MXenes的制备及其在环境领域的应用

MXenes是一类新型的二维过渡金属碳/氮化物或碳氮化物,是由Mn₊₁AXn相物质(MAX相)通过剥离而得到的单层或薄层纳米片。独特的二维层状结构、较大的比表面积以及出色的导电性、机械稳定性和磁性等性能,使MXenes迅速成为研究热点,并已广泛应用于储能、催化、吸附等众多领域。本文总结介绍了二维材料MXenes的制备方法,并重点综述其近年来在环境领域的应用研究进展,如吸附重金属、吸附放射性金属、吸附有机物、二氧化碳的选择性吸附、光催化、电催化、膜分离、传感器、生物活性、电磁吸收与屏蔽等进行了总结与回顾,最后对现阶段存在的问题和未来发展进行了分析。     

电催化氧化制备2,5-呋喃二甲酸

在第75届联合国大会上,我国承诺力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。主要由光合作用产生的生物质将在双碳目标中扮演重要角色,通过高效转化可衍生出一系列替代化石产品的高值化学品。其中,2,5-呋喃二甲酸(FDCA)由于具有与石油基对苯二甲酸(TPA)相似的共轭碳环和二酸结构,可替代TPA用于合成热稳定性能、气体阻隔性能更优的生物基呋喃聚酯,大幅降低聚酯行业对化石资源的严重依赖。此外,FDCA在医药、香料、金属配位化学方面也有广泛应用,从而被认为是12种最具潜力的生物基平台化合物之一。FDCA通常可由5-羟甲基糠醛(HMF)通过催化氧化进行合成。相比于需要贵金属催化剂、高温和高压条件、以化学势作为驱动力的传统热催化方法,电催化氧化采用电极电势作为主要驱动力,是更为绿色和高效的新颖合成方法。本综述对电催化氧化制备FDCA反应所用的贵金属、过渡金属和非金属催化剂进行了总结与分析,梳理了催化剂设计和反应机理的研究脉络,并指出了该领域发展所面临的挑战与机遇。     

二维纳米材料的改性及其环境污染物治理方面的应用

二维纳米材料是一类具有类似二维平面形态,且厚度在纳米级甚至数个原子层的材料,其种类繁多并且具有很多与体相材料不同的物化性质,在众多领域受到了广泛关注。二维纳米材料在催化降解、吸脱附、过滤、传感检测等领域具有可观的应用潜力,还可用于环境污染的防治。通过形貌、元素、基团、缺陷的修饰、改性和材料合成等策略可以调控二维纳米材料的性质,从而研发新的材料体系或者改善二维纳米材料的性能。本文首先归纳了二维纳米材料的种类,并重点阐述了各种改性策略的作用及研究现状,以及改性的二维纳米材料在治理水体污染、大气污染和污染物检测等方面的应用,为二维纳米材料在环境治理领域的发展现状作了系统介绍和展望。     

石墨基液流电池复合双极板

液流电池是一种安全性高、使用寿命长、可扩展的大规模储能系统,可以协助电网调峰储能,提高能源利用率,发展前景广阔。双极板是液流电池的重要组成部分。功能上起到了分隔、串联电池、传导电流、为电堆提供结构支撑等作用。从成本构成角度看,双极板的价格占电堆成本的比重也较大。开发高性能、低成本的双极板对加快液流电池的商业化应用具有重要意义,也是目前业界的迫切需求。虽然文献上报道了许多针对液流电池双极板开发的工作,但是目前高性能、低成本的液流电池双极板产品仍无法充分满足市场需求。本文着重介绍了石墨基复合双极板的研究现状,介绍了材料选择、工艺流程对关键性能的影响,对相关工作进行了评述,并为液流电池双极板的开发提出了建议。     

负载型光催化材料CeO2-TiO2/SiO2的表面结构与光响应性能

采用表面改性法制备了负载型光催化材料CeO2-TiO2/SiO2,并用X射线衍射,比表面积测定,红外光谱,程序升温还原和紫外可见漫反射光谱技术对固体材料的结构和光响应性能进行了表征.结果表明,CeO2与TiO2在材料表面存在相互修饰作用,CeO2能拓展TiO2的光响应范围,使TiO2吸光区域由紫外拓宽至可见光区,从而提高材料的光能利用率;Ti4 可以进入CeO2晶格,形成Ce-O-Ti键合,使得Ti4 平均配位数增加,同时提高了CeO2体相晶格氧的活性;TiO2有助于提高CeO2在载体表面的分散程度,减小CeO2的微晶尺寸,提高固体材料的能隙值和氧化还原能力.     

1,3-二氧戊环基LiCF3SO3电解液对锂硫电池正极材料单质硫的电化学性能影响

测试了二元和多元溶剂组分的1,3-二氧戊环基LiCF3SO3电解液的粘度、离子电导率和单质硫的溶解度. 研究结果表明, 由较强的给电子能力溶剂组成的低粘度电解液较容易提高单质硫的氧化还原反应活性和可逆性能, 有利于提高单质硫在2.10 V附近的低放电平台电位和放电比容量. DOL-DME LiCF3SO3电解液能够较好地改善单质硫电极的表面钝化层结构, 促进电活性物质离子扩散和降低界面电荷传递阻抗, 从而表现出很好的放电倍率特性. 在室温下充放电流密度分别为0.1和0.2 mA/cm2时, 单质硫的首次放电比容量为792 mA·h/g, 第29次放电比容量达到412 mA·h/g.     

孔壁部分有序化的介孔二氧化硅材料的合成与表征

采用一种“改进的二次晶化”的方法处理介孔二氧化硅SBA-15. 用X射线衍射(XRD)、 透射电镜(TEM)、 电子衍射(ED)、 红外光谱(FTIR)以及固体核磁共振(NMR)等多种技术对样品进行了表征.　结果表明， 在所得样品的孔壁中, 原子的排列方式与普通介孔二氧化硅材料的孔壁不同， 显示一定程度的有序性. 同时, 高度有序的介孔结构得到很好的保持, 且样品的水热稳定性大幅度提高.     

高比表面积活性炭的制备及其储氢性能的研究进展

简要分析各种储氢材料和技术的基础上,重点介绍了高比表面积活性炭的制备方法,目前最常用的活化方法是以氢氧化钾为活化剂的化学活化法;并总结了近年来前人在高比表面积活性炭储氢方面的研究结果,同时简要分析了高比表面积活性炭储氢机理方面的研究进展.     

正交相MoO3的制备、表征及其电化学嵌锂性质

用化学沉淀-水热法在较低的温度下制备了片状正交相MoO3,由XRD、FT-IR、XPS和SEM表征了产物的相态、结构、成分和形貌。电化学测试表明,在0.1mA.cm-2的电流密度和1.2~3.5V电压范围,其初始放电容量为663mA.h.g-1,有望成为理想的锂离子插层材料。     

可降解磷酸酯聚合物的合成与应用研究进展

磷酸酯类聚合物在自然界中可以降解,是环境友好的化学品.其中,分子量高的聚磷酸酯近年来在医药、塑料助剂等方面有广泛应用,分子量相对较低的磷酸酯类聚合物在饲料、表面活性剂等方面很重要.按用途的不同,综述了可降解磷酸酯聚合物的合成与应用近况.