中国化学会第十四届胶体与界面化学会议

2013年7月21-25日,长春会议主题:研讨胶体与界面化学的最新前沿问题和发展前景及其在科学和技术领域中的作用会议内容及范围:(1)表面/界面与纳米结构材料;(2)溶液中的聚集与分子组装;(3)软物质与超分子组织化体系;(4)胶体分散与多组分体系;(5)胶体与界面化学中的理论问题;(6)胶体与界面化学技术、应用与产品     

SiO2纳米颗粒与聚氧乙烯对Pickering乳液的协同稳定作用简

研究了聚氧乙烯(PEO)与SiO2纳米颗粒对水/二甲苯体系Pickering乳液的协同稳定作用. 实验发现,PEO的存在减小了乳液液滴的平均直径,抑制了乳液的相反转,有效阻止了乳液的熟化,使乳液具有更好的稳定性. 进一步对纳米颗粒膜的流变性质进行研究,结果表明,PEO高分子促进了纳米颗粒形成更大尺寸的聚集结构,提高了其在界面上的吸附性,增强了颗粒膜的力学性能,在较小颗粒用量条件下使得Gibbs稳定性判据得到满足.     

基于离子液体的超级电容在3 V及65 oC老化条件下的铝碳界面效应

相比于传统乙腈电解液体系的超级电容器,离子液体基超级电容器具有工作窗口电压高,能量密度大,不可燃等优点,适用于碳中和时代清洁但不稳定电力领域的大规模储能。然而,目前的工作主要集中在对纽扣型离子液体-超级电容器的研究上,有关软包式离子液体-超级电容器的长循环寿命评测的报道较少。构建可靠的超级电容器用于长时间测试或在高温下开展加速老化测试,应考虑集流体/电极界面的良好接触,以最小化电荷转移电阻。本文以包覆不同碳层的泡沫铝为集流体,研究了超级电容器新系统中的碳-铝界面效应。通过环氧树脂薄膜碳化得到的均匀无定形碳层,相比通过PVDF粘附石墨烯碳层,赋予了铝相和碳相更强的相互作用。此外,为了充分挖掘大离子尺寸的离子液体电解液的潜力,本文采用介孔碳电极实现离子在介孔间的快速扩散。因此,本工作首次制备了由介孔碳电极、离子液体电解液和覆碳三维泡沫铝集流体组成的新结构软包式超级电容器。以自制的容量为37 F的不同软包式超级电容器件,通过3 V、65 ^oC、500 h加速老化试验,研究了其时间依赖性的电化学性能,包括CV测试、恒流充放电测试、电容值、接触电阻、电化学阻抗谱等。相比石墨烯包覆的泡沫铝基器件,无定形碳层包覆的泡沫铝基器件表现出更高的电容保持率。此外,我们还对ESR进行了等效电路拟合,并深入分析了接触电阻、电荷转移电阻、韦伯电阻,研究了C-Al界面对高能量密度超级电容器的高性能和稳定性的影响。500小时老化测试前后的极片表征证实了上述结果。高温、高压条件使粘附石墨烯碳层的泡沫铝界面结构不可靠。而泡沫铝表面原位包覆的碳层在老化过程中表现出较强的相互作用和稳定的结构。这些坚实的数据为面向高能量密度、高功率密度和长循环寿命,进一步优化高窗口电压超级电容器提供了充足的信息。     

用纳米羟基磷灰石@多孔碳构建锂硫电池高效反应界面

由于正极活性物质硫具有能量密度高、成本低廉和储量丰富等优点,锂硫（Li-S）电池受到了人们的极大关注。然而,锂硫电池充放电过程中产生的多硫化锂的“穿梭效应”严重阻碍了其实用化进程。为了解决这个问题,本研究借助动物软骨的组成和结构特点,制备了纳米羟基磷灰石@多孔碳（nano-HA@CCPC）复合材料,并以此设计了面向正极的锂硫电池隔膜涂层。研究表明,纳米羟基磷灰石不仅对多硫化物具有吸附固定作用,并且对多硫化锂的转化具有催化作用,加快了多硫化锂的氧化还原动力学,有效地提升了活性物质硫的利用率。另外,软骨基碳复合材料的多孔结构形成了很好的导电网络,为电化学反应提供了优良的电子传导路径;也有利于电解液的浸润,加快了离子传输;碳的氮原子掺杂进一步限制了多硫化物的穿梭效应。因此,采用nano-HA@CCPC隔膜涂层的锂硫电池表现出较长的循环寿命、低的容量损失以及高的倍率性能。在0.5 C下,循环325次后,电池仍然能保持815 mAh·g^-1的放电比容量,并且每次的容量衰减率仅为0.051%。nano-HA@CCPC的设计制备将为锂硫电池的发展提供新材料。     

长庆油田石油磺酸盐中活性组分识别

石油磺酸盐中活性组分的识别对于磺化原料油的选择和磺酸盐产品界面活性的稳定具有重要的指导意义.开展石油磺酸盐关键活性物质结构的确定与活性检测研究,可以提升高品质石油磺酸盐生产的可控性.采用液相色谱制备技术,结合质谱分析和界面张力测试评价,从长庆石油磺酸盐样品中成功分离制备出了具有优异界面活性的关键活性组分.试验结果表明,其活性组分占总石油磺酸盐含量的7.3%,可以将油水界面张力快速降至超低(<1.0×10^(-3) mN/m),且具有广泛的油相普适性,对于正己烷~正十六烷油相以及多种油田来源原油,均可将油水界面张力降至超低.此外,活性组分以单磺酸盐为主,平均相对分子质量为414(不含Na^(+)),相对分子质量分布范围在380~450之间,主要组成是以多种同分异构体结构形式存在的十七烷基苯磺酸盐和十八烷基苯磺酸盐混合物.     

基于表界面反应及优化的锂金属电池研究进展

金属锂具有高理论比容量和低还原电位, 是锂电池阳极的理想材料之一. 但在长期循环充放电过程中, 金属锂因锂枝晶生长会导致出现界面恶化及能量损失严重等问题, 对锂金属电极与电解质表界面反应的优化是一个重要研究方向. 本文介绍了锂枝晶产生的危害, 从分析及抑制锂枝晶沉积两方面综合评述了为解决这一问题所采取的方法, 包括固态电解质界面形成机制和保护机理、 表面改性、 三维锂阳极和液态/固态电解质等方法, 总结了各种方法的优劣势, 并展望锂金属电池在能源领域的研究前景.     

SnO2表面卤化提高钙钛矿太阳能电池光伏性能

钙钛矿太阳能电池(PSCs)成为近几年来迅速发展的新型太阳能电池,其中将SnO₂纳米粒子层用作电子传输层(ETL)的钙钛矿太阳能电池器件得到了广泛的关注。SnO₂有着更低的制备温度,使其具备应用于柔性器件的潜力,但与钙钛矿层能级不匹配等问题限制着其发展。而在界面处加入钝化层,尤其是表面卤化的方法或可解决这一问题。本文综合研究了SnO₂表面卤化对钙钛矿太阳能电池光伏性能的影响,选用四丁基氯化铵(TBAC)、四丁基溴化铵(TBAB)和四丁基碘化铵(TBAI)三种钝化材料对SnO₂表面进行钝化处理,并对钝化材料溶液进行了浓度梯度研究。通过材料形貌、结构和光学性能表征以及电池器件性能测试分析等方法,证明了SnO₂表面卤化可提高钙钛矿层的质量和PSCs光伏性能,并从器件内部电荷传输动力学等角度解释了器件性能改善的原因。为进一步说明其性能改善的机理,采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法对材料表面性质进行了深入研究,从能量、结构、电荷密度、态密度、功函数等角度解释了表面卤化提高SnO₂/钙钛矿界面处电子传输特性的原因。实验和理论计算均表明TBAC对于SnO₂具有较好的钝化效果,并随着溶液浓度的提升钝化作用越明显。SnO₂表面卤化作用的深入研究不仅对提高电池器件性能具有实际意义,还能够帮助理解太阳能电池界面现象,为界面改性提供新的研究思路。     

卡波普改性纳米纤维基复合纳滤膜的结构与性能

以仿生胶黏剂卡波普(carbopol,CP)改性的聚丙烯腈(polyacrylonitrile,PAN)纳米纤维膜为基膜,以哌嗪和均苯三甲酰氯分别为水相单体和有机相单体采用界面聚合法制备得到一种功能阻隔层为聚哌嗪酰胺(polypiperazine-amide,PA)的纳米纤维基复合纳滤膜(PAN/CP/PA).傅里叶红外光谱表明CP凝胶中的羧基(—COOH)与PAN纳米纤维层中的氰基(—CN)形成氢键,同时与水相单体哌嗪上的仲胺基形成羧酸铵盐离子键(—COO-H2N+),使得复合纳滤膜各层之间相互作用增强.分别以卡波普改性前后的PAN纳米纤维膜为基膜,采用相同界面聚合工艺制备PAN/PA和PAN/CP/PA复合滤膜,其力学性能测试表明,CP凝胶的引入将PAN纳米纤维基膜与功能阻隔层之间有效黏合在一起,实现了复合膜结构的一体性,整体的断裂强度由15.1 MPa提高至24.2 MPa.对比2种复合膜的盐水过滤性能,PAN/CP/PA复合膜对二价硫酸盐的截留效果与PAN/PA复合膜保持一致,对硝酸盐类和MgCl2的截留效果明显优于PAN/PA复合膜,其缘由归因于CP凝胶层中含有大量的羧基增强了PAN/CP/PA复合纳滤膜荷负电性.同时,CP凝胶本身的亲水性使得PAN/CP/PA复合膜的平均过滤水通量(20.3 L/m2h)与PAN/PA复合膜的平均过滤水通量(20.9 L/m2h)相比基本保持不变.     

第二届东方胶化杯全国胶体与界面化学优秀青年学者奖评选通知

<正>宗旨为促进我国胶体与界面化学的发展,鼓励这一领域青年学者的创新进取,经研究决定自2013年起设立全国胶体与界面化学优秀青年学者奖,以表彰胶体与界面化学领域的青年优秀人才。申请资格与范围全国范围内各大学、科研机构内具有中国国籍的胶体与界面化学研究人员(不含博士后)均有资格申     

利用分子动力学方法铁素体-渗碳体相界面效应探究

珠光体是十分重要的组织结构,因此本文构建了含铁素体-渗碳体相界面的模型,并采用分子动力学模拟方法模拟纳米压入的过程。通过对模拟结果的力学性能和组织结构分析,探究了铁素体-渗碳体相界面效应。研究发现,距铁素体-渗碳体晶界不同距离（位置压入）,在压入最初阶段,压头载荷随着压头与晶界距离的增大而增大,当压入深度达到一定深度后,载荷随着距离的增大而减小。杨氏模量和最大剪切模量受压头尖端下方原子结构的直接影响,硬度受到结构完整性和类型的共同影响。铁素体-渗碳体相界面影响了纳米压入过程中位错形核、增殖和扩展,宏观表现为在相同压入深度下,不同压入位置压头载荷的差异。