等离子体改性聚丙烯纤维表面的XPS研究

用等离子体技术处理了聚丙烯纤维表面．用Ｘ－射线光电子能谱（ＸＰＳ）研究了聚合物表面的元素组成、相对含量的变化、表面官能团的类型．采用曲线拟合分峰技术对谱图进行数学处理，结果表明：尽管处理气氛不同，聚丙烯纤维表面除含有Ｃ—Ｈ和Ｃ＝Ｃ键外，还引入了Ｏ、Ｎ元素．形成活性基团：－ＯＨ、＞Ｃ＝Ｏ、－ＣＯＯＨ、－ＮＨ２和－ＣＯＮＨ２等，提高了聚合物表面活性。     

XPS研究低温等离子体聚苯乙烯表面改性

用氮气、二氧化碳和空气等离子体技术处理聚苯乙烯表面 ,并用X光电子能谱 (XPS)测定了聚合物表面的元素组成 ,相对含量和表面功能团的类型 .结果表明 ,经过不同条件处理后的聚合物表面引入了含氮和含氧基团 ,这对改善材料的沾润性和粘着性将起着明显作用 ;另外 ,不同处理条件对PS表面的氮、氧含量有很大影响     

表面活性剂在火焰原子吸收光谱法中增感效应的研究

表面活性剂在火焰原子吸收光谱法中的应用及理论研究目前非常活跃,但表面活性剂对元素产生增感效应的原因尚未弄清,本文研究了不同类型表面活性剂对元素吸光度值的影响,发现除碱金属元素外,表面活性剂对金属元素是否产生增感效应与元素在火焰中的原子化效率有关,进而对其增感机理做了探讨。     

非金属元素掺杂纳米二氧化钛

二氧化钛在光电转化、光催化等众多领域具有重要的应用价值,但较宽的禁带宽度和较低的电子传递效率导致其光利用率较低。离子掺杂和纳米化是改变其能带结构、提高电子传输能力的有效策略,根据掺杂离子的性质,可分为金属离子掺杂和非金属元素掺杂。与传统二氧化钛相比,纳米二氧化钛具有特殊的表面效应和粒度效应,其化学活性、耐热性等都强于传统二氧化钛。本文主要对非金属元素掺杂纳米二氧化钛的研究进行评述,包括IIIA、IVA、VA、VIA、VIIA族元素的单一元素掺杂以及和金属或非金属元素共掺杂,重点介绍了纳米二氧化钛的非金属掺杂与其能带结构、可见光响应和光催化性能之间的关系及其应用情况,并对其未来的发展趋势进行了展望。     

测定天然和栽培缬草根金属元素的微波和干灰化消解-FAAS法

采用微波消化法和马弗炉干灰法处理天然和栽培缬草根样品，火焰原子吸收光谱法连续测定样品中金属元素，分别检出12种和11种元素，其中Zn、Cu、Fe、Co、Mn、Ni、Cr为生命必需微量元素；两种样品各用两种消化法处理，测得金属元素及含量有差异，干灰法操作简单，但消化温度高、时间长、易挥发、元素容易损失，使检测值偏低；而微波消化法简便、省时、损失减少；两种消化法的加标回收率分别为95％-100％和96％-105％。     

生命体系中金属元素的作用机理与选择原理

自然界采用基于碳氢的非金属元素体系构建了生命体系。而从元素种类上看,地球上存在的元素绝大多数都属于金属元素,但是这些金属元素只有极少数被用于生命体系,且总体含量极低。更值得思索的是,生物体内不存在的金属元素常常对其有各种不利的生理效应。本文尝试分析讨论其中的几个问题和与之对应的原因,并归纳自然界选择利用某种特定金属元素的要求与逻辑。同时,对于常见的各种金属元素在生物体内的作用机制提供一些分析与理解。以期对生物无机化学与生物有机化学教学与相关科研有助。     

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定玻纤滤筒中金属元素本底值的预处理方法探讨

探讨了不同预处理方法对国产玻纤滤筒本底值的降低效果,便于废气样品的分析测定。分别对空白滤筒、热硝酸、硝酸+硫酸和硝酸+EDTA、HCl处理后的滤筒进行分析,测得滤筒中金属元素的含量;对处理效果较好的一批滤筒进行空白加标,考察加标回收率,全程用电感耦合等离子体质谱(ICPMS)法对样品进行测定,结果发现空白滤筒中部分金属元素含量较高;热硝酸处理后,滤筒本底中铅含量有所降低,但其它元素去除效果不显著;硝酸+硫酸处理后,滤筒中铅含量剧增;硝酸+EDTA处理滤筒,铅可以得到较好的去除效果,大部分金属元素含量有了明显降低;基于HCl对金属有较好的溶出效果,浸泡可较好地降低滤筒中金属元素的含量,但大量氯离子存在对ICP-MS法测定的干扰较大。对硝酸+EDTA处理后的滤筒进行空白加标,大部分金属元素加标回收率75%。故以硝酸+EDTA处理玻纤滤筒可以使国产玻纤滤筒适用于废气样品的分析。     

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定胡蜂酒中无机元素

采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定胡蜂酒中20种无机元素,建立无机元素对照指纹图谱,对重金属元素进行风险评估。结果表明,胡蜂酒中无机元素种类丰富,其中P、K、Na元素占测定总元素的96.14%。有害元素Pb、Cd、As、Hg、Cu含量符合国家药典标准要求,Cu的靶标危险系数(THQ)为1.00×10^-2,THQ<1说明摄入的重金属对人体健康造成的影响不明显。不同产区胡蜂酒金属元素含量存在差异,根据金属元素图谱得出元素含量按原子序数顺序出现相似的分布态势。结果表明,胡蜂酒中含有丰富的金属元素,很多为营养微量元素,有害元素(Pb、Cd、As、Hg、Cu)含量符合药典要求,从金属元素方面单一来看,饮用胡蜂酒没有明显的健康风险。胡蜂酒无机元素指纹图谱可为胡蜂酒的鉴别提供一定的的参考依据。     

生活饮用水经餐具煮沸后金属元素含量分析

采用火焰原子吸收法测定了生活饮用水经不同餐具煮沸后金属元素Ｋ，Ｎａ，Ｃａ，Ｍｇ含量的变化，结果显示，自来水在煮沸２０ｍｉｎ后，４种金属元素含量均明显升高，而以经铝制高压锅和搪瓷锅煮后的中元素含量升高明显，而以经铁锅煮后水中元素含量升高最低，但各元素含量均在正常范围之内，长期饮用不会对健康产生明显影响。     

微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定大气PM 2.5中金属元素

建立空气细颗粒物PM 2.5中主要金属元素含量的测定方法。滤膜样品经微波消解处理后,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定锑、铝、砷、铍、镉、铬、汞、铅、锰、镍、硒、铊等12金属元素的含量。12种金属元素的相关系数都在0.99以上,检测限在0.08~2μg/L,精密度RSD在1.3%~2.2%,12种元素高、中、低3种浓度的加标回收率在89.5%~108.0%。ICPM S法操作简单、检出限低、准确性好,可为空气中金属元素的限量检测提供参考。     

二氧化碳膨胀乙醇体系中碳基金属复合物的合成及其催化和电化学性能(英文)

与块体材料相比,功能复合材料表现了更加优异的性能,而且比其中任何单一组分的性能都好,因此在催化、锂离子电池等领域得以广泛研究.通常情况下,在复合材料的制备中金属或金属氧化物粒子要求能够以足够小的粒径在基底上均匀分散,并实现活性组分负载量的可控.据报道,很多方法可以将金属(或氧化物)活性组分引入到载体之中,比如水热/溶剂热、水解、热分解、化学气相沉积等,但这些方法均存在如下缺点.第一,为了获得满意的负载量和可控包覆,碳基底需要预氧化处理使其表面含有丰富的含氧官能团.例如,由于碳纳米管自身的相容性和加工性较差,需要硝酸预氧化处理;石墨烯也需要预处理为石墨烯氧化物然后再进行第二组分的负载.但是,剧烈的氧化处理条件不可避免地造成对碳sp~2结构和电子特性的破坏,并且增加了繁杂的后续处理过程.第二,金属组分前驱体在基底上负载不完全,易形成自由粒子聚集在溶液中,从而降低活性组分的有效利用.第三,传统方法中由于使用水、乙醇等表面张力大的极性溶剂,导致粒子结晶再生长,形成的颗粒尺寸大,对催化剂会降低活性表面积及催化效率;对于电池材料会增加电极/电解液的接触面积,增加锂离子的扩散距离及电池充电过程的内部应力.而且,有机溶剂由于粘度大,不利于金属纳米粒子在基底上的均匀分散及合成过程的绿色化.因此,我们利用资源丰富,廉价的二氧化碳作为绿色溶剂,研究了二氧化碳膨胀的乙醇体系中金属(氧化物)纳米粒子在碳基底上均匀负载的方法.由于超临界二氧化碳具有独特的低粘度、"零"表面张力、高扩散能力、以及物性参数随温度和压力可调等特点,可以使金属(氧化物)前驱体不受液体毛细作用的限制在孔道中快速、均一地分散,保证孔结构稳定,对多孔复合材料的加工和制备表现了巨大的优势.同时,超临界二氧化碳的抗溶剂能力也能够有效降低乙醇和水引起的溶剂效应,从而降低纳米粒子之间的聚集.此外,通过改变前驱体的浓度可以精确调控表面组分的负载量.更重要的是,碳基底可以直接利用制备碳基复合材料,无需任何预处理及表面活性剂参与,避免了前处理对基底的形貌和电子特性的破坏.本综述首先介绍了超临界二氧化碳膨胀乙醇体系的属性,讨论了碳基复合材料在该体系中的形成机理.然后分别介绍了零维碳球、一维碳纳米管、二维石墨烯、三维多孔碳材料作为基底形成的一系列金属(氧化物)复合材料,及这些材料在催化和锂离子电池领域中的应用.最后,对超临界二氧化碳沉积方法的应用进行了总结和展望.     

In Situ Growth of Hierarchical SnO2 Nanosheet Arrays on 3D Macroporous Substrates as High‐Performance Electrodes

Finding out how to overcome the self‐aggregation of nanostructured electrode materials is a very important issue in lithium‐ion battery technology. Herein, by an in situ construction strategy, hierarchical SnO₂ nanosheet architectures have been fabricated on a three‐dimensional macroporous substrate, and thus the aggregation of the SnO₂ nanosheets was effectively prevented. The as‐prepared hierarchical SnO₂ nanoarchitectures on the nickel foam can be directly used as an integrated anode for lithium‐ion batteries without the addition of other ancillary materials such as carbon black or binder. In view of their apparent advantages, such as high electroactive surface area, ultrathin sheet, robust mechanical strength, shorter ion and electron transport path, and the specific macroporous structure, the hierarchical SnO₂ nanosheets exhibit excellent lithium‐storage performance. Our present growth approach offers a new technique for the design and synthesis of metal oxide hierarchical nanoarrays that are promising for electrochemical energy‐storage electrodes without carbon black and binder.     

含异原子石墨炔基电极材料的研究进展

碳材料具有价格低廉、 易制备、 环境友好、 导电性高、 比表面积大以及适合离子存储和迁移等优点, 已成为目前应用于电化学储能器件电极的重要材料之一. 石墨炔(GDY)是一种新型的二维碳同素异形体, 由sp²碳杂化形式的苯环和sp碳杂化形式的炔键构成. 这种独特的化学结构一方面保持了碳材料良好的导电特性, 另一方面形成了新颖的离子传输通道, 为碳材料带来了不同的离子传输和存储特性. 与此同时, 由于石墨炔的空间结构可调性, 可以通过引入异原子微调石墨炔电子结构, 拓展石墨炔在电极材料领域的应用. 本文重点对近几年异原子杂化石墨炔基电极材料在锂离子电池、 钠离子电池、 金属硫电池、 电容器、 金属空气电池和电极保护等储能领域的研究工作进行总结, 并对未来石墨炔类材料在储能领域的发展进行了展望.     

基于表界面反应及优化的锂金属电池研究进展

金属锂具有高理论比容量和低还原电位, 是锂电池阳极的理想材料之一. 但在长期循环充放电过程中, 金属锂因锂枝晶生长会导致出现界面恶化及能量损失严重等问题, 对锂金属电极与电解质表界面反应的优化是一个重要研究方向. 本文介绍了锂枝晶产生的危害, 从分析及抑制锂枝晶沉积两方面综合评述了为解决这一问题所采取的方法, 包括固态电解质界面形成机制和保护机理、 表面改性、 三维锂阳极和液态/固态电解质等方法, 总结了各种方法的优劣势, 并展望锂金属电池在能源领域的研究前景.     

动力锂离子电池正极材料磷酸钒锂制备方法

锂离子电池新型正极材料的开发是当前的研究热点,其中磷酸盐材料以其结构稳定、安全性能好及资源丰富等优点备受关注。磷酸钒锂理论能量密度可达500mWh/g,具有较高的电子离子导电性、理论充放电容量及充放电电压平台,被认为是一种极具竞争优势和应用前景的动力锂离子电池正极材料。传统磷酸钒锂合成方法有固相合成法、碳热还原法、溶胶凝胶法和水热合成法等,近年来,又出现了湿法固相配位法、微波固相合成法和流变相法等新型合成方法。本文简要介绍了磷酸钒锂的结构和性能特点,对磷酸钒锂制备方法的最新研究进展进行了较为全面的阐述,并详细介绍了本研究团队近年来在磷酸钒锂材料新型合成方法方面的探索成果。同时对各种合成方法的制备工艺及材料性能进行了对比分析,并探讨了当前存在的问题及未来的研究方向。     

均匀负载氧化镍纳米颗粒多孔硬碳球的制备及其高性能锂离子电池负极材料应用

利用水热法制备了粒径为90-130 nm的多孔硬碳球, 并通过浸渍与煅烧的方法制备了硬碳球均匀负载纳米氧化镍颗粒(~10 nm)复合材料. 硬碳球的表面官能团和内部的微孔保证了氧化镍颗粒在硬碳上的均匀分布. 在100 mA·g^-1的电流密度下, 复合材料电极首次充电比容量高达764 mAh·g^-1; 在100 mA·g^-1的电流密度下循环100 个周期后电极充电比容量保持在777 mAh·g^-1, 容量保持率为101%; 800 mA·g^-1电流密度下电极的充电比容量达380 mAh·g^-1, 显示复合材料电极具有优异的循环性能和倍率性能. 硬碳的表面官能团和内部微孔为氧化镍提供了优先形核位点, 保证了二者的牢固结合, 使复合材料获得了“协同效应”, 从而使复合电极具备更短的锂离子扩散路径、更高的电导率和更多的锂离子脱嵌位点. 这种方法还可用于制备硬碳/其他金属氧化物复合材料.     

2020 Roadmap on Carbon Materials for Energy Storage and Conversion

Carbon is a simple, stable and popular element with many allotropes. The carbon family members include carbon dots, carbon nanotubes, carbon fibers, graphene, graphite, graphdiyne and hard carbon, etc. They can be divided into different dimensions, and their structures can be open and porous. Moreover, it is very interesting to dope them with other elements (metal or non‐metal) or hybridize them with other materials to form composites. The elemental and structural characteristics offer us to explore their applications in energy, environment, bioscience, medicine, electronics and others. Among them, energy storage and conversion are extremely attractive, as advances in this area may improve our life quality and environment. Some energy devices will be included herein, such as lithium‐ion batteries, lithium sulfur batteries, sodium‐ion batteries, potassium‐ion batteries, dual ion batteries, electrochemical capacitors, and others. Additionally, carbon‐based electrocatalysts are also studied in hydrogen evolution reaction and carbon dioxide reduction reaction. However, there are still many challenges in the design and preparation of electrode and electrocatalytic materials. The research related to carbon materials for energy storage and conversion is extremely active, and this has motivated us to contribute with a roadmap on ‘Carbon Materials in Energy Storage and Conversion’.     

以MOFs为前驱体的多孔金属氧化物催化剂研究进展

多孔金属氧化物具有高比表面积、大孔径、特殊的形貌和结构特性,广泛应用于催化、锂离子电池、太阳能电池、气敏传感器等领域。金属有机骨架材料(MOFs)是一类具有周期性网络结构的新型多孔晶体材料,在气体存储、气体分离、催化等领域具有重要的应用价值。近年来,以MOFs为前驱体制备多孔碳和多孔金属氧化物成为MOFs应用领域一个新的研究热点。本文主要综述了以MOFs为前驱体制备的多孔金属氧化物和多孔金属氧化物/碳复合物在CO氧化、催化产氢、异丁烷脱氢、环已烯氧化、醇直接氧化为酯、醛氧化酰胺化反应、光催化降解有机物和氧还原反应等方面的应用。     

锂离子电池纳米正极材料

综述了锂离子电池纳米正极材料的研究进展,阐述了这种材料用于锂离子电池的优势和存在的问题,把纳米正极材料分为过渡金属嵌锂化合物、金属氧化物和金属硫化物和其它纳米正极材料。归纳了不同纳米正极材料的主要制备方法,探讨了材料的制备方法与其结构、形貌和电化学性能之间的关系,展望了纳米正极材料用于锂离子电池的未来前景。     

Synthesis and Comparative Investigation of Silicon Transition Metal Silicide Composite Anodes for Lithium Ion Batteries

A significant increase in energy density of lithium ion batteries (LIBs) can be achieved by using high‐capacity, silicon (Si)‐based negative electrode materials. Several challenges arise from the enormous volumetric changes of Si during lithiation/delithiation, such as disintegration/pulverization of the active material and the electrode as well as ongoing electrolyte decomposition, leading to rapid capacity fading. Here, we synthesize and comparatively investigate three different porous transition metal‐Si‐carbon composite materials that are composed of an active Si phase and the corresponding inactive metal‐silicide phases. In this material design, the inactive phases, as well as the pores serve as a buffer to attenuate the previously mentioned detrimental effects. The synthesized materials are studied with respect to their structural and surface properties and are characterized electrochemically regarding their rate performance, and long‐term charge/discharge cycling stability. Thereby, the composite materials show a promising rate capability and a high specific capacity. Their low initial Coulombic efficiency, due to the porous structure, can be partially compensated by pre‐lithiation. This is demonstrated by the application of the synthesized materials in a LIB full‐cell set‐up vs. NMC‐111 cathodes, where the amount of lithium is confined due to anode/cathode capacity balancing.