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锰电解用节能阳极及电解液净化的研究进展

昆明理工大学学报(自然科学版) 2024年第3期 20-33页

作者：陈步明李海正江城郭俊高超何亚鹏黄惠郭忠诚徐瑞东昆明理工大学冶金与能源工程学院云南省冶金电极材料工程技术研究中心昆明理工恒达科技股份有限公司

在金属锰的冶炼过程中，90%以上的锰是由湿法冶金技术提取的，而阳极材料和净化电解液是影响锰电积能耗、电效和品质的最重要因素之一.目前广泛用于锰电积的铅银合金阳极板存在强度低、易变形和在含F-、Cl-电解液中耐腐蚀性差等缺点.因... 详细信息

在金属锰的冶炼过程中，90%以上的锰是由湿法冶金技术提取的，而阳极材料和净化电解液是影响锰电积能耗、电效和品质的最重要因素之一.目前广泛用于锰电积的铅银合金阳极板存在强度低、易变形和在含F-、Cl-电解液中耐腐蚀性差等缺点.因此怎样在锰电积中降低能耗和提高阴极产品品质是当今研究的热点.本文首先综述了硫酸盐体系和氯化盐体系阳极的性能变化状态，重点阐述了锰电解液的净化除杂方法.在硫酸体系中，通过向铅合金中掺杂Ag、Sn、Sb、Ca、La等元素可抑制铅溶解，同时提高耐蚀性和电催化活性，采用栅栏型结构3DAl/Sn棒Pb-0.75%Ag/F-β-PbO2阳极板的槽电压可降低53 mV、电流效率增加3.09%.氯化物体系大多使用的阳极是碳及石墨、二氧化铅和RuO2型氧化物，非晶态氧化物阳极如Ti/IrO2/Mn1-xMoxO2+x因表面呈纳米晶粒且具有极细小的裂纹，具有高催化活性和高耐久性成为研究的热点.在同等条件下，氯化物体系的电流效率比硫酸盐体系高出5%～6%.然后介绍了锰电解液的净化，包含硫化物沉淀法、氢氧化物沉淀法、离子交换法等除杂方式的原理及优缺点.虽然离子交换法成本较高，但处理能力高、去除效率高、动力学快.因此，开发新型节能阳极和选择合适电解液除杂流程并合理控制除杂成本，对锰电积节能降耗和提高阴极锰的纯度至关重要.最后，对电解锰发展方向进行了展望.

关键词：电解锰阳极材料电解液除杂高纯锰

冀北攻坚造林区樟子松幼树叶片功能性状对微地形的响应

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温带林业研究 2024年第2期7卷 10-16页

作者：赵浩然郭忠诚张菲张贺祥邓婷刘强河北农业大学林学院河北保定071000 河北省塞罕坝机械林场河北承德067000

【目的】探究冀北山区干旱石质阳坡不同地形对于樟子松幼树叶片功能性状的影响。【方法】以我国北方沙地造林常见树种人工樟子松幼龄林为研究对象,采用样地布设和植被调查的方法,通过方差分析对比幼树的叶面积(LA)、叶长(LL)、叶宽(LW)... 详细信息

【目的】探究冀北山区干旱石质阳坡不同地形对于樟子松幼树叶片功能性状的影响。【方法】以我国北方沙地造林常见树种人工樟子松幼龄林为研究对象,采用样地布设和植被调查的方法,通过方差分析对比幼树的叶面积(LA)、叶长(LL)、叶宽(LW)、叶曲率(LC)、比叶面积(SLA)、全氮(N)、全磷(P)、全钾(K)、全碳(C)九种叶片功能性状在不同坡度和坡位的差异。【结果】(1)在叶片外部形态方面,平地LL和SLA比坡地显著高出15.25%和5.52%。在叶片养分方面,除C之外,其余养分指标在平地和坡地之间均呈现出显著差异。其中,平地的N、P和K比坡地分别显著高出3.76%、31.14%和9.11%。(2)对于不同坡度,除了LC之外,其余均存在显著差异。LA和LL均表现为陡坡最高,陡坡比中坡平均分别高出20.8%和14.9%;LW表现为缓坡数值最大,分别比陡坡和中坡高出8.9%和5.3%;SLA表现为缓坡和中坡显著比陡坡高出8.6%和8.5%。叶片养分方面全氮含量(N)和全钾含量(K)随着坡度的增加表现出显著下降的趋势,全磷含量(P)则相反,中坡和陡坡显著比缓坡高出31.3%和30.2%。(3)叶片功能性状综合得分排序表明中坡和缓坡地形对樟子松幼树叶片的功能发育有正向促进作用,而陡坡则不利于叶片发育。【结论】本研究综合分析了樟子松幼树叶片功能性状对微地形的响应表现,对集成和优化困难立地植被恢复技术提供一定理论基础。

关键词：冀北山区樟子松外部形态叶片养分微地形

水热法制备杂化型MoO_3/CeO_2复合催化剂的电化学性能及表面结构

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无机材料学报 2012年第9期27卷 939-944页

作者：黄惠郭忠诚昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 昆明理工恒达科技有限公司昆明650106

以CeO2为载体和钼酸铵为原料,在70℃下,采用水热法制备了MoO3含量分别为0、5wt%、7.5wt%、10wt%、12.5wt%、15wt%和20wt%的杂化型MoO3/CeO2复合催化剂.采用X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描... 详细信息

以CeO2为载体和钼酸铵为原料,在70℃下,采用水热法制备了MoO3含量分别为0、5wt%、7.5wt%、10wt%、12.5wt%、15wt%和20wt%的杂化型MoO3/CeO2复合催化剂.采用X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)等对所制备催化剂的结构、形貌以及表层MoO3与CeO2之间的相互作用进行分析;并以硫酸溶液水电解为目标反应,对杂化材料进行了电催化活性测试,考察MoO3含量对复合催化剂反应活性的影响.结果表明,杂化型MoO3/CeO2催化剂的电催化活性明显优于纯CeO2,当MoO3的质量含量为12.5wt%时,所制备复合催化剂的电催化活性和导电性较佳.活性提高的主要原因是MoO3在CeO2表面上的单层分散阈值在12.5wt%～15wt%之间,MoO3通过Mo O Ce化学键而牢固结合在CeO2表面,改善了杂化型MoO3/CeO2复合催化剂的表面性能.

关键词：水热法三氧化钼二氧化铈杂化催化活性

化学-电化学协同反应制备电子级超细铜粉的研究

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稀有金属材料与工程 2023年第1期52卷 300-307页

作者：方亚超杨聪庆黄惠潘明熙何亚鹏陈步明郭忠诚昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093 昆明高聚科技有限公司云南昆明650106

中国电解法生产铜粉粒径分布一般在30μm以上,且所得铜粉大部分集中在附加值低的中低端领域,无法满足电子信息领域的更高要求。本研究采用化学-电化学协同反应制备电子级超细铜粉,探讨了化学反应时间、电流密度和阴极成分等对铜粉的粒... 详细信息

中国电解法生产铜粉粒径分布一般在30μm以上,且所得铜粉大部分集中在附加值低的中低端领域,无法满足电子信息领域的更高要求。本研究采用化学-电化学协同反应制备电子级超细铜粉,探讨了化学反应时间、电流密度和阴极成分等对铜粉的粒度、形貌以及结构等影响。结果表明:随着化学反应时间延长,铜粉粒度逐渐增大,树枝状逐渐密实;随着电流密度增加,铜粉粒度逐渐减小,呈分散较好的树枝状。确定较佳工艺条件为:化学反应时间为1 min,电流密度为300 A·m^(-2),Al阴极。在此工艺条件下可得到平均粒度为6.44μm,松装密度0.828 g·cm^(-3),分散性较好的树枝状超细铜粉。也进一步探明了化学-电化学的协同反应机制是置换反应预先生成晶核,电化学沉积在晶核上原位生长形成树枝状晶体。

关键词：电解铜粉置换反应超细铜粉树枝状化学-电化学协同机制

掺硼金刚石阳极电催化降解新兴抗生素类污染物研究进展

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化工进展 2022年第12期41卷 6615-6626页

作者：翟重渊赵丹荻何亚鹏黄惠陈步明郭忠诚昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093 云南省冶金电极材料工程技术中心云南昆明650106 昆明理工恒达科技股份有限公司云南昆明650106

抗生素类药物是目前水环境中出现的一类新兴有机污染物,具有难自然降解、环境刺激性、生物毒性及耐药性等特点,高效去除抗生素类污染物是近年来环境工作者重点探讨的内容。掺硼金刚石(boron-doped diamond,BDD)电极由于自身优异的物理... 详细信息

抗生素类药物是目前水环境中出现的一类新兴有机污染物,具有难自然降解、环境刺激性、生物毒性及耐药性等特点,高效去除抗生素类污染物是近年来环境工作者重点探讨的内容。掺硼金刚石(boron-doped diamond,BDD)电极由于自身优异的物理和化学性质,被认作为目前电催化氧化水中有机污染物最为理想高效的阳极材料,但关于BDD阳极在新兴抗生素类污染物的研究情况尚未进行及时的总结。本文首先论述了BDD阳极在电催化氧化有机污染物的降解过程和基于强氧化性物种的电催化氧化机理,进而分析了BDD阳极在电催化降解水中新兴抗生素类污染物的研究进展,探讨了影响抗生素类污染物电催化降解过程的关键影响因素,总结了BDD阳极材料的开发情况,同时,总结了以BDD阳极电催化氧化为基础发展而来的其他水处理联合方法,最后,进一步展望了BDD阳极在未来电催化降解抗生素类污染物存在的问题及未来的重点发展方向。

关键词：掺硼金刚石电催化氧化抗生素类污染物降解机理过程动力学

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锂离子电池富锂正极材料的包覆改性研究进展

工程科学学报 2022年第3期44卷 367-379页

作者：杨溢何亚鹏张盼盼郭忠诚黄惠昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 云南省冶金电极材料工程技术研究中心昆明650106 昆明理工恒达科技股份有限公司昆明650106

随着新能源汽车及储能行业的快速发展,传统正极材料难以满足人们对电池高能量、高密度锂电池的要求.富含Li和Mn的层状氧化物xLi_(2)MnO_(3)·(1–x)LiMO_(2)(M=Ni,Mn,Co),其高比容量可超过250 mA·h·g^(–1),有希望成为下一代锂离子电... 详细信息

随着新能源汽车及储能行业的快速发展,传统正极材料难以满足人们对电池高能量、高密度锂电池的要求.富含Li和Mn的层状氧化物xLi_(2)MnO_(3)·(1–x)LiMO_(2)(M=Ni,Mn,Co),其高比容量可超过250 mA·h·g^(–1),有希望成为下一代锂离子电池最理想的正极材料.但是,富锂材料仍存在首次循环不可逆容量高、循环性能差和倍率容量低等问题,为解决这些问题,本文阐述了富锂正极材料的结构和电化学反应之间的构效关系,讨论了金属氧化物、金属氟化物、碳、导电聚合物和锂离子导体等涂层材料对富锂正极材料电化学性能的影响规律及作用机理,同时还对以上涂层在富锂正极材料中应用的优缺点进行了总结.最后,对锂离子电池富锂正极材料的包覆改性的未来发展发现作出展望.

关键词：锂离子电池富锂材料包覆改性倍率性能循环稳定性

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合成聚苯胺/碳化钨复合材料及聚合机理探讨

高分子学报 2010年第10期20卷 1180-1185页

作者：黄惠郭忠诚昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093

采用在原位聚合苯胺的反应介质中分散碳化钨(WC)的方法制备了掺杂聚苯胺/碳化钨(PANI/WC)复合物,并研究了苯胺在WC表面的聚合机理.通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)对复合物... 详细信息

采用在原位聚合苯胺的反应介质中分散碳化钨(WC)的方法制备了掺杂聚苯胺/碳化钨(PANI/WC)复合物,并研究了苯胺在WC表面的聚合机理.通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)对复合物进行了表征.结果表明,苯胺的聚合倾向于在WC颗粒表面进行,形成了PANI包覆WC的复合材料;WC粒子与PANI大分子之间存在强的相互作用,并且复合前后WC的晶型并未发生变化,WC的存在导致红外光谱有明显的蓝移现象,复合后在3446 cm-1处的红外吸收峰变得很弱;在拉曼光谱中,代表醌环C N键的伸缩振动峰红移了9 cm-1,并且强度也有很大程度提高.说明PANI与WC之间有化学键的作用,它们之间的化学键作用发生在C N键的N原子上.聚合反应优先在WC粒子表面进行,生成PANI包覆结构,并提出了PANI/WC复合物的形成机制.

关键词：聚苯胺碳化钨复合材料包覆聚合机理

太阳能电池正极浆料用超细Cu/Ag核壳金属粉制备

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稀有金属材料与工程 2014年第2期43卷 490-494页

作者：黄惠周继禹付仁春郭忠诚昆明理工大学云南昆明650093 第七零五研究所昆明分部云南昆明650118

反应体系中引入强还原剂抗坏血酸,通过反应条件抑制置换反应,使EDTA银络合溶液优先发生液相还原反应,制备了Cu/Ag核壳金属粉。采用XRD、SEM、EDS、TGA和激光粒度仪等分析手段对所得核壳金属粉的晶相组成、形貌、粒度分布及含量进行分析... 详细信息

反应体系中引入强还原剂抗坏血酸,通过反应条件抑制置换反应,使EDTA银络合溶液优先发生液相还原反应,制备了Cu/Ag核壳金属粉。采用XRD、SEM、EDS、TGA和激光粒度仪等分析手段对所得核壳金属粉的晶相组成、形貌、粒度分布及含量进行分析。结果表明:抗坏血酸还原法经过一次包覆后,在纳米级Cu粉的表面得到包覆完整的Ag层。本工艺得到Cu/30%Ag(质量分数)核壳粉末具有良好的抗氧化性和热稳定性。并将所得Cu/30%Ag核壳金属粉调制成太阳能电池用浆料,通过丝网印刷在硅片上并烧结,用四探针测试仪测得烧结膜的方阻为12.35 mΩ/□,可满足太阳能电池的电性能要求。

关键词：银包铜粉抗坏血酸太阳能电池液相还原抗氧化性

热处理对大变形量Zn-1.65Cu-0.15Ti合金的组织和性能的影响

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材料导报 2022年第23期36卷 114-120页

作者：徐英卓王秀凯常麟晖陈步明黄惠何亚鹏郭忠诚昆明理工大学冶金与能源工程学院云南省冶金电极材料工程技术研究中心昆明理工恒达科技股份有限公司

本实验采用中频感应熔炼炉制备锌铜钛合金，通过热轧工艺制备了变形Zn-Cu-Ti合金。首先分析了合金的显微组织和拉伸性能随着变形量的变化，发现随着变形量的增加金相组织变得越来越不明显，轧制的方向越来越清晰。96.7%变形量的合金延... 详细信息

本实验采用中频感应熔炼炉制备锌铜钛合金，通过热轧工艺制备了变形Zn-Cu-Ti合金。首先分析了合金的显微组织和拉伸性能随着变形量的变化，发现随着变形量的增加金相组织变得越来越不明显，轧制的方向越来越清晰。96.7%变形量的合金延伸率最高，可达到54.7%。通过电化学分析发现，合金变形量越大，合金板材的耐蚀性越好。接着进一步研究了不同的热处理温度和时间对合金力学性能以及微观组织的影响。合金在210℃经过热处理，硬度从46HV提高至73HV,在温度稍低时，150～180℃区间内硬度增大的趋势更明显。高温热处理有利于合金抗拉强度的提高，在240℃下热处理保温2 h,抗拉强度和延伸率分别提高约29%、20%。

关键词：锌铜钛合金力学性能热处理微观结构电化学性能