所学知识。本文将结合教学实际对核心素养导向下的化学课堂教学进行探究,并以高中化学“氧化还原反应”为例进行具体说明。

金属铂氧化物还原反应温度的模拟研究

采用第一性原理的分子动力学对H_(2)和金属铂氧化物的还原反应温度进行了模拟计算,同时对其反应机理进行了探讨。计算结果表明,从减少能耗的角度出发,金属铂氧化物还原反应发生的适合温度在250℃左右。PtO_(2)的还原反应路径有两条:一是由H_(2)先还原为PtO,再进一步还原为金属Pt;另外一种路径是PtO_(2)由H2直接还原为金属Pt,反应路径的选择与反应压力有关。PtO还原为Pt的活化能垒高于PtO_(2)还原为金属Pt的活化能垒,其原因是PtO与H_(2)的反应轨道能级差高于PtO_(2)与H_(2)的反应轨道能级差,因此PtO与H_(2)间电子跃迁所需要的能量要高于PtO_(2)与H_(2)。

抓好“氧化还原反应基本规律”的应用

氧化还原反应蕴含着丰富的知识规律。学习氧化还原反应,要抓住其基本规律,做到深刻理解,达到灵活应用。一、性质强弱规律氧化还原反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。由此规律可判断有关物质氧化性或还原性强弱。

有关“氧化还原反应”的问与答

一、在1个氧化还原反应中,若只有2种生成物,一定是有1种生成物是氧化产物,另1种生成物是还原产物吗?答不一定。在有的生成物只有2种的氧化还原反应中,2种生成物既都是氧化产物,又都是还原产物,如在反应。

例谈新情境下信息型氧化还原反应离子方程式的书写方法

一、解题方法第一步,根据题干信息或流程图,判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物,按“氧化剂+还原剂——还原产物+氧化产物”写出初步的化学方程式。注意:在高考中许多产物不明确给出,所以需要把常见的氧化剂和还原剂的产物记住。第二步,先标出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物中有变价元素的化合价,再标出升高和降低数。

有关氧化还原反应的问答

一、如何判断一个反应是不是属于氧化还原反应?答:凡是有元素化合价发生变化的化学反应就是氧化还原反应,否则就不是。二、化合反应一定属于氧化还原反应或非氧化还原反应吗?答:不一定。

面向氧化还原反应的考查

氧化还原反应知识有着广泛的应用。因此氧化还原反应广受各级各类命题专家的青睐。一、考查氧化还原反应的判断有元素化合价发生变化的反应,就是氧化还原反应;否则,就是非氧化还原反应。

非遗文化“境脉”下“氧化还原反应复习”主题式教学

确定“走近坭兴陶,传承非遗文化”为教学主题,以“钦州坭兴陶”为境,以氧化还原反应知识为“脉”,探究钦州坭兴陶的历史文化和发展现状、“无釉窑变”的奥秘及其应用,逐步促进学生化学核心素养的发展.最后再通过“我”为坭兴陶的发展代言环节,学生切身体会到非遗文化传承的重任所在,培养学生的民族文化认同感及社会责任意识.

化学键的创新教学设计——与氧化还原反应的奇妙衔接

在高中阶段化学教学中,“化学键”章节的教学极具挑战性,引导学生理解化学键,进而在头脑中生成化学键相关的知识体系一直是教研专家探索的重点内容之一.在现阶段注重化学学科核心素养形成的教学体系中,在新课标的指导下,高中化学必修一“化学键”的教学手段日益创新,持续发展.基于新课标新教材,开拓了一种“化学键”创新教学案例,将化学键与氧化还原反应本质的学习内容做奇妙的衔接,开创性地提出了一种有关“化学键”内容的新型教学案例.

数字化实验探究非氧化还原反应型原电池

学生在复习原电池时产生了非氧化还原反应能否设计成原电池的疑问。针对此问题,以非氧化还原反应CI十Ag+AgCIV为例,通过数字化实验探究该反应能否设计成产生电流的电池。实验结果表明净反应为CI-十Ag+——AgCI的化学反应可以设计成一个能够产生电能的电池,说明总反应为非氧化还原反应也可以设计成原电池。该实验中溶解氧会降低该电池的强度。

例谈“含x型的氧化还原反应”的计算

有一类特殊的含x的氧化还原反应,学生在计算的时候不知道从何入手,找不到合适的方法,现就x出现的情况分析氧化还原反应化合价升降数值相等方法的应用。氧化还原反应化合价升降数值相等,即:n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价).

学科素养下“氧化还原反应”考查点探究

随着新课程、新教材的不断推广与实施,新高考中特别强调学科素养在试题中要有明显的体现.笔者认为,学习化学知识要立足于学科素养,注重学以致用.本文结合具体实例,针对化学学科素养视角下如何呈现“氧化还原反应”考查点进行探究分析.

在“电化学中的氧化还原反应”教学中渗透化学职业教育

生涯教育将职业教育、通识教育、素质教育完美地融入到新课程之中。课堂是高中生涯教育的主阵地,学科课程是高中生涯教育的主要载体。在高中进行化学职业生涯教育实践,有助于学生用所获得的教育经验为自己未来职业发展、个人的自我价值实现做准备。一、“电化学中的氧化还原反应”课例框架电化学考查内容围绕电化学反应原理,以单池、双池、膜电池等形式聚焦电化学的前沿科技和社会热点问题,如新能源、新型储能介质、环保等。

利用氧化还原电势传感器测定加碘食盐中的碘含量

基于碘量法原理,采用硫代硫酸钠标准溶液测定被测物中碘元素的含量。借助氧化还原电势传感器和液滴数传感器获得滴定曲线图并确定滴定终点,从而测得加碘食盐中碘元素的含量。与传统实验相比,运用数字化实验数据进行表征使氧化还原滴定过程可视化,帮助学生深入理解氧化还原滴定的原理,提升学生的化学思维品质。