二次包覆法制备煤沥青基硅/碳复合物及其锂离子电池性能

本文采用市售纳米硅为硅源,以软化点低、得碳率高、价格便宜的煤沥青作为碳源,通过两步包覆法制备了煤沥青基硅/碳(Si/C/C)复合物,并研究其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。 结果表明,所得复合物的粒径在300~350 nm间,Si纳米粒子被C包覆并相互连结成C-Si-C网络结构,其中Si含量为27%的硅/碳复合物(Si/C/C-27%)作为锂电池电极材料表现了良好的储锂性能。 在0.1 A/g的小电流密度下,Si/C/C-27%的放电比容量为1281 mA·h/g;在3 A/g的大电流密度下,其放电比容量仍能保持在582 mA·h/g,表现了良好的倍率性能。Si/C/C-27%在2 A/g的电流密度下经过100次的循环后其比容量保持率为76.61%,表现了良好的循环稳定性。 相比于煤沥青基碳的一次包覆所得的硅/碳复合材料(Si/C),Si/C/C有效提高了Si纳米粒子的导电性并抑制了其在嵌锂和脱锂过程中的体积膨胀。 本文提出的二次包覆的新方法为制备具有优异电化学性能的锂离子电池负极材料提供了新的研究思路。     

氧化石墨烯基柔性发电机的构筑及其水蒸发发电性能

如何利用自然界广泛存在的水蒸发能是一个具有挑战性的课题。 以表面具有丰富官能团和优异亲水性的氧化石墨烯(GO)做发电材料,以肼还原制备的还原氧化石墨烯(RGO)作电极材料,通过简单滴注法在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)衬底上构筑GO/RGO的柔性发电机,并研究其水蒸发诱导的发电性能。 结果表明,固定GO薄膜发电机的工作面积为4.5 cm×1.5 cm,以室温自然水蒸发为驱动力,可以输出90 mV的开路电势(V_oc)以及0.6 μA的短路电流(I_sc),最大功率密度可达1.25 μW/cm³。 该驱动器同时展示出优异的柔性和较高的稳定性。 通过控制体系的水蒸发发生与否,并基于经典流动电势理论,提出了水蒸发诱导的GO/RGO柔性发电机的发电机制。 提出了步骤简易、成本低廉、性能稳定的水蒸发驱动的发电机制备新思路,为新型水蒸发能的利用提供了新途径。     

超亲水/水下疏油高硅布的制备及其油水分离性能

以机械强度高、柔性好和耐热耐酸的高硅布(HSC)为基底，通过一步接枝法和自聚合法对其浸润性给予改性。采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为“双面胶”接枝在其表面：一面利用静电作用沉积纳米SiO₂提供表面粗糙度，另一面聚合具有强亲水性的聚多巴胺(PDA)，获得了超亲水/水下疏油高硅布(APTES/SiO₂/PDA@HSC)。研究了不同尺寸(50、300和500 nm)的SiO₂对油水分离性能的影响，发现随着SiO₂尺寸增加，分离效率逐渐降低，其中APTES/50 nm SiO₂/PDA@HSC的油水分离性能最好。它的水接触角为0(°)，表现出明显的水下疏油性能，对汽油-水混合物分离效率为98%，滤液含油量低至37 mg/L，油水混合物通量为7184 L/(m²·h),10次循环分离效率仍能达到97.4%，对花生油和泵油也有明显的油水分离效果。