NASICON结构正极材料用于钠离子电池的研究进展

随着二次电池技术的迅速发展,锂离子电池(LIBs)已经成为了当今社会一种重要的储能装置。然而,地壳中锂资源有限、含锂化合物价格昂贵,因此科研工作者正在积极寻找LIBs的替代品。钠离子电池(SIBs)具有与LIBs相似的工作原理,且钠元素在地球上储量更丰富更均匀、价格更低廉,使得SIBs成为了最有希望替代LIBs的新型二次电池体系之一。不过,钠离子半径较大、充放电过程中电极材料的不可逆性更明显等缺点,明显地增加了开发高性能SIBs的难度。因此,寻找具有优异性能的电极材料,成为了当前SIBs研究的难点和重点。钠超离子导体(NASICON)结构材料是一类具有超快钠离子传导能力的化合物,在脱/嵌钠过程中具有离子传导率高、结构稳定等优点,表现出明显的应用潜力。本文将在介绍NASICON材料晶体结构的基础上,重点从过渡金属种类与个数,以及阴离子调控的角度,总结其研究进展,并分析了该类材料面临的主要问题和挑战。     

β-环糊精富集固相反射散射分光光度法测定铍

研究了用自制的β-环糊精（β-CD）交联聚合物树脂对姜黄素铍络合物进行包结吸附,用固相反射散射分光光度法测定铍。β-CD树脂包结姜黄素铍络合物后提高体系灵敏度,BeO的浓度在0-0.2μg/mL有良好的线性关系,结果与标准值相符。检出限为7.5μg/L,测定1μgB11次,相对标准偏差为3.8%。     

聚合物水凝胶基超级电容器的研究进展

可伸展性和可压缩性是超级电容器作为现代柔性可穿戴电子设备的关键性能。聚合物水凝胶因其优异的力学性能、独特的网络状结构等优点,成为新一代高性能超级电容器的理想材料。它不仅可作为高效储能的柔性电极材料,而且可作为准固态电解质材料,在克服传统液体电解质系列缺陷的同时,获得更加轻薄、安全、稳定的柔性全固态储能器件。本文以聚合物水凝胶的化学组成为线索,分别介绍了聚合物水凝胶在超级电容器电极和电解质两方面的应用研究进展,并进一步对聚合物水凝胶在该领域的发展趋势进行了展望。     

硼桥联三氮杂环卡宾配位的铁分子氮配合物:合成、表征和反应性质研究

研究了氮上取代基为1-金刚烷基的苯基硼桥联三氮杂环卡宾配体在铁促进的氮气活化转化反应中的应用.通过苯基硼桥联三氮杂环卡宾亚铁氯化物[PhB（AdIm）₃FeCl]（1）在氮气氛下与KC₈反应合成了一价铁分子氮配合物[PhB（AdIm）₃Fe（N₂）]（2）.进一步通过2与KC₈和18-C-6的反应合成了零价铁分子氮配合物[K（18-C-6）（THF）]-[PhB（AdIm）₃Fe（N₂）]（4）.这些配合物均通过核磁共振、紫外吸收光谱、红外光谱、元素分析等表征,其中配合物2和4的结构经单晶X射线衍射表征确定.配合物2和4的N-N伸缩振动频率分别为1928和1807 cm^－1,均为同价态铁末端分子氮配合物最低值.在过量KC₈和Me₃SiCl存在下,配合物1,2和4均可催化N₂的还原硅基化反应,生成N（SiMe₃）₃.催化体系的TON可达87.     

基于100%可再生聚三亚甲基醚二元醇聚氨酯水凝胶的合成与性能

采用100%可再生聚三亚甲基醚(PO3G)和聚乙二醇等与1,6-己基二异氰酸酯(HDI)反应合成了不同PO3G含量的聚氨酯(PU)水凝胶。利用傅里叶转变红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热(DSC)、动态热机械分析(DMA)、流变仪、扫描电镜(SEM)和力学性能测试等手段研究了PO3G含量对PU水凝胶结构与性能的影响。结果表明:随着PO3G质量分数的降低,PU的玻璃化转变温度升高,PU软段的结晶能力提高,PU的吸水溶胀度增加,初级溶胀行为由Fickian扩散转向non-Fickian扩散,PU水凝胶的储能模量和损耗模量均降低。随着PO3G质量分数增加,PU及其水凝胶的拉伸强度均显著增加。     

β晶相聚丙烯的研究——Ⅲ. 乙丙嵌段共聚物

乙丙嵌段共聚物中的丙烯链段在β晶型成核剂存在下,可在20—140℃结晶成高纯度的β晶型。研究了结晶温度对试样中β晶型的相对含量及试样熔融行为的影响。发现依赖于结晶温度、形成了二类β晶型。在20—100℃淬火形成的β晶型、熔融后会重结晶成稳定的β晶型,在高于100℃结晶则形成稳定的β晶型。研究了β晶型试样的力学性质,发现其屈服强度低于而抗冲强度高于α晶型试样。     

Au/CeO2中强金属-载体相互作用的形貌效应

以Au/CeO₂为研究对象,通过构建不同形貌的CeO₂载体来研究强金属-载体相互作用（SMSI）的形貌效应。分别以纳米立方块和纳米棒作为载体,通过高分辨（扫描）透射电子显微、光电子能谱、氢程序升温还原等一系列表征方法揭示了CeO₂纳米立方块表面更易发生质量传输并形成CeO_2-x包覆层。此包覆层大幅抑制了催化剂对小分子气体的吸附能力,并减少了催化活性位点的暴露,对探针反应（丁二烯选择性催化加氢）的催化活性影响显著。以上研究结果表明CeO₂纳米立方块比CeO₂纳米棒更易构建SMSI体系。     

计算材料学在高分子材料领域的研究进展与发展趋势

随着科技发展,计算机软硬件技术的提高大大增强了大规模并行运算的效率,使得科学家能够以相对廉价的方式调用大量算力解析高自由度体系的运行机制,为设计新的材料结构与性能提供了新思路.作为材料基因工程(materials genome engineering,MG)数据驱动研发体系的核心部分,计算材料学(computational materials science)为多项尖端领域的材料研发提供了巨大的助力,新材料的多元化程度超过了任何一个历史时期.本文综述了自2011年材料基因组计划(Materials Genome Initiative, MGI)发布以来,国内外学者利用计算材料学在高分子材料方面的研究进展,包括高性能弹性体材料、光学高分子材料、能源高分子材料、导热高分子材料和生物医用高分子材料.与此同时,阐述了计算材料学未来发展趋势与面临的挑战,期望为高分子材料基因组的发展方向提供指导.     

单一模板线性多胺一步合成多级孔ZSM-5沸石微球

线性多胺模板剂(二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)、四乙烯五胺(TEPA))作为单一模板合成了均匀的10-15 μm的多级孔沸石ZSM-5微球. 实验发现, 在水热过程中, 50 nm纳米的沸石晶体粒子自发地堆积成微球, 并且这些微球具有较大的介孔体积, 在傅-克烷基化反应中具有高的催化活性. 同时,我们发现线性多胺起到了模板剂和空隙填充剂的多重功能,这点明显不同于以前我们报道的线性二胺作为模板剂在合成ZSM-5沸石时,主要是起模板剂的作用.     

以氨水做碱源胶态晶种导向法合成小晶粒TS-1分子筛

TS-1分子筛具有MFI拓扑结构,因其独特的择形选择性和优异的催化氧化能力而广受关注.最早报道的TS-1合成方法采用大量四丙基氢氧化铵(TPAOH)作为有机结构导向剂, TPAOH价格昂贵,制约着TS-1分子筛大规模应用.开发廉价、环境友好的合成工艺是TS-1分子筛合成领域的重要课题.以价格相对较低的四丙基溴化铵(TPABr)代替TPAOH做有机结构导向剂,以氨水为碱源可合成TS-1分子筛,但产物晶粒尺寸远远大于以TPAOH做模板的合成结果,影响TS-1分子筛的传质和催化性能.因此,人们对该法进行了改进,选用有机胺作为碱源, TPABr为结构导向剂合成TS-1分子筛,但始终未能将其晶粒尺寸降至1μm以下.在合成体系中引入预先合成的TS-1分子筛或TS-1胶态前驱体作为晶种可以促进成核,缩短成核诱导期,有利于获得小晶粒尺寸的TS-1分子筛.此类方法往往需要辅助以大量有机胺等结构导向剂;胶态TS-1前驱体的制备需要特别小心以保证晶种中Ti的四配位状态,通常需要经历低温水解钛酸四丁酯(TBOT)和高温加热除醇等繁琐步骤.而胶态纯硅silicalite-1制备则相对简单,且已广泛用于导向合成同样具有MFI结构的ZSM-5沸石,但目前鲜有以silicalite-1做晶种合成TS-1分子筛的报道.基于此,本文以纯硅胶态silicalite-1为晶种,以氨水做碱源,辅助以少量TPABr做导向剂,合成了小晶粒TS-1分子筛,并以正己烯环氧化和环己酮氨肟化做探针反应考察了所得TS-1分子筛的催化氧化性能. X射线衍射结果表明,当晶种中SiO2占合成体系中SiO2的10 wt%(晶种引入TPAOH, TPAOH/SiO2=0.35),加入TPABr (TPABr/SiO2=0.03)做辅助结构导向剂,即合成体系中总(TPAOH+TPABr)/SiO2摩尔比低至0.07时,所得样品依然具有良好的结晶度.扫描电镜照片观察不到无定形物存在;晶种中SiO2占合成体系中SiO2的10 wt%时,所得TS-1晶粒尺寸约为250 nm ×150 nm ×50 nm;其他条件不变,胶态晶种用量增加到15 wt%时,初级晶粒尺寸基本保持不变,晶粒-晶粒之间交叉生长,形成孪生形貌;继续增加胶态晶种用量至20 wt%时,晶粒尺寸下降至仅100 nm左右;而用20 wt%胶态晶种所含相同量的TPAOH来代替胶态晶种,得到样品呈近10μm的大块状.与之对应的是,胶态silicalite-1晶种导向得到的小晶粒TS-1分子筛具有比直接用TPAOH得到的大块状样品更大的外比表面积和堆积孔体积.分析结果显示所得TS-1分子筛的体相TiO2/SiO2比在41–43.红外光谱和紫外可见光谱结果表明,胶态晶种导向法所得TS-1分子筛中的Ti主要以四配位状态存在,而直接用TPAOH合成的大块状样品则呈现显著骨架外Ti吸收峰,说明胶态晶种有助于Ti物种进入分子筛骨架.在催化正己烯环氧化反应时,用胶态silicalite-1晶种导向得到的小晶粒TS-1分子筛表现出与大块状TS-1相似的催化性能;而以环己酮氨肟化做探针反应时,小晶粒TS-1分子筛因具有外比表面积大和扩散路径短等优点而表现出远远高于大块状TS-1分子筛的催化活性.但与文献报道的相同SiO2/TiO2比的TS-1分子筛比较,本文所得小晶粒TS-1分子筛催化正己烯环氧化的活性略差.提高该小晶粒TS-1分子筛正己烯环氧化活性和建立构-效关系是下一步工作的重点.