基于金属有机框架的Cu-Cu_xO-C/rGO复合材料制备及其电容性能

以Cu-MOF-199/氧化石墨烯(GO)为前驱体,经高温碳化得到一种铜氧化物均匀分布在碳骨架上的赝电容材料Cu-CuxO-C/rGO,采用热分析法、X射线衍射、扫描电子显微镜等对材料的结构和形貌进行分析,采用循环伏安和恒电流充放电等方法测试材料的电化学性能.未掺杂rGO的复合材料呈八面体构型,Cu和CuxO颗粒均匀分布在碳骨架上,随着rGO引入量的增加,其形态的不规则程度增大.rGO投料比例为10%、碳化温度为800℃时,材料的电容性能最佳,在电流密度为0.5A·g-1时比电容达620F·g-1,1A·g-1时达477F·g-1,2A·g-1时仍有206F·g-1.     

二氧化钌/石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学性能

采用共沉淀法制备了二氧化钌/石墨烯纳米复合材料应用于超级电容器中,并利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)对材料表面结构形貌进行了分析。将电极材料装配成极片,组装成超级电容器并进行电化学性能测试,实验表明,含有质量分数为5%石墨烯的复合材料表现出很好的电化学性能,该材料单极首次放电比容量有740F.g-1;在2A.g-1的电流密度下,8 000次深度循环后容量保持率为71%且具有很好的稳定性,比容量和循环性能都要优于纯的氧化钌材料,表明合成的复合材料适合用于超级电容器中。     

Co-MOF-74衍生介孔碳材料的制备及其电容性能

以含Co的金属有机框架材料Co-MOF-74为前驱体,通过高温碳化和酸洗等步骤,制备了介孔碳材料C-MOF-T,氮气吸脱附测试表明其具有介孔结构,比表面积最高达到1 289 m~2·g~(-1),介孔孔隙率达到96%。采用循环伏安法、恒电流充放电和电化学交流阻抗等电化学方法研究了碳化温度对介孔碳材料电容性能的影响。碳化温度为800℃时制备的碳材料在电流密度为0. 1 A·g~(-1)时比电容可达187 F·g~(-1);电流密度为20 A·g~(-1)时,比电容仍有117 F·g~(-1)。在电流密度1 A·g~(-1)条件下,经4 000次循环后仍能保持95. 7%的比电容,表明了该碳材料具有优异的倍率性能和循环稳定性,在超级电容器领域具有应用潜力。     

静电喷雾结合光波还原技术高效制备石墨烯膜电极及其在超级电容中的应用

采用静电喷雾结合光波还原技术制备了高性能石墨烯膜,结果表明,制备的石墨烯膜结构疏松,片层均匀有序;该石墨烯膜在电化学双层电容器中显示了良好的电化学性能:在电流密度0.2A·g-1时,容量达到309.6F·g-1,电流密度1A·g-1仍然能够放电233.6F·g-1;循环性能良好,经过10 000次循环(1A·g-1),容量保持在94%以上,库伦效率接近100%。而且,这种液固直接转化及光波高效还原制备石墨烯膜电极的模式无须添加导电剂和粘结剂,避免了石墨烯片与片之间的堆叠,其结果将对研究开发新型的储能电极及器件具有重要价值和意义。     

废旧亚麻布制备碳纤维材料及其超级电容器性能

以废旧亚麻布为前驱体,通过在250℃预氧化1h、700℃高温热解碳化2h制备具有电化学活性的亚麻基碳纤维材料.实验结果表明,制得的亚麻基碳纤维保持了较完整的纤维状结构,产率为19.4%;比表面积为737.8m2·g-1,孔容积为0.41cm3·g-1.该碳纤维材料制成超级电容器电极材料,表现出准电化学电容行为,在电流密度为0.25A·g-1时,比电容达到最大值185F·g-1.     

机械球磨制备氢氧化镍的电化学性能

采用直接固相球磨含结晶水镍盐与碱的方法在短时间内(0.5 h)合成了氢氧化镍正极材料.X-射线衍射和扫描电镜分析表明:球磨反应产物为-βNi(OH)2,粒度分布在5μm左右,粒子之间存在着少量纳米级的颗粒,粒子表面蓬松,颗粒具有较大的比表面积且极富孔隙结构.充放电测试表明,该材料可逆容量达到250 mAh.g-1以上,放电容量高于市售的球形氢氧化镍;大倍率电流密度(289 mA.g-1)充放容量仍达220 mAh.g-1,且具有良好的循环性能.与传统的液相合成法相比,该合成方法快速简单、无污染排放,具有良好的应用前景.     

复合碳材料ACF@OMC对酸性橙Ⅱ的吸附性能

采用软模板法,以活性炭纤维毡(ACF)为基材制备了一种有序介孔碳(OMC)活性炭纤维毡复合碳材料ACF@OMC,采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其微观形貌结构进行表征,N2物理吸附脱附对其孔道结构参数进行测试,选取酸性橙Ⅱ作为模拟污染物,考察其吸附性能.结果表明:ACF@OMC材料以OMC包裹ACF纤维生长的方式结合;比表面积754m2·g-1,介孔孔容0.39cm3·g-1,平均孔径为2.9nm;其吸附性能明显优于ACF(5h达到吸附平衡),达到吸附平衡时间为3h;其吸附行为符合准二级吸附动力学方程,速率常数达0.030 3g·mg-1·min-1(R2=0.999 1),约为ACF体系的1.4倍;该材料对酸性橙Ⅱ的吸附量达到318.7mg·g-1,吸附等温线符合Langmuir模型.     

生物质衍生碳材料电催化裂解水研究进展

生物质衍生碳材料具有独特的形貌、高的比表面积、分级多孔的结构和丰富的杂原子,在电催化领域具有广阔的应用前景.本文系统总结了生物质衍生碳材料的制备方法及相关机制,探讨了制备条件对碳材料结构和性能的影响,综述了生物质衍生碳材料在电催化裂解水(析氧反应和析氢反应)中的应用,并提出了其在电催化领域未来的研究方向.     

石油沥青基碳纳米管的制备、表面改性及其电化学性能

以新疆石油沥青为碳源,NiCl_2·6H_2O作催化剂,采用化学气相沉积法,在氮气气氛中加热至1200?C恒温3 h制备出碳纳米管(CNTs).采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)和拉曼光谱(Roman)对所制备的产物进行形貌和结构表征.结果表明产物为石墨化程度较低的多壁碳纳米管,其直径和长度分别为40～80 nm和0.5～3.0μm.研究了KOH活化和混酸(浓硝酸:浓硫酸=1:3)酸化对CNTs电容的影响,发现当CNTs与KOH按1:2质量比混合、700?C下活化后再混酸酸化,在电流密度为0.5A·g~(-1)时CNTs的电容为42 F·g~(-1),当电流密度增大10倍的情况下,其电容量仍旧保持了83.8%,体现出良好的倍率性能.     

Au@SiO_2纳米晶核壳结构对染料敏化太阳能电池性能的优化

为了研究不同(Au@SiO_2和TiO_2)质量比的Au@SiO_2的掺杂对染料敏化太阳能电池(DSSC)性能的影响,用机械球磨法制备了一系列基于不同掺杂含量的纳米晶核壳结构Au@SiO_2的电池光阳极材料.研究结果表明,Au@SiO_2的引入使得吸附在光阳极上的染料的光吸收增强,并显著提高了电池的短路电流密度J_(sc)和光电转换效率η.当m(Au@SiO_2)∶m(TiO_2)为0.3%时对应的电池具有最优的性能,其短路电流密度J_(sc)为15.5 mA·cm~(-2),开路电压V_(oc)为686mV,光电转换效率达到6.49%,比纯的TiO_2光阳极电池的效率提高了17.5%.研究发现,电池性能的提高可归因于两方面:1)壳内Au纳米颗粒所具有的局域表面等离子体共振(LSPR)效应,使光阳极上染料的光吸收增强;2)SiO_2外壳层对暗电流的有效抑制.     

锂离子电池正极材料Fe3+掺杂Li1+xV3O8的制备与电化学性能

采用柠檬酸辅助的溶胶-凝胶法制备了Fe^3＋掺杂Li1.1Fe0.05V2．95O8及对比样品LiV3O8正极材料．使用TG—DTA、XRD、FT-IR等手段表征了正极材料的物理化学特性,并采用EIS、恒电流充放电等手段研究了其电化学性能．结果表明：Fe^3＋掺杂LiV3O8与对比LiV3O8相比,能在更低的温度下晶化,能在相同温度、相同时间煅烧下保持更小的晶粒度．Li1.1Fe0.05V2．95O8与对比LiV308相比,特别是大电流下的放电容量有较大的提高,在75mA·g^-1,197mA·g^-1,373mA·g^-1及重新回到75mA·g^-1电流下的初始放电容量分别是307mAh·g^-1,237mAh·g^-1．162mAh·g^-1和302mAh·g^-1．在回复到75mA·g^-1电流后放电容量能非常稳定保持在278．6mAh·g^-1左右,并同时给出了初步的理论解释．     

大尺寸SiO2大孔材料的表面改性及其吸附性能

以具有三维骨架结构的环氧树脂大孔聚合物为整体型模板,利用硅酸酯原位溶胶-凝胶过程和高温烧结法制备出大尺寸SiO2大孔材料,通过水热法用铝酸钠对材料进行表面改性,得到铝掺杂SiO2大孔材料（Al-SiO2）,并用SEM、FTIR和XPS对大孔材料进行了表征．以Cu^2＋和Pb^2＋为模拟污染物,研究改性大孔材料的吸附性能．结果表明：改性大孔材料对Cu^2＋和Pb^2＋均具有良好吸附能力;Al-SiO2对Cu^2＋和Pb^2＋的最大吸附量分别为71mg·g^-1和138mg·g^-1,0．100gAl-SiO2对100mL50mg·L^-1水溶液中Pb^2＋的去除率达到95.3％,重复使用3次后的去除率保持在89．8％．     

SmCo0．8Fe0．2-xNixO3（x=0，001，0．2）系列陶瓷在低温常压电化学合成氨中的阴极催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了Ce0.8Sm0．2O2—δ（SDC）和SmCo0．8Fe0．2-xNixO3（x=0,0．1,0．2）（SCFN）系列纳米粉体并烧结为陶瓷片,用XRD、TEM、SEM对粉体和烧结体结构进行了表征,分别以SCFN系列陶瓷为阴极,Nation膜为质子交换膜,Ni—SDC金属陶瓷为阳极,银-铂网做集流体组成电解池．以湿氢气和氮气为原料,在低温常压下研究了SCFN系列陶瓷材料在电化学合成氨中的阴极催化性能,结果表明：SCFN中Fe、Ni的含量影响其阴极催化性能,其中以SmCo0．8Fe0．1Ni0.1O3的催化性能最佳,在353K和常压条件下,合成氨速率达到9．69×10^-9mol．s^-1．cm^-2．     

固相微萃取-气相色谱串联质谱法测定姜黄素中残留溶剂

采用固相微萃取-气相色谱质谱联用分析方法, 对姜黄素粉末中溶剂残留情况进行定量分析. 在优化实验条件下, 建立了甲醛、甲醇、乙醇等21种生产过程中常用溶剂的标准曲线, 相关系数均大于0.9990, 检测限0.001~0.007?g?g-1, 定量限0.003~0.022?g?g-1. 高、中、低浓度下的加标回收率范围为81.56%~105.54%. 结果表明, 该方法线性关系良好, 具有较高的回收率和精密度, 相对于传统方法分析目标更全面、应用范围更广. 采用该方法对姜黄素样品溶剂残留进行定量分析, 其结果对姜黄素的生产、制备过程的质量控制具有指导意义.     

同步脱氮除硫燃料电池的电化学特性研究

同步脱氮除硫工艺以硝态氮作为电子受体,硫化物作为电子供体,通过以废治废,去除氮硫污染物。本文构建了双室型微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）,将同步脱氮除硫工艺与MFC相结合,在处理废水的同时生产电能。与化学对照组相比,该同步脱氮除硫MFC具有高基质去除性能和产电性能。当进水硝态氮和硫化物的浓度分别为95.54和540 mg·L^-1,反应时间为20 h时,硝态氮和硫化物的去除率分别高达96.50%和99.64%;最大电流密度达457.20 mA·m^-2,稳定电流密度为30.33 mA·m^-2。通过循环伏安法、极化曲线法和电化学阻抗分析,探究了同步脱氮除硫MFC的电化学特性。结果表明,在同步脱氮除硫MFC电极上,同步发生了脱氮除硫反应,该MFC最大功率密度为75.70 mW·m^-3,内阻约为2 474 Ω,其对同步脱氮除硫MFC电化学性能具有制约作用。     

非均相臭氧催化氧化对污泥脱水性能的影响

臭氧氧化技术是一项具有应用前景的新型污泥减量技术, 但臭氧处理会导致污泥脱水性能恶化, 影响后续处理处置, 需要其他技术或手段的辅助以提高污泥脱水性能. 以市政剩余活性污泥为原料, 采用FeOOH、Fe2O3、TiO2、MnO2、Al2O3粉、Al2O3球、果壳活性炭、椰壳活性炭、粉质炭、煤质炭、铜丝等11种非均相催化剂开展污泥的非均相臭氧催化氧化实验, 研究污泥脱水性能的变化. 结果表明, 在11种非均相催化剂中, TiO2、Fe2O3、Al2O3球、铜丝、FeOOH、粉质炭能够显著抑制臭氧处理对污泥脱水性能的恶化作用, 其中FeOOH、粉质炭和铜丝效果最佳. 在FeOOH、粉质炭和铜丝催化臭氧氧化体系中, 22.50mg·L-1臭氧为较优浓度, 浓度过低或过高均不利于污泥脱水性能的改善. 3种催化剂中, FeOOH催化臭氧氧化对低含固率(0.5%和1%)污泥的脱水性能有明显的改善效果. FeOOH投加量的增加有利于在较短的反应时间内改善污泥的脱水性能. 向含固率为0.5%的污泥中投加300mg·g-1 DS FeOOH、37.95mg·L-1臭氧, 污泥的CST可在5min内下降21.1%. FeOOH催化臭氧氧化是一种有前景的强化污泥脱水性能的方法.     

污泥基吸附剂对亚甲基蓝和环丙沙星的吸附性能研究

亚甲基蓝和环丙沙星是水体中2种污染物, 对生态环境有潜在危害. 本文以市政剩余活性污泥为原料, 氯化锌为活化剂热解制备污泥基吸附剂, 研究盐酸酸洗浓度、氯化锌浓度、热解温度、热解时间等对污泥基吸附剂吸附水中亚甲基蓝和环丙沙星性能的影响. 结果表明 (1)污泥基吸附剂对亚甲基蓝的吸附性能随盐酸酸洗浓度的增大而增加, 对环丙沙星的吸附性能则随盐酸酸洗浓度的增大呈先降后增趋势, 两者均在1.500mol·L-1盐酸浓度下取得最优值. (2)污泥基吸附剂对亚甲基蓝和环丙沙星的吸附性能随氯化锌浓度和热解温度的增加呈先升后降趋势, 在氯化锌浓度为4.0mol·L-1、热解温度为500℃时有最优值; 随着热解时间的延长, 污泥基吸附剂对亚甲基蓝和环丙沙星的吸附性能分别在500℃热解70min和80min时有最优值. (3)污泥基吸附剂的最佳制备条件为 氯化锌4.0mol·L-1活化2h、500℃热解70min和80min、1.500mol·L-1盐酸酸洗; 以此制得的污泥基吸附剂对亚甲基蓝和环丙沙星的去除率分别为97.7%和96.4%, 平衡吸附量分别为97.9mg·g-1和3.9mg·g-1, 且污泥基吸附剂对亚甲基蓝和环丙沙星的吸附过程均符合准二级动力学方程.     

餐厨垃圾协同市政污泥厌氧产氢产甲烷研究

以热处理后的餐厨垃圾和市政污泥为底物, 采用高温两相厌氧发酵工艺, 在外加热源条件下, 研究不同进料负荷(OLR)对两相厌氧产氢、产甲烷系统的产气性能影响. 结果表明 随着产氢相OLR的增加, 系统平均VS产气率、氢气体积分数、容积产气率呈先升后降的趋势, 并在OLR为·(L·d)-1时取得最大值, 分别为·g-1、 45.61%和·(L·d)-1; 当产甲烷相OLR为·(L·d)-1时, 甲烷体积分数最大, 为49.54%, 当产甲烷相OLR为·(L·d)-1, 系统平均VS产气率和最大容积产气率最大, 分别为·g-1和·(L·d)-1, 且此时两相系统VS去除率与能量产率最高, 分别为65.37%和30.93kJ·L-1. 因此, 高温、高含固率餐厨垃圾协同市政污泥厌氧两相产氢产甲烷不仅能同时获得产量与体积分数均较高的氢气与甲烷, 而且能够有较高的VS去除率.     

高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法同时测定紫菜中三丁基锡和三苯基锡

建立了紫菜中三丁基锡(TBT)和三苯基锡(TPhT)化合物同时分析的高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法。紫菜样品用乙酸乙酯-正己烷(1/1,V/V)超声提取,提取液经活性炭固相材料分散净化后,高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法分析测定。TBT、TPhT均在4.0～20μg.L-1浓度范围内线性良好,相关系数分别为0.999 0,0.999 1,检测限分别为0.37,0.49μg.L-1。在3个添加水平下,TBT、TPhT的平均回收率为96.8%～112.6%,相对标准偏差为3.2%～9.3%。该方法快速、准确,可用于紫菜样品中TBT和TPhT的同时测定。