活性炭电极的改性及对Co2+,Mn2+和Ni2+的电吸附性能

以商用活性炭(AC)为原料,分别采用磷酸和氢氧化钠改性的方法制备了两种不同的改性活性炭电极材料.采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、 Brunauer-Emmett-Teller(BET)测试、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段以及电化学分析方法,对改性前后活性炭材料的表面性质和电化学性能进行了探究.结果表明, H3PO4改性使活性炭的孔隙分布更加密集, NaOH改性使活性炭表面的孔隙结构更加清晰均匀; H₃PO₄和NaOH改性均使活性炭的比表面积增加.循环伏安测试结果表明,改性前后活性炭电极在低扫描速率下均具备良好的双电层特性,并且两种改性处理均能提高活性炭电极的比电容;当扫描速率为5 mV/s时,未改性、 H₃PO₄以及NaOH改性活性炭电极的比电容分别为36.51, 77.25和85.19 F/g.电吸附实验结果证明,两种改性活性炭电极对Co²⁺, Mn²⁺和Ni²⁺均有较好的去...     

全钒液流电池性能及其电极材料的研究

应用循环伏安法研究石墨板、柔性石墨和PAN基碳布经双氧水处理又经热处理后在钒盐硫酸溶液中的电化学性能,并以处理过的上述电极组装成流动型钒电池.结果表明,电极经处理,其表面反应可逆性增强,峰电流增大,电化学性能明显得到提高.用处理过的石墨电极组装的钒电池其充电电流可达20 mA/cm2以上,放电电流达15 mA/cm2.扫描电镜显示,石墨电极经处理后表层结构发生改变,比表面积增大.     

KSCN对钒电池正极反应动力学及电池性能的影响

应用循环伏安、交流阻抗(EIS)等方法,研究了硫氰酸钾(KSCN)添加剂对石墨电极上(正极)钒电池电对(VO2+/VO2+)动力学特征及电池性能的影响.结果表明:1)KSCN的添加提高了VO2+/VO2+电对氧化峰的峰电流,但对还原峰的影响很小;2)添加KSCN,增加了充放电电量,提高了钒电池中活性物质的利用效率;3)VO2+/VO2+电对的速率常数K0,随着KSCN浓度的增加而逐渐增大.     

Pb2＋在液/液界面迁移的电化学研究及其应用

用循环伏安法研究了双硫腙络合推动Pb^2＋在水/乙酰丙酮界面迁移的伏安过程. 实验证明, 该过程是受扩散控制的不可逆过程, Pb^2＋由水相转移到有机相中, 与双硫腙形成络合物Pb(DzH)₂. Pb^2＋的峰电位在－0.3 V处, 并且在5× 10^－6～0.1 mol•L^－1范围内与峰电流成正比. 这一方法为工业废水中铅的在线、现场测定提供了可靠、灵敏的检测方法.     

Pb2＋在液/液界面迁移的电化学研究及其应用

用循环伏安法研究了双硫腙络合推动Pb^2＋在水/乙酰丙酮界面迁移的伏安过程. 实验证明, 该过程是受扩散控制的不可逆过程, Pb^2＋由水相转移到有机相中, 与双硫腙形成络合物Pb(DzH)₂. Pb^2＋的峰电位在－0.3 V处, 并且在5× 10^－6～0.1 mol•L^－1范围内与峰电流成正比. 这一方法为工业废水中铅的在线、现场测定提供了可靠、灵敏的检测方法.     

正极材料LiNi0.5C0.5O2的电化学性能研究

以聚丙烯酰胺（PAM）为分散剂用微波—固相复合加热技术合成了层状锂离子电池正极材料LiNi0.5C0.5O2。通过扫描电子显微镜（SEM）和X—射线粉末衍射（XRD）分析技术对材料的微观形貌和相结构进行了表征。恒电流充放电循环测试表明：材料的放电比容量高达154mAh／g，且有良好的循环性能。重点利用循环扫描伏安、计时电量和电化学交流阻抗测试技术，对材料在循环前后的电化学性能变化规律进行了探讨。结果表明，经过循环后材料的导电能力以及锂离子扩散能力都有了很大的提高。另外，材料中的锂含量对材料的导电能力也有很大的影响。     

锂离子二次电池正极材料LiVPO4F的制备及其电化学性能的研究

A new cathode material, LiVPO₄F, has been synthesized through two steps of solid-state reactions. In the first step, vanadium pentoxide, ammonium dihydrogen phosphate, and a high surface area carbon were pre-heated at 300 ℃ and reacted at 750 ℃ under an inert atmosphere to yield the trivalent vanadium phosphate VPO₄. In the second step, the product LiVPO₄F was synthesized by the reaction with VPO₄ and LiF. The LiVPO₄F was characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, cyclic voltammetry and charge/discharge testing measurements. The LiVPO₄F is triclinic crystalline system. At 0.1 C rate, the first charge/discharge capacities were 150.1 mAh·g^-1 and 132.6 mAh·g^-1; At 0.2 C rate, the first charge/discharge capacities were 142.9 mAh·g^-1 and 125.2 mAh·g^-1. The LiVPO₄F from this work has higher charge/discharge voltage 4.3 V and 4.1 V, respectively.     

聚合电流对锂/聚吡咯电池正极电化学行为的影响

在Pt微盘电极上用恒电流技术在电流密度为0.05-10 mA·cm-2范围合成了1 滋m厚度的聚吡咯(PPy)膜. 采用循环伏安(CV)、计时电势、交流阻抗(EIS)技术考察了不同聚合电流下得到的聚吡咯的电化学行为. 结果表明, 最佳聚合电流区间为1-5 mA·cm-2, 对应的电势一般在3.9-4.1V (vs Li/Li+)之间, PPy的掺杂度为30%左右. 在这一聚合电流密度范围得到的PPy具有较大的电化学容量, 较佳的电化学反应可逆性能、较高的氧化还原电势数值和稳定性能. 处于氧化态的聚吡咯具有优良的导电性. 上述条件下得到的PPy适合于作为锂离子二次电池的正极材料. 适当选择电流, 可以得到有相对完整的共轭仔键的长链结构的PPy 膜.     

O-掺杂石墨电极VO2+/VO2+电对反应活性研究

采用氧气等离子体处理石墨电极表面,实现氧及含氧官能团的掺杂,以改善VO2+/VO2+电对的反应活性.FT-IR和EDS测试结果表明,氧气等离子体处理石墨表面引入了含氧官能团,从而提高了VO2+/VO2+电对的电化学活性.在本文实验条件下20 min等离子体处理的电极活性最好,8 mA.cm-2电流密度恒流充放电,石墨电极VO2+/VO2+电对库仑效率达到91%,比未处理电极的库仑效率提高了19%.     

质子交换膜对钒氧化还原液流电池性能的影响

采用溶液接枝聚合法制备了一种新型的质子交换膜PVDF-g-PSSA, 测定了PVDF-g-PSSA膜、Nafion 117 膜和PE01均相膜的离子交换能力和电导率, 并分别研究了以这3种膜为隔膜的钒电池的电化学性能. 实验结果表明, PVDF-g-PSSA膜具有优良的质子电导率和离子交换能力, 室温下其离子交换能力和质子电导率分别为1.13 mmol/g和3.22×10-2 S/cm, 在不同的充放电电流密度下, 以PVDF-g-PSSA膜为隔膜的钒电池的库仑效率和能量效率明显高于Nafion 117膜和PE01均相膜为隔膜的钒电池; PVDF-g-PSSA膜阻钒离子的渗透性能与PE01均相膜基本一致, 都明显优于Nafion 117膜的阻钒离子渗透能力.     

全钒液流电池磺化石墨烯/Nafion复合膜的研究

本文通过磺化石墨烯对Nafion膜进行改性,研究了磺化石墨烯/Nafion复合膜（GRS-Nafion复合膜）的吸水率、电阻率和钒离子迁移数. 结果表明,经磺化石墨烯改性之后,GRS-Nafion复合膜的面电阻和钒离子渗透率显著降低. 全钒液流电池的测试结果表明,GRS-Nafion复合膜有着更加优异的电化学性能,展示出GRS-Nafion复合膜在液流电池中的应用潜力.     

Mn2+对聚N-异丙基丙烯酰胺的性能影响

合成了聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)与Mn²⁺的配合物，并用荧光光谱、UV-Vis、FTIR、XPS进行了初步表征。说明Mn²⁺与PNIPAM侧链羰基氧或亚氨基氮原子发生了配位作用。由于Mn²⁺的发射光谱与PNIPAM激发光谱部分重叠以及Mn²⁺位于561 nm的发射峰在Mn²⁺-PNIPAM体系发射光谱中消失，说明发生了较好的F?rster能量传递。因此，在307 nm紫外区荧光强度比PNIPAM增强了314%，使该配合物表现出较好的抑菌效果，而此时少量Mn²⁺对其低临界溶解温度(LCST)影响不大。     

Cd3Al2Ge3O12:Mn2+磷光体的发光和长余辉性能

采用传统的高温固相法合成了Cd₃Al₂Ge₃O₁₂:Mn²⁺长余辉发光材料,利用X射线粉末衍射仪、荧光光谱仪、热释光谱计量仪等手段对粉末样品进行了表征。研究了以Zr⁴⁺离子作为辅助激活剂离子,对发光材料Cd₃Al₂Ge₃O₁₂:Mn²⁺余辉性能的影响。分析结果表明,样品位于500~700 nm的黄光宽带发射峰源于Mn²⁺的⁴T₁(⁴G)→⁶A₁(⁶S)跃迁发射结果。并且观察到了由Cd₃Al₂Ge₃O₁₂基质向激活剂离子Mn²⁺的能量传递。共掺杂Zr⁴⁺离子后样品发射峰位没有明显变化,但是余辉亮度衰减曲线表明适量的Zr⁴⁺离子掺杂可延长Cd₃Al₂Ge₃O₁₂:Mn²⁺的余辉时间。通过对热释光谱的分析,解释了双掺杂荧光粉余辉性能增强的原因,Zr⁴⁺的掺杂在材料中引入了深度更为合适的缺陷陷阱,可有效存储光能,增强余辉的时间和强度。     

Cd3Al2Ge3O12: Mn2+磷光体的发光和长余辉性能

采用传统的高温固相法合成了Cd₃Al₂Ge₃O₁₂: Mn²⁺长余辉发光材料, 利用X射线粉末衍射仪、荧光光谱仪、热释光谱计量仪等手段对粉末样品进行了表征。研究了以Zr⁴⁺离子作为辅助激活剂离子, 对发光材料Cd₃Al₂Ge₃O₁₂: Mn²⁺余辉性能的影响。分析结果表明, 样品位于500~700 nm的黄光宽带发射峰源于Mn²⁺的⁴T₁(⁴G)→⁶A₁(⁶S)跃迁发射结果。并且观察到了由Cd₃Al₂Ge₃O₁₂基质向激活剂离子Mn²⁺的能量传递。共掺杂Zr⁴⁺离子后样品发射峰位没有明显变化, 但是余辉亮度衰减曲线表明适量的Zr⁴⁺离子掺杂可延长Cd₃Al₂Ge₃O₁₂: Mn²⁺的余辉时间。通过对热释光谱的分析, 解释了双掺杂荧光粉余辉性能增强的原因, Zr⁴⁺的掺杂在材料中引入了深度更为合适的缺陷陷阱, 可有效存储光能, 增强余辉的时间和强度。     

氯过氧化物酶活性中心结构域中Mn2+与酶催化行为的关系

通过乙二胺四乙酸二钠(EDTA)配位竞争反应结合石墨炉原子吸收及电感耦合等离子体发射检测结果,为氯过氧化物酶(CPO)活性中心血红素丙酸根与金属Mn2+配位结合提供了更直接的证据;基于Mn2+移除前后CPO的紫外特征吸收光谱、圆二色谱以及氯化活性和过氧化活性的变化,阐明了Mn2+的存在对于保持酶活性中心的结构域、稳定CPO的优势构象具有一定作用,是酶分子表现活力所必需的结构元素.本研究还发现移除Mn2+前后CPO血红素活性中心微环境的变化是一个可逆过程,重新引入Mn2+后活性可恢复,并且以外源性Ag+和Cr3+替代Mn2+后,CPO的氯化活性和过氧化活性分别比天然态的酶有所改善,为通过化学修饰提高CPO的催化活性提供了新的途径.     

Mg2+与胆汁蛋白质相互作用研究

胆汁是一中性溶液,在胆汁固形物中,胆汁酸盐、胆固醇、磷脂、蛋白质、胆红素分别占总质量的65%、3%、20%、5%及1%。蛋白质是胆汁固形物中第四多成分,在胆汁的生理功能的发挥和胆结石的形成中起到重要的作用。研究表明,胆汁蛋白质的主要成分是糖蛋白,主要由胆囊粘膜上皮细胞产生     

Mn4+掺杂Co3O4纳米纤维的静电纺丝法制备及其电化学性能

通过静电纺丝法制备Mn⁴⁺掺杂的Co₃O₄复合纳米纤维,利用XRD、XPS、BET、SEM和电化学工作站等对材料的结构、成分、形貌和电化学性能进行表征与测试。研究发现,通过Mn⁴⁺掺杂,Co₃O₄复合纳米纤维的电化学性能得到明显改善。当n_Co∶n_Mn=20∶2时,相应的复合纤维具有较大比表面积68 m²·g^-1,而且该样品呈现出清晰的氧化还原峰,在1 A·g^-1的电流密度下,放电比电容量为585 F·g^-1,这比纯Co₃O₄纳米纤维的416 F·g^-1,有显著提高;循环500圈电容保持率达到82.6%,而纯Co₃O₄纳米纤维则是76.4%。     

CMPO/[Cnmim][NTf2]体系对Eu3+和UO22+的萃取行为

讨论了辛基(苯基)-N,N-二异丁基胺甲酰基甲基氧化膦(CMPO)/1-烷基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐([C_nmim][NTf₂],n=2,8,12)萃取体系分别对硝酸溶液中的铕离子(Eu³⁺)和铀酰根离子(UO₂²⁺)的萃取行为。主要研究了硝酸浓度、接触时间、温度、CMPO浓度对CMPO/[C_nmim][NTf₂]体系萃取性能的影响,并选取CMPO/[C2mim][NTf₂]体系对模拟高放废液中的镧锕元素进行了萃取分离。结果表明:随着离子液体侧链长度增长,萃取平衡时间逐渐延长;CMPO/[C2mim][NTf₂]体系对Eu³⁺的萃取是放热反应,萃取率随酸度增加而逐渐降低,对UO₂²⁺则是吸热反应,萃取率随酸度增加而逐渐升高;通过机理研究,推测出对Eu³⁺的萃取反应是离子交换,而对UO₂²⁺的萃取反应则是中性配位;CMPO/[C2mim][NTf₂]体系能有效的萃取模拟高放废液中的镧系、锕系元素,且在高酸下有一定的镧锕分离效果。     

掺杂和取代对红色荧光材料SrAl12O19:Mn4+发光性能的影响

SrAl₁₂O₁₉:Mn⁴⁺是一种用于高显色性白光发光二极管的候选红色荧光材料。本论文研究了Mg²⁺、Zn²⁺和Ge⁴⁺离子的掺杂效应以及Ge³⁺、Ca²⁺和Ba²⁺离子的取代效应SrAl₁₂O₁₉:Mn⁴⁺荧光材料性能的影响。样品通过高温固相反应制备,焙烧温度在1 250~ 1 500℃之间。利用X射线衍射技术表征了材料的相纯度,用荧光激发光谱和发射光谱表征了材料的荧光性能。研究结果指出,与未进行Mg²⁺或Zn²⁺掺杂的样品相比,Mg²⁺或Zn²⁺离子对Al³⁺格位的掺杂可以使材料的发光强度提高~60%,其原因被认为是掺杂促进了激活剂Mn⁴⁺离子进入晶格,其过程可以表示为:MO+MnO₂=M_Al''+Mn_Al^·+3O_O^×(M=Mg,Zn),电子顺磁共振谱支持这一结果。Ge⁴⁺离子的掺杂使材料的发光性能明显下降。Ge³⁺离子可以取代Al³⁺离子形成全范围的固溶体,其中少量Ge³⁺离子的掺杂可以使材料的荧光发射强度提高~13%,而掺杂量进一步提高使材料的荧光性能下降。Ca²⁺和Ba²⁺对Sr²⁺的取代仅形成有限范围的固溶体。Ca²⁺的取代使材料的发光性能提高;而 Ba²⁺的取代使材料的发光强度下降。     

SiO2包覆CaAl12O19:Mn4+荧光粉的温度特性

采用溶胶-凝胶法制备无定型SiO₂包覆CaAl₁₂O₁₉:Mn⁴⁺荧光粉,对样品进行XRD、TEM-EDS、FTIR以及发光性能分析。实验结果显示,包覆后样品的XRD图在22°左右出现了一个无定型二氧化硅特征宽峰,且随着SiO₂包覆量的增加,该衍射峰的强度增强;FTIR分析发现样品包覆后存在明显的Si-O-Si键。SiO₂包覆后CaAl₁₂O₁₉:Mn⁴⁺样品的激发和发射光谱峰值强度有所减弱;当包覆比为10%时,所制备样品的光辐照稳定性显著提高。通过对样品80~400 K变温光谱的分析表明,其发射光强度显现先增强后减弱的变化规律;与空白样品相比,二氧化硅包覆后的样品具有更高的热激活能。