层状复合氢氧化物的有机改性方法及应用研究进展

层状复合氢氧化物(LDHs)因其化学组成可调、比表面积大、生物相容性好等特点,目前在环境、能源和生物医药等领域广受关注.然而, LDHs在合成过程中由于其分子内作用力易发生团聚而导致其在基体中的分散不均匀,极大地限制了LDHs在实际中的应用.有机改性是改善LDHs分散性的有效方法,从表面改性和插层改性两个方面综述了近年来LDHs的有机改性方法,并介绍了其在阻燃、吸附、催化、气体阻隔、发光、储能和生物医药材料等领域的应用.最后对改性后LDHs未来的研究方向和应用领域进行了展望.     

高比能锂离子电池层状富锂正极材料改性策略研究进展

层状富锂材料具有超过250 mAh∙g⁻¹的高可逆比容量,被认为是下一代高比能锂离子电池最具商业化前景的正极材料之一。然而,层状富锂材料在实际应用之前仍需解决诸多挑战,如高电压氧释放、层状到岩盐相的结构变化、过渡金属离子迁移等结构劣化,并由此带来了较低的初始库伦效率、电压/容量的衰减以及循环寿命的不足。针对以上问题,进行层状富锂材料改性无疑是一种行之有效的方法。本综述全面介绍了层状富锂材料的结构、组分以及电化学性能,在此基础上对材料改性策略进行了系统阐述,详细介绍了体相掺杂、表面包覆、缺陷设计、离子交换和微结构调控等一系列改性策略的现状以及发展趋势,最终提出了高容量和长循环层状富锂材料和高比能锂离子电池的设计思路。     

卤化物固态电解质研究进展

全固态电池因其高能量密度和高安全性而成为具有发展前景的下一代储能技术。开发具有高室温离子电导率、优异化学/电化学稳定性、良好正/负极兼容性的固态电解质是实现全固态电池实用化的关键。卤化物固态电解质因其优异的电化学窗口、高正极稳定性、可接受的室温锂离子电导率等优势,受到了广泛的关注。本文通过对近年来卤化物电解质的相关研究进行总结,综述了该类电解质的组成、结构、离子传导路径及制备方法,并分析了金属卤化物电解质的电导率、稳定性特点,归纳了近年来该电解质在全固态电池中具有代表性的应用,并基于以上总结和分析,指出了卤化物固态电解质的研究难点及发展方向。     

矿物基环境修复材料制备及应用的综合性实验设计

为促进“研学结合”,增强学生实际操作能力,依托于化学实验平台设计了“矿物基环境修复材料制备及应用”的化学综合实验。实验内容包括改性沸石材料的制备、表征和应用探索。实验由教师科研成果转化而成,已在本校环境化学综合实验课中进行教学实践,该实验可以使学生掌握文献调研、材料制备与表征、性能分析、数据处理等重要技能,锻炼学生综合实验设计和思维创新的能力,激发了学生探索环境修复材料前沿知识的兴趣。     

盐湖提锂纳滤膜研究进展

锂是我国发展新能源等产业的关键资源,进口依赖度大。盐湖提锂是应对锂短缺问题的重要途径,然而盐湖中高浓度的伴生镁离子给高效提锂带来挑战。纳滤膜可通过孔径筛分和电荷排斥效应的协同,有效分离镁锂离子,在盐湖提锂中扮演着重要的角色。本文从纳滤膜结构(孔径、电荷、厚度)调控出发,介绍了新单体设计、表面改性、共混掺杂、底膜改性等膜结构调控策略,阐述了膜结构与镁锂分离性能的构效关系,总结了不同制膜方法在镁锂分离过程中的优劣,展望了新型镁锂分离纳滤膜的研究方向。     

全固态钠离子电池及界面改性

全固态钠离子电池具有原料成本低、安全性高以及能量密度高等特点,在移动电源、电动汽车和大规模储能系统领域表现出巨大的应用潜力。然而全固态钠离子电池的发展和规模化应用亟需解决固体电解质室温离子电导率低、界面电荷转移阻抗大、固体电解质与电极界面兼容性和接触差等问题。本文结合近年来全固态钠离子电池相关报道和本课题组研究成果,概述了β-Al₂O₃型固体电解质、NASICON型固体电解质、硫化物固体电解质、聚合物固体电解质、复合固体电解质的研究进展及发展趋势;综述了全固态钠离子电池界面特性、固体电解质表面修饰、电极/固体电解质界面改性最新研究成果;最后对全固态钠离子电池界面改性策略发展方向进行了展望。本综述有助于加深对全固态钠离子电池界面科学问题的认识,并对固态钠离子电池的发展应用形成理论指导。     

不同改性方法对酒糟生物炭理化性质及其吸附能力的影响

本文以酒糟生物炭为供试材料,比较研究了化学活化改性法(HNO₃、NaOH和H₂O₂)、有机改性法(海藻酸钠和柠檬酸)以及金属盐或金属氧化物改性法(FeCl₃和Fe₂O₃)对酒糟生物炭理化性质及其吸附性能的影响,为制备高吸附性能生物炭提供理论依据。实验结果表明:(1)不同改性方法对酒糟生物炭吸附Cd(Ⅱ)能力影响较大。吸附实验结果显示,FeCl₃改性(C₁)显著降低酒糟生物炭的吸附能力,其他改性方法均提高生物炭的吸附能力。选取三类改性方法中吸附作用最好的一种进行比较,其中Fe₂O₃改性碳(C₂)对Cd(Ⅱ)的吸附作用最强,H₂O₂改性炭(A₃)次之,柠檬酸改性炭(B₂)效果最差,三种改性生物炭与对照相比分别提高了30.45%、13.49%和10.4%。(2)生物炭...     

纳米SiO_2表面基团在MMA原位本体聚合中的阻缓聚作用

分别以3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)和辛基三甲氧基硅烷(OTMS)为活性和惰性硅烷的代表,对SiO2进行不同锚固密度的表面修饰,并以改性SiO2的甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体分散液为原料,通过原位本体聚合制得一系列SiO2含量不同的高分散性SiO2/PMMA复合材料.考察SiO2表面基团活性程度和SiO2含量对聚合反应动力学、基体聚合物分子量以及复合材料硬度的影响,探究修饰状态不同SiO2在本体自由基聚合中的作用机制.发现SiO2表面硅羟基及其锚固MPS的活性双键会对聚合反应起阻缓聚作用,进而会显著降低基体聚合物的分子量及复合材料的硬度.而惰性硅烷OTMS对SiO2表面的锚固则会消耗SiO2表面硅羟基、并屏蔽其影响,因而随着OTMS锚固密度的提高,基体分子量和复合材料硬度均会随之提高,特别是当表面修饰达到饱和状态时,SiO2的阻缓聚作用已可忽略.     

纤维素基吸附分离材料研究进展

以纤维素为原料制备吸附分离材料可以减少对石油资源的依赖,并具有成本低、环境友好和生物相容性好等优点。利用纤维素中的羟基基团,通过交联、接枝、引入无机粒子或与聚合物复合,可以制备出微球和薄膜等不同形态的吸附分离材料,广泛应用于生物医学,废水处理、气体分离等领域。本文结合近五年来国内外纤维素及其复合材料在吸附分离领域的研究近况,从水、油、重金属、气体和有机物的应用进行了综述,总结了纤维素基吸附分离材料的研究尚存在的问题,探讨了今后的研究方向。     

改性蔗髓重金属吸附剂去除水中Cr(Ⅵ)的动力学研究

对甘蔗渣预处理后以Na OH和二硫化碳改性转型合成重金属吸附剂。实验结果表明,改性后蔗髓纤维(MSCB)投加量为4 g/L,对50 mg/L Cr(Ⅵ)的最大吸附量为9.8 mg/g,平衡时间为30~60 min,去除率达98.05%,出水浓度0.78 mg/L,比改性前蔗髓纤维对Cr(Ⅵ)的吸附率(23.7%)提高了74.35%。MSCB对Cr(Ⅵ)的吸附进行Langmuir与Freundlich等温吸附方程拟合,更符合Langmuir单分子化学吸附;对吸附动力学拟合模型分析,吸附过程更符合准二级速率方程;吸附热力学模型显示该吸附为自发进行的吸热反应且是熵增过程。