基于废旧锂电池回收制备LixMO (x=0.79, 0.30, 0.08; M=Ni/Co/Mn)材料作为锂-氧气电池正极催化剂的电化学性能研究

锂-氧气电池因其超高的理论比容量而受到科研界的广泛关注, 但其存在较为严重的充放电极化和较差的循环稳定性等问题, 从而极大地限制其商业化进程. 因此设计出有效的正极催化剂是解决锂-氧气电池面临的这些棘手问题的必要手段. 通过对不同充电状态的废旧锂电池正极进行回收制得三种不同锂含量的多元金属氧化物Li_xMO (x=0.79, 0.30, 0.08; M=Ni/Co/Mn), 并分别用作锂-氧气电池正极催化剂. 系统研究了Li_xMO材料中锂含量及晶体结构对其电化学性能的影响. 电化学测试结果表明, 与Li_0.79MO和Li_0.08MO催化剂相比, 基于Li_0.30MO为正极催化剂的锂-氧气电池在电流密度100 mA•g^–1和限定容量800 mAh•g^–1的条件下具有较高的放电比容量(14655.9 mAh•g^–1)、较低的充电电压(3.83 V)和较高的能量转换效率(72.2%). 而且该电池体系在充放电循环140圈后充电终止电压仍低于4.3 V. 最终认为制得的Li_0.30MO材料具有优异的催化性能归因于其稳定的层状-岩盐相复合结构以及结构中富含的氧化镍相和氧空位之间的协同作用. 这些优点能够促进放电产物的可逆形成与分解, 从而提高锂-氧气电池循环性能.     

乙酸/氧气法高效合成取代卟啉

卟啉在结构上可视为是由4个吡咯类亚甲基的α-碳原子通过次甲基桥互联而形成的大分子杂环化合物,具有高度共轭结构。 随着卟啉与金属的配合物即金属卟啉的催化特性受到广泛关注,取代卟啉的高效合成日益显示出重要的学术和应用价值。 但是现有的丙酸法和乙酸/硝基苯法存在卟啉收率低、环境污染严重等问题,导致取代卟啉的成本居高不下,限制了其广泛应用。 本文利用乙酸/氧气法,在120 ℃下控制反应物浓度为0.24 mol/L,并在反应第一阶段(前30 min)通入氧气,得到四(4-溴苯基)卟啉(化合物d),产率高达53.8%。 该方法是高效合成取代卟啉的新方法,卟啉骨架形成和氧化两个反应同时进行,方法简单、绿色且收率高,有望大幅度降低取代卟啉的合成成本。     

多孔金属有机框架材料作为锂金属负极保护层助力长寿命锂氧气电池

在众多能源储存系统中,锂氧气电池以其高达3500 Wh·kg^-1的理论能量密度有望在性能上超越商用锂离子电池.然而,在电池充放电过程中,金属锂不可控的枝晶生长和严重的腐蚀问题极大地阻碍了锂氧气电池的发展.为了解决以上问题,制备了一种具有高比表面积、丰富孔道结构的金属有机框架材料（MOF-801）,并将其设计成金属锂负极的保护层应用在锂氧气电池中.在本工作中,成功合成了具有高达762.9 m²·g^-1比表面积,边长约为800 nm的立方体状纯净MOF-801材料.并且这种材料表现出对于有机电解液体系（四乙二醇二甲醚1 mol·L^-1三氟甲基磺酸锂）和强还原性的金属锂都具有很好的稳定性.得益于该材料丰富的孔道结构以及高比表面积,锂离子得以更均匀地分布在电极表面促进金属锂均匀沉积,有效避免了由于枝晶刺破隔膜而导致的短路甚至火灾事故.此外,MOF-801保护层本身的阻隔作用和材料捕捉水的特性可以帮助减少污染物质（水、氧气、强氧化性物质等）的穿梭效应带来的副反应,缓解锂氧气电池中金属锂负极的腐蚀情况.因此,将经过保护的金属锂组装成的对称电池进行测试,循环寿命长达800 h,同时充/放电过电势仅为0.023 V（未经保护的电池寿命仅为254 h,最终充/放电过电势高达5 V）,且循环阻抗大大降低,证明了这种策略有效地稳定了金属锂/电解液界面.将经过MOF材料保护的电极实际应用在锂氧气电池中,在限容量1000 mAh·g^-1,限电流500 mA·g^-1条件下,可以实现长达170圈的稳定长寿命的循环（是未经保护的电池寿命的2.88倍）.使用MOF-801保护层的锂氧气电池还表现出了高达8935 mAh·g^-1的高比容量.因此,本工作所报道的保护层策略为未来的碱金属空气电池负极保护领域提供了新颖的视角.     

啤酒发酵储罐间氧气探测报警器的作用及其检定

简要介绍便携式与固定式氧气探测报警器的区别及其在啤酒发酵储罐间的应用,列出了氧气探测报警器检定的主要技术指标。     

火焰位置可转换的气体燃烧演示器的制作和使用——介绍纯净氢气在氧气或氯气燃烧反应中的有趣实验

通常人们一提起气体的燃烧就自然会想到纯净的氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔等在空气或氧气中的燃烧。笔者为此设计了一套简易装置,则可用于演示“助燃性”气体在“可燃性”气体中燃烧的实验,它拓展了学生视野,培养了学习兴趣,对帮助学生正确认识“燃烧”起到了较好的作用。     

温度对碳膜内氮、氧渗透分离影响的非平衡模拟

采用双控体积巨正则系综分子动力学(DCV-GCMD)方法, 用二维狭缝代替传统的一维狭缝构建膜孔模型研究了温度对氮氧纯气体及其混合物在碳膜内的渗透特性, 探讨了氮氧分离机理. 提出了一种新的计算二元混合气体中各组分通量和分离系数的方法, 即模拟中引入迭代, 解决了前人忽略低压侧气体组成和压力影响的问题. 试验结果表明: 当氮氧以纯气体的形式分别透过碳膜时, 二者均遵循Knudsen扩散方式, 且低温下氮气具有较大的渗透性质; 而当二者以混合物的形式一起透过碳膜时, 低温下二者之间存在竞争吸附, 孔宽对气体的渗透影响显著, 尤其是膜孔较小的时候, 分子筛效应控制氮氧分离; 高温下吸附影响不显著.     

基于简单碰撞理论煤粉燃烧动力学模型的研究-PART Ⅲ:氧气可达比表面积

根据不同温度下氧分子平均自由程的大小,比较了小孔、中孔和大孔中三种扩散速率与煤焦表面燃烧速度的大小.研究表明2000 K以内,颗粒表面分子扩散速率比氧化反应速率大1个数量级以上,过度扩散速率不小于氧化速率.温度小于1200K时,燃烧速率比Knudsen扩散速率小1～5个数量级,扩散孔径小于15～28 nm,反应主要在内外表面进行;1200～1600K时,燃烧速率与Knudsen扩散速率相当,扩散临界孔径28～38 nm,反应在外表面及浅层内表面进行;温度1600K以上时,Knudsen扩散速率比燃烧速率小1个数量级,孔径38～50 nm以下内表面上碳的氧化速度受扩散控制.煤焦的氧化主要发生在Knudsen扩散临界孔径10～50 nm以上的氧气可达表面上.     

高温和高压对乙烷在氧气中爆炸极限影响的实验研究

获得高温、高压下可燃介质爆炸极限数值,对完善复杂工况下可燃介质燃爆安全理论、构建可燃介质爆炸防护技术提供支持。搭建了适用于开展高温、高压工况的20 L球形爆炸实验装置,测量了初始温度为20～270 ℃,初始压力为0.5～2.6 MPa下乙烷在氧气中的爆炸极限,分析温度、压力单因素对乙烷在氧气中的爆炸极限的影响以及温度和压力双因素的耦合影响。结果表明,随着初始压力和初始温度的提高,乙烷在氧气中的爆炸极限逐渐扩大。在温度小于140 ℃时,在高压和低压两种情况下,压力对乙烷爆炸上限的影响基本一致。在温度高于140 ℃时,压力的升高使乙烷爆炸上限升高,但其影响的效果逐渐减小。在初始压力小于1.6 MPa时,温度的升高使乙烷的爆炸上限升高,但其影响的效果变化很小。在压力大于1.6 MPa,温度高于140 ℃时,温度的升高使乙烷的爆炸上限升高,且其影响的效果逐渐增大。温度和压力的升高均使乙烷的爆炸下限降低,但其影响较小。初始温度和初始压力对乙烷在氧气中爆炸极限的耦合作用略小于两个因素作用的和,但大于单个因素的作用。通过拟合得到了C₂H₆/O₂爆炸极限随初始压力、初始温度变化的定量规律。     

中学化学常见化学反应——考前备忘录

化学反应是化学科学的主要研究对象,同时又是化学学科或理科综合高考的一个重要考点.如何深入地理解和掌握这一知识点是本文所要解决的主要问题.     

分子筛负载席夫碱钴配合物的制备及其催化氧气氧化环己烷

采用柔性配位法将双水杨醛叉乙二胺合钴(Cosalen)封装到了NaY分子筛的超笼中,采用FT-IR,UV-Vis,XRD,TG/DTA 和 BET比表面积及孔容分析对负载型配合物(Cosalen-NaY)进行了表征.在催化氧气氧化环己烷的反应过程中,Cosalen-NaY能有效地促进环己基过氧化物的分解,在0.85 MPa的氧压下,150 ℃反应3 h,环己烷的转化率达到13.4%,在反应体系中加入乙腈作溶剂,130 ℃下进行反应,环己烷的转化率提高到{28.3%.产物中环己醇、环己酮、己二酸的选择性明显高于Cosalen为催化剂的反应.催化剂回收实验表明Cosalen-NaY经过三次重复使用后,没有显著的活性组分流失,可以重复使用.