颗粒状锂铝水滑石吸附剂的制备及锂吸附性能研究

针对传统锂铝水滑石(LiAl-LDHs)锂吸附剂合成过程中颗粒堆积紧密导致吸附容量低的问题,采用十二烷基硫酸钠(SDS)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为形貌调控剂,制备出3种具有多孔结构的LiAl-LDHs以提高锂吸附容量,并通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、比表面积及孔隙度分析仪对其结构进行表征。采用相转化法以聚丙烯腈(PAN)作为造粒基体材料,对LiAl-LDHs粉末进行造粒制备了颗粒状吸附剂以提高适用性。颗粒状吸附剂含水量为66.6%,LiAl-LDHs质量分数为80%。结果表明:在温度25℃、质量浓度300mg/L的Li+溶液中,pH=8时颗粒状吸附剂LiAl-LDHs-SDS/PVP吸附容量达到8.0mg/g,吸附行为符合准二阶动力学模型和Langmuir等温吸附模型;在干扰离子Na^(+)、K^(+)、SO_(4)^(2+)、Mg^(2+)存在下该吸附剂对Li^(+)具有较强的选择性吸附能力;循环吸附-脱附5次后吸附量保持在7.0mg/g以上,具有良好的循环稳定性;该吸附剂在大柴旦盐湖卤水中锂吸附容量达到8.21mg/g,具有良好的工业化应用潜力。

钛锂铝水滑石/延迟焦的制备及其CO_2吸附性能研究

采用共沉淀法,以延迟焦(DC)为载体制备钛锂铝水滑石/延迟焦复合材料吸附剂(Ti_1Li_3Al_4/xDC,其中,x为钛锂铝水滑石与延迟焦的质量比),探讨该吸附剂的CO_2吸附性能。通过X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG-DSC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等分析方法对复合材料结构、形貌、热稳定性、表面官能团等进行表征;考察x和焙烧温度等因素对复合材料CO2吸附性能的影响。研究结果表明:当x=3,焙烧温度为600℃时,复合材料Ti_1Li_3Al_4/3DC的CO_2吸附量最高,为58.2 mg/g,且10次循环后的吸附稳定性良好。

高性能TEMPO功能化木粉-聚乙烯醇/锂铝水滑石复合材料的制备及性能

【目的】探究聚乙烯醇/锂铝水滑石(PVA/LDH)分散液对巴沙木加工剩余物理化性能的影响,为构建高性能木质复合材料提供理论依据,实现木材加工剩余物的高值化利用。【方法】受天然贝壳“砖-泥”有序结构启发,以巴沙木加工剩余物(木粉)为主要原料,经脱木素和氧化改性,获得2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)功能化改性木粉(T-WP),向其中加入不同比例PVA/LDH分散液,通过真空抽滤自组装过程将无机纳米片水滑石插层,构建天然有机聚合物与无机纳米片复合的高性能新型木质层状复合材料,基于FTIR、XPS、Zeta电位、力学性能等测试与分析,探究各组分间的相互作用及机械性能协同增强机制。【结果】1)木粉粒径100目时,纯T-WP薄膜的力学拉伸强度和韧性最大,分别为(225.25±0.82)MPa和(5.18±0.36)MJ·m^(-3)。2)PVA/LDH纳米片体系在T-WP上成功插层,并与T-WP分子链上的含氧官能团形成氢键、静电相互作用以及共价交联作用。3)对不同PVA/LDH添加量的T-WP-PVA/LDH复合材料进行力学性能分析,PVA/LDH添加量为20 wt%时,T-WP-PVA/LDH复合材料的拉伸强度和杨氏模量最大,分别为(287.29±4.91)MPa和(14.21±2.60)GPa,是纯T-WP的1.28和2.40倍。4)在相对湿度90%、温度25℃条件下放置16 h,T-WP-PVA/LDH复合材料的吸湿率为45.43%,力学拉伸强度为105.40 MPa;在湿润土壤中,T-WP-PVA/LDH复合材料表现出较好的可生物降解特性。【结论】T-WP-PVA/LDH仿生层状复合材料中,T-WP分子链上的活性含氧基团与PVA/LDH体系形成氢键、静电相互作用以及Al—O—C共价交联作用,构建协同增强体系,赋予T-WP-PVA/LDH复合材料优异的力学性能。木质层状复合材料优异的特性使其在包装、地膜、一次性餐盒等领域具有广泛应用前景,有望替代部分聚乙烯、聚丙烯等石油基产品。

Li-Al LDH固态电解质及其Cs^(+)掺杂研究

固态电池因其所具有的高能量密度和高安全性而极具发展前景,而开发离子电导率高的固态电解质是固态电池发展的一大关键问题。通过水热法制备了一种锂铝水滑石材料(Li-Al LDH),并对其结构与形貌、热稳定性、电化学性能进行了表征。从XRD和SEM分析可以看出,Li-Al LDH在180℃条件下仍然保持稳定,EIS测试结果表明Li-Al LDH的离子电导率为8.25×10^(-5) S/cm。进一步对Li-Al LDH进行了Cs^(+)掺杂研究,结果表明,对Li-Al LDH成功实现了Cs+掺杂,且所制得的Li-Al LDH(Cs0.1)样品,其离子电导率约为5.2×10^(-4) S/cm,达到了现有氧化物固态电解质离子电导率水平。研究表明Cs+掺杂的Li-Al LDH作为锂电池固态电解质具有潜在的应用前景。

3003铝合金翅片在冷却液中耐蚀性的研究

采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、金相显微镜、扫描电镜(SEM)等技术分析了风力发电机用冷却液使用前后离子种类和浓度的变化对3003铝合金耐蚀性的影响。在3.5%NaCl溶液中以动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究了单宁酸、鸟嘌呤、2−氨基噻唑、葡甘露聚糖、二乙基二硫代氨基甲酸钠等缓蚀剂对3003铝合金的缓蚀性能。结果显示2−氨基噻唑最好,缓蚀效率高达90.3%。分别以上述5种缓蚀剂为锂铝类水滑石(LiAl-LDHs)的插层剂,通过水热法在3003铝合金表面制备出不同的LiAl-LDHs/缓蚀剂复合转化膜。电化学测量结果显示,LiAl-LDHs/2−氨基噻唑复合转化膜的耐蚀性最好,且比单独使用2−氨基噻唑缓蚀剂或LiAl-LDHs转化膜时强。

Ca(ALG)_2-LiCl·2Al(OH)_3·nH_2O的合成研究

聚氯乙烯常被用于吸附剂造粒,由于聚氯乙烯水溶性差,所以吸附时间比较长。本文首次采用沉淀法合成了LiCl·2Al(OH)_3·nH_2O,以海藻酸钙为载体制备了Ca(ALG)_2-LiCl·2Al(OH)_3·nH_2O微球。通过单因素实验确定了LiCl·2Al(OH)_3·nH_2O最佳的合成条件。实验结果表明:反应温度80℃、Al^(3+)/Li^+=1.5、OH^-/Al^(3+)=2.5、吸附剂∶载体=2∶1为前躯体最佳的合成条件,吸附量可达15.02 mg/g。吸附剂微球透水性能好,可以实现快速达到吸附饱和的目的,且吸附剂对水体不造成危害。