一种无粘结剂的柔性正极材料用于可充电的钠空气电池

随着全球环保意识的加强,开发具有环保可持续且高能量密度的能源逐渐成为人们关注的焦点.近年来,金属-空气电池凭借其高的能量密度作为能源存储器件已经引起了人们的广泛关注.最重要的是,此类电池的反应物为空气中的氧气,并不需要辅助设备对其储存,使得无论在质量和体积方面均优于其他二次电池.尤其锂空气电池凭借其高的理论比容量11140 Wh/kg,比现有锂离子电池高出1–2个数量级,且有质量轻便等优势,成为近几年的研究热点.然而,考虑到金属锂资源的短缺和金属钠与其具有相似的物理化学性质,因此呼吁用金属钠取代金属锂,钠-空气电池作为未来的储能器件引起了广大研究者的兴趣.但是,钠空气电池目前的实际应用仍存在很多问题：充放电过程中产生过高的过电位,循环寿命低,电解液不稳定,粘结剂的不稳定性,空气正极的结构以及外界操作环境条件等.解决这些问题的一种重要途径就是寻找合适的催化剂和设计合理的电极结构.催化剂的加入既可以增强其氧还原(ORR)及氧析出(OER)活性又可以通过调控电极的结构,为氧气、电子和离子的运输提供更多的通道,从而加速 ORR和 OER进程.基于粘结剂的不稳定性,需设计一体化的正极材料.由于碳纤维布作为柔性集流体具有高的机械强度和电化学稳定性好的优点,因此本文使用水热处理和热处理两步法在碳纤维布上原位生长 Co3O4纳米线(Co3O4 NWs),制备柔性、无粘结剂的一体化正极材料(COCT)用于钠空气电池.本实验以硝酸钴为主盐,尿素为矿化剂,氟化铵为络合剂,通过120°C热处理5 h在碳纤维布上生长 Co3O4 NWs的前驱体,然后经过400°C热处理2 h得到一体化柔性电极材料并用于钠空气电池,该材料表现出优异的电化学性能：充放电过程产生较低的过电位;高的放电比容量4687 mAh/g,碳纤维布作为正极放电容量是1113.7 mAh/g;能稳定循环62圈(碳纤维布作为正极循环16圈).这些优异的性能可归功于 Co3O4 NWs高的催化性能和多孔性效应：(1)由于 Co3O4 NWs紧密地附着在碳纤维布表面,形成了快速的电子传导通道,因而具有优异的电子传导性;(2) Co3O4 NWs之间的空隙以及多孔结构增加了反应的活性面积和活性位点,这种结构有利于氧气和离子的运输以及电解液的扩散,从而加速 ORR和 OER进程;(3) COCT电极结构能为放电产物和反应物提供更多的存储位置,从而提高了放电容量和倍率性能.结果证实,钠空气电池的放电产物是过氧化钠和超氧化钠的混合物.加入催化剂后,放电产物的形貌发生了变化：当碳纤维布作为正极材料时,放电产物的形貌是片状的; COCT电极作为正极材料时,放电产物沿着 Co3O4 NWs生长.这种柔性一体化正极材料的应用,为柔性钠空气电池器件的发展起到了巨大的推动作用.     

粘结剂羧甲基纤维素钠含量对自涂薄层板色谱性能的影响

通过系统考察粘结剂羧甲基纤维素钠的含量对自涂薄层板色谱性能的影响规律,为优化涂板条件提供了依据。考察结果表明,用浓度为１．０％（Ｗ／Ｖ）左右的羧甲基纤维素钠溶液调制硅胶匀浆时,制得的薄层板的色谱性能最佳。同时,这种在优化条件下涂制的薄层板具有适当的层强度,适用于各种加样技术,方便于操作。     

新型铸造用淀粉/膨润土复合粘结剂的红外研究

以木薯淀粉为主要原料,自行研制的有机膨润土为改性剂,经过熔融和溶液插层等工艺制备木薯淀粉/膨润土复合粘结剂。采用FTIR和XRD手段表征及力学性能测试。结果表明,PVA插层改性后的有机膨润土的层间距大于有机膨润土的层间距大于Na基膨润土的层间距,膨润土的层间距越大,越有利于淀粉与膨润土的插层反应,得到的复合粘结剂的干强度也越高。该复合粘结剂具有粘结强度高、 抗吸潮性好,且成本低、 工艺简单和环境友好。     

超级电容器用无定形水合二氧化钌材料及Nafion作粘接剂的电极制备研究(英文)

本文采用改性的中和反应和随后的热处理方法制备了较大产量的超级电容器用无定形水合二氧化钌材料(RuO2·0.93H2O),同时,制作了电极进行了电化学性能表征。实验中,以自制的喷雾装置和十二烷基磺酸钠(SDS)分别作为反应辅助技术和表面分散剂,经175℃处理前驱体后,获得了比表面积为223m2/g、蓬松状、深黑色无定形水合二氧化钌材料。研究了以Nafion为粘结剂和以碳纤维纸为集流体所制备电极的电化学性能。循环伏安实验(CV)结果表明,该合成材料具有较好的比电容(988F/g at 1mV/s)和倍率特性;电化学交流阻抗(EIS)实验进一步证明了该材料具有较低的等效串联内阻(~30mΩ)和频率响应特性。合成材料有望在国防及民用领域超级电容器中得到规模化应用。     

硼酸根与甲阶酚醛树脂中酚羟基和邻位羟甲基的螯合反应

通过溶液pH值的测定和红外光谱分析，研究硼砂与甲阶酚醛树脂水溶液的反应表明：在水溶液中硼砂能与甲阶酚醛树脂很快地发生反应；硼砂水解产生的B／（OH)4^-，以定量的方式与树脂中酚羟基和邻位羟甲基以共价配键相结合，形成具有四面体结构的螯合物，并放出H^ 离子。     

一种新型无粘结剂电极的制备及电吸附脱盐性能研究

以椴木为前驱体、二氧化碳为活化剂,制备出具有一定强度、无需粘结剂的电极材料,同时可用作集流体。通过扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱和孔径分析等对材料的形貌和孔结构进行了分析,并使用电吸附脱盐装置测试了其电吸附脱盐性能。结果表明,该材料有大量的微孔结构,比表面积为1440m2/g,其电吸附脱盐能力随着溶液浓度的提高而升高,在溶液浓度为200、500、1000和2000 mg/L时,吸附量分别为2. 02、3. 76、6. 21和12. 42 mg/g。     

粘结剂型可溶芯用酚醛树脂快干涂料的研制

文中采用可溶性盐作基体材料配制酚醛树脂快干涂料，用用铝合金粘结剂型可溶性型芯的表面质量改善，配制过程及合金砂型与金属型浇铸实验表明，该涂料具有良好的使用性能。     

富硅壳层结构的无粘结剂MWW钛硅分子筛用作高选择性、 高稳定性的丙烯环氧化

环氧丙烷(PO)是一种重要的高活性丙烯衍生物,被广泛用于生产各种商业化学品(丙二醇、聚氨酯和表面活性剂等).目前,工业生产PO主要有传统的氯醇法(CP),共氧化法(叔丁基过氧化氢法、乙苯过氧化氢法和异丙苯过氧化氢法)和过氧化氢直接氧化法(HPPO).其中,HPPO具有反应条件温和、活性高、选择性好和污染小等特点,被认为是一种极具竞争力的环境友好型PO生产工艺.目前,基于TS-1/H2O2/甲醇催化体系的固定床连续HPPO工艺已经实现了工业化(陶氏/巴斯夫、赢创/伍德和中国石化).但是,溶剂甲醇会导致PO醇解开环,使PO选择性降低,而且甲醇和PO存在共沸问题,使PO纯化分离的操作复杂,能耗和成本增加.本课题组之前报道过Ti-MWW在溶剂乙腈中比TS-1在溶剂甲醇中表现出更好的催化性能(Stud.Surf.Sci.Catal.,2007,170,1236–1243.),尤其是质子型惰性溶剂乙腈的存在可以消除PO醇解副反应,极大地提高了PO选择性.因此,开发和设计以乙腈为溶剂的工业Ti-MWW催化剂具有重要的学术和应用价值.工业HPPO过程通常在固定床反应器中进行,需要具有一定机械强度的催化剂来降低压降,因此需要对催化剂原粉进行成型处理.粘结剂是制备成型催化剂的必要添加剂,通常是催化惰性组分,但是它们的引入会降低催化剂中有效活性组分的比例,而且大量的粘结剂会覆盖在沸石的表面及孔口,导致活性中心的可接近性和利用率降低.因此,设计高性能的工业Ti-MWW催化剂既要消除粘结剂对底物向活性位点扩散的负面影响,又要保持较高的机械强度.本文首次提出了一种可控的二次晶化策略,在双有机结构导向剂N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵和六亚甲基亚胺的作用下,成功地将成型SiO2/Ti-MWW催化剂中的粘结剂组分转化为MWW沸石相,形成了具有富硅壳层的整体式无粘结剂Ti-MWW催化剂,提高了扩散效率的同时也保证了机械强度.在二次晶化过程中,母体Ti-MWW发生了部分溶硅,形成了大量的内部硅羟基巢,同时部分骨架TiO4物种转变为了具有更强路易斯酸性(LAS)的开放状态的TiO6物种,提高了催化剂对于H2O2的富集和活化能力,使得PO收率从13.1％提高到48.4％,催化使用寿命从75 h延长到了640 h.为了进一步提高催化性能,我们对催化剂进行了哌啶和氟化处理,提高了催化剂中TiO6物种的比例;将有强拉电子效应的氟引入分子筛骨架,提高了Ti的LAS强度.一方面,具有强LAS的改性催化剂能够促进H2O2的活化形成Ti-OOH中间体,提高Ti-OOH中Oα-Oβ的极化率,从而促进活性Oα转移;另一方面,形成的Si–F基团中的F可以与Ti-OOH中的末端H形成更强的氢键,从而稳定Ti-OOH,促进活性Oα有效转移和环氧化过程,抑制了H2O2的无效分解.此外,大量内部硅羟基巢被淬灭,抑制了PO水解副反应的发生.改性后的无粘结剂Ti-MWW催化剂具有2400 h的超长寿命,PO时空收率达到了543 g kg–1 h–1,每1 kmol H2O2消耗的溶剂乙腈质量仅为194.3 kg.     

Effect of binder on the properties of iron oxide sorbent for hot gas desulfurization

The most difficult problem in hot gas desulfurization in Integrated Coal Gasification Combined Cycle (IGCC) is the pulverization of sulfur removal sorbents. Appropriate binders for hot gas sulfur removal sorbents can solve the pulverization problem. In this paper, six sorbents with binders of different argillaceous minerals were prepared by mechanical mixing method. Desulfurization behavior for hot gas desulfurization sorbents was investigated in a fixed-bed reactor. Result showed that sorbent NTKW2 with binder of clay had a better sulfidation performance. NTKW2 had a more stable performance than other sorbents in the continuous sulfidation-regeneration cycles. Sulfur capacity of sorbent remained the same in each cycle. The desulfurization efficiency and mechanical strength of NTKW2 were the best among the tested sorbents. The behavior of NTKW2 at different temperatures showed different performances, and the best reaction temperature was 550 ℃. Higher heat stability, sulfur capacity and desulfurization efficiency were found on NTKW2 in six continuous sulfidation-regeneration cycles.