锂金属负极人造保护膜的研究进展

金属锂因其具有极高的理论容量(3860 mAh·g^-1)、最低的电极电位(-3.04 V vs.标准氢电极)和低的密度(0.534 g·cm^-3),被认为是最具潜力的负极材料。但循环过程中不可控的枝晶生长及不稳定的固体电解质相界面膜所引起的安全隐患和电池库伦效率低等问题严重阻碍了锂金属负极的发展。通过在电极表面构建人造保护膜可以有效调控锂离子沉积行为,因此人造保护膜的构建是一种简单高效抑制锂枝晶生长的策略。本综述将从聚合物保护膜、无机保护膜、有机-无机复合保护膜和合金保护膜总结了人造保护膜的构建方法、抑制锂枝晶生长机理,为促进高比能锂金属电池的商业化应用提供借鉴参考作用。     

二维层状NiO/g-C3N4复合材料在无铁光电类芬顿体系中有效去除环丙沙星的研究

环丙沙星(CIP)的过量使用已经对生态环境造成了很大的威胁。本文设计了一种新型无铁的光电类芬顿体系用于降解水中的CIP。采用溶剂热法合成了NiO/g-C₃N₄复合材料。通过XRD分析,确定了不同催化剂的晶相和化学组成; 红外光谱进一步证实了NiO/g-C₃N₄复合材料的分子结构,结果表明,成功地合成了NiO/g-C₃N₄复合材料。利用SEM观察了材料的形貌,结果表明性能最佳的NiO/g-C₃N₄-60%为二维花状结构。TEM进一步证明NiO/g-C₃N₄-60%具有片层状结构。由于层状结构,NiO/g-C₃N₄-60%具有较大的比表面积和丰富的活性位点,有利于电子的传输。XPS分析表明Ni²⁺和Ni³⁺共存于NiO/g-C₃N₄-60%复合材料中并且NiO/g-C₃N₄-60%具有低配位氧缺陷。EPR谱也证实了氧空位的存在,氧空位不仅促进了H₂O₂的活化,而且有利于金属离子形成稳定的混合价态。UV-Vis-DRS、PL和电化学测试表明NiO/g-C₃N₄-60%具有最强的光吸收能力、最低的电荷转移电阻和最快的电荷分离效率,有利于活性物质的生成和CIP的快速降解。因此,花状NiO/g-C₃N₄-60%在光电类芬顿体系中表现出光电协同作用,不仅可以通过Ni³⁺/Ni²⁺之间的转化将电芬顿过程中产生的H₂O₂有效分解为·OH,同时也能够产生光生电子和空穴,促进光照下·OH、·O₂^-和h⁺的生成,从而提高环丙沙星的降解效率。以催化性能最佳的NiO/g-C₃N₄-60%为催化剂时,在90 min内CIP的降解率达到将近100%,120 min时矿化效率达到82.0%,与传统芬顿体系(最佳pH值为2.8–3.5)相比,新型光电类芬顿体系具有较宽的pH范围,当pH值为6时,降解率仍可达78.8%。NiO/g-C₃N₄-60%在光电类芬顿体系中也表现出良好的结构稳定性,连续5次循环后,降解效率仍保持在96.3%。根据HPLC-MS的结果,提出了CIP降解的两种可能途径。本研究为废水中抗生素的快速降解提供了理论依据。     

高催化活性2D/2D Ti3C2/Bi4O5Br2纳米片异质结的构建及其可见光催化去除NO

本研究采用水热法构建出2D/2D Ti₃C₂/Bi₄O₅Br₂纳米异质结,在可见光下研究了该复合材料对NO的光催化去除能力。实验表明,15%Ti₃C₂/Bi₄O₅Br₂对NO的光催化去除效率相比纯Bi₄O₅Br₂显著提高：其降解效率达到57.6%,比Bi₄O₅Br₂高27.1%。同时,15%Ti₃C₂/Bi₄O₅Br₂具有很好的稳定性,经过5次循环催化,其催化率依然接近50.0%。研究发现,反应过程中主要的反应活性物质是e⁻和·O₂⁻,光氧化产物主要为NO₂⁻和NO₃⁻。分析复合材料的光催化机制,发现光催化活性的提高主要得益于2D/2D Ti₃C₂/Bi₄O₅Br₂异质结提高了电子与空穴的分离率,从而提高了光催化效率。这项工作提供了一个制备2D/2D纳米复合材料用于光催化降解环境污染物的有效方法,在缓解能源紧张与环境污染方面有巨大应用潜力。     

中性或弱酸性体系下锌基水系电池负极材料研究进展

锌具有原料丰富、质量轻便、金属导电性与延展性好以及理论比容量高等优势,可以作为绿色可充电电池的理想电极材料。其中,以中性或弱酸性水溶液为电解质、锌为负极的锌基水系电池具有安全性高、电池材料廉价无毒、制备工艺简单、环境友好等特点,在储能和动力电池领域具有极高的应用价值和发展前景。但电池充放电过程中伴随的锌枝晶、析氢、腐蚀、钝化等问题限制了其实际应用。本文综述了锌基水系电池负极存在的问题及当前的解决策略,并对其负极研究发展方向进行了展望。