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Lignin-based materials for electrochemical energy storage devices

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Nano Materials Science 2023年第2期5卷 141-160页

作者： Huan Wang Fangbao Fu Ming Huang Yunhui Feng Dongxue Han yuebin xi Wenlong xiong Dongjie Yang Li Niu Guangzhou Key Laboratory of Sensing Materials&Devices School of Chemistry and Chemical EngineeringCollege of Physical EducationGuangzhou UniversityGuangzhouChina School of Chemistry and Chemical Engineering Guangdong Provincial Engineering Research Center for Green Fine ChemicalsSouth China University of TechnologyGuangzhou510640China School of Chemical and Biomedical Engineering Nanyang Technological University70 Nanyang Drive637457Singapore Key Laboratory of Pulp and Paper Science&Technology of Ministry of Education State Key Laboratory of Biobased Material and Green PapermakingQilu University of Technology(Shandong Academy of Sciences)Jinan250353China School of Chemical Engineering Zhengzhou UniversityZhengzhou450001China

Lignin is the most abundant aromatic polymer in nature,which is rich in a large number of benzene ring structures and active functional groups.The molecular structure of lignin has unique designability and controllability,and is a class of functional materials with great application prospects in energy storage and conversion.Here,this review firstly focuses on the concept,classification,and physicochemical property of lignin.Then,the application research of lignin in the field of electrochemical storage materials and devices are summarized,such as lignin-carbon materials and lignin-carbon composites in supercapacitors and secondary batteries.Finally,this review points out the bottlenecks that need to be solved urgently and the prospects for future research priorities.

关键词： Lignin Electrochemical storage Lignin-based carbon Supercapacitors Secondary batteries

Simultaneous integration of Fe clusters and NiFe dual single atoms in nitrogen-doped carbon for oxygen reduction reaction

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Nano Research 2024年第4期17卷 2291-2297页

作者： Jirong Bai yuebin Lian Yaoyao Deng Mei xiang Peng Xu Quanfa Zhou Yawen Tang Yaqiong Su Research Center of Secondary Resources and Environment School of Chemical Engineering and MaterialsChangzhou Institute of TechnologyChangzhou 213022China Jiangsu Key Laboratory of New Power Batteries School of Chemistry and Materials ScienceNanjing Normal UniversityNanjing 210023China School of Chemistry Engineering Research Center of Energy Storage Materials and Devices of Ministry of EducationNational Innovation Platform(Center)for Industry-Education Integration of Energy Storage TechnologyXi’an Jiaotong UniversityXi’an 710049China

Atomically-dispersed iron-based electrocatalysts are promising substitutes for noble metal electrocatalysts because of excellent performance in oxygen reduction reaction(ORR).Rationally modulating the local coordination environment of the Fe site and optimizing the binding energy of oxygen reduction intermediates are effective strategies to optimize ORR activity.Herein,we report a new method in which Ni is introduced to construct NiFe dual single atoms and iron nanoclusters loaded on the nitrogen-doped carbon with a highly porous structure.This design plays a synergistic role of dual single atoms and clusters,optimizes the 3d orbital and Fermi level of Fe,breaks the symmetrical structure of Fe-N_(4),and effectively improves the adsorption/desorption behavior of the oxygen-containing intermediates.Electrochemical tests show FeNCs/NiFeSAs-NC has an excellent intrinsic activity.Theoretical calculations show the oxygen-containing species on the Ni active site will move to the middle of NiFe(bridge site connection)after optimization and that the key step is OH desorption,with a reaction energy of 0.27 eV.The electron exchange between NiFe-N6 and Fe-cluster is very strong,further indicating the introduction of Ni species and Fe clusters has a regulatory effect on the electronic structure of Fe-N_(4).

关键词： NiFe dual single atoms Fe clusters OH*adsorption energy oxygen reduction reaction

废旧锂离子电池溶胶-凝胶法制备CoFe_2O_4磁致伸缩材料的研究

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功能材料 2016年第1期47卷 1195-1198页

作者：席国喜许会道席跃宾张文王路河南师范大学环境学院化学化工学院河南省环境污染控制重点实验室河南新乡453007

以废旧锂离子电池为原料,采用溶胶-凝胶法制备具有磁致伸缩性能的钴铁氧体。探讨了前驱体的煅烧温度和煅烧时间对钴铁氧体的晶型结构、晶粒尺寸、形貌以及磁致伸缩性能的影响。通过TG技术辅助确定适宜的前驱体煅烧温度范围;利用XRD表征... 详细信息

以废旧锂离子电池为原料,采用溶胶-凝胶法制备具有磁致伸缩性能的钴铁氧体。探讨了前驱体的煅烧温度和煅烧时间对钴铁氧体的晶型结构、晶粒尺寸、形貌以及磁致伸缩性能的影响。通过TG技术辅助确定适宜的前驱体煅烧温度范围;利用XRD表征钴铁氧体晶型结构;使用磁致伸缩性能测量仪测试材料的磁致伸缩性能。研究表明,前驱体适宜的煅烧条件为煅烧温度800℃,煅烧时间3h;适宜条件下所得产品的密度比为82%,其最大磁致伸缩参数为-1.012×10-4。

关键词：废旧锂离子电池溶胶G凝胶法钴铁氧体磁致伸缩

木质素碳纳米材料制备及在催化中的应用研究进展

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化工学报 2021年第9期72卷 4445-4457页

作者：王欢符方宝李琼席跃宾杨东杰华南理工大学化学与化工学院广东广州510640 齐鲁工业大学(山东省科学院)制浆造纸科学与技术教育部重点实验室生物基材料与绿色造纸国家重点实验室山东济南250353

木质素是自然界储量丰富的可再生资源,含碳量高且具有三维网状结构和大量共轭结构。碳材料是一类具有极大应用价值的催化材料,特别是在电催化、热催化和光催化领域。以木质素为原料制备高活性的木质素碳基催化剂是实现木质素高附加值利... 详细信息

木质素是自然界储量丰富的可再生资源,含碳量高且具有三维网状结构和大量共轭结构。碳材料是一类具有极大应用价值的催化材料,特别是在电催化、热催化和光催化领域。以木质素为原料制备高活性的木质素碳基催化剂是实现木质素高附加值利用有效的途径之一。木质素碳催化材料研究涉及化学、化工和物理等多个学科领域,制备性能优异和稳定性良好的木质素碳基催化剂仍充满挑战。本文主要总结了木质素碳材料的制备研究进展,以及介绍了木质素碳材料在光催化、热催化和电催化等领域的应用研究现状。此外,还分析了当前木质素碳基催化材料存在的问题,并展望了未来的发展趋势和重点研究方向。

关键词：生物质木质素碳材料制备催化剂催化剂载体

二氧化硅/木质素多孔碳复合材料的制备及作为锂离子电池负极材料的性能

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高等学校化学学报 2018年第12期39卷 2725-2733页

作者：李常青杨东杰席跃宾秦延林邱学青华南理工大学化学与化工学院广州510640 华南理工大学广东省绿色精细化学产品工程技术研究开发中心广州510640 广东工业大学轻工化工学院广州510640 华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室广州510640

将来源于造纸黑液中的碱木质素(AL)通过水热反应与纳米二氧化硅(SiO_2)复合,制备了二氧化硅/季铵化碱木质素复合物(SiO_2/QAL),再经过碳化和酸洗后得到二氧化硅/木质素多孔碳复合材料(SiO_2/PLC).形貌与结构表征结果表明,SiO_2/PLC的比... 详细信息

将来源于造纸黑液中的碱木质素(AL)通过水热反应与纳米二氧化硅(SiO_2)复合,制备了二氧化硅/季铵化碱木质素复合物(SiO_2/QAL),再经过碳化和酸洗后得到二氧化硅/木质素多孔碳复合材料(SiO_2/PLC).形貌与结构表征结果表明,SiO_2/PLC的比表面积达到1069 m^2/g,具有平均孔径约20 nm的介孔结构.二氧化硅纳米颗粒均匀分散在三维网络结构的木质素多孔碳内部.电化学性能测试结果表明,SiO_2/PLC作为锂离子电池负极材料具有良好的倍率性能和循环性能,在100 mA/g电流密度下经过100周循环后放电比容量为820 mA·h/g,在5 A/g大电流密度下嵌锂容量达到235 mA·h/g.

关键词：锂离子电池负极材料二氧化硅木质素多孔碳

废旧镍氢电池在柠檬酸中的溶解条件及Ni_(0.5)Co_(0.5)Fe_2O_4的制备研究

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电子元件与材料 2015年第8期34卷 56-60页

作者：席国喜张文席跃宾许会道姚路河南师范大学化学化工学院河南省环境污染控制重点实验室河南新乡453007

研究了废旧镍氢电池正极材料在柠檬酸中的溶解条件。采用单因素和正交试验相结合的方法分析柠檬酸初始浓度、液固比、溶解温度、溶解时间等对钴、镍的溶解率的影响。实验结果表明:当柠檬酸浓度为2 mol/L,液固比(质量比)8:1,溶解温度90℃... 详细信息

研究了废旧镍氢电池正极材料在柠檬酸中的溶解条件。采用单因素和正交试验相结合的方法分析柠檬酸初始浓度、液固比、溶解温度、溶解时间等对钴、镍的溶解率的影响。实验结果表明:当柠檬酸浓度为2 mol/L,液固比(质量比)8:1,溶解温度90℃,溶解时间50 min,镍钴的溶解率最高。在最佳溶解条件下,采用微波水热法制备出性能较好的球形纳米级Ni0.5Co0.5Fe2O4,其磁性参数为:饱和磁化强度为50.312 A·m2/kg,剩余磁化强度15.306 A·m2/kg,矫顽力为0.052 726 T。

关键词：废旧镍氢电池柠檬酸正交试验微波水热法磁性材料镍钴铁氧体

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压裂过程射孔孔眼冲蚀动态演化过程数值模拟

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1031-1037页

作者：王治国阳光翁定为高跃宾李帅张锋苏晓辉西安石油大学新能源学院西安710065 油气田智慧能源与碳中和陕西省高校工程研究中心北京100083 西安市井完整性重点实验室西安710065 中国石油勘探开发研究院西安710065

在套管加砂压裂阶段,由于支撑剂对射孔孔眼的冲蚀,导致孔眼摩阻骤降,同时伴随着严重的扩径与变形。为此,基于Rocky DEM方法探究孔眼的冲蚀动态演化过程和孔眼摩阻衰减规律。结果表明,孔眼的冲蚀变形包括孔肩冲蚀和扩径冲蚀两个阶段。在... 详细信息

在套管加砂压裂阶段,由于支撑剂对射孔孔眼的冲蚀,导致孔眼摩阻骤降,同时伴随着严重的扩径与变形。为此,基于Rocky DEM方法探究孔眼的冲蚀动态演化过程和孔眼摩阻衰减规律。结果表明,孔眼的冲蚀变形包括孔肩冲蚀和扩径冲蚀两个阶段。在排量20 m^(3)/min、砂含量150 kg/m^(3)、100目石英砂的模拟条件下,孔眼摩阻的衰减主要发生在孔肩冲蚀阶段。在0~500 s之间,孔眼摩阻由冲蚀前的15.88 MPa降低至4.41 MPa。

关键词： CFD-DEM 加砂压裂冲蚀变形孔眼摩阻动态演化过程

中国65岁及以上老年人6年虚弱发生风险预测模型研究

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中华流行病学杂志 2024年第6期45卷 809-816页

作者：周锦辉齐力王君刘思馨石文惠叶丽红张振伟张曾航孟熙崔佳陈晨吕跃斌施小明国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院北京100021 中国疾病预防控制中心环境与人群健康重点实验室/中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所北京100021 北京市疾病预防控制中心北京100020 传染病溯源预警与智能决策全国重点实验室中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所北京100021 南方医科大学公共卫生学院流行病学系广州510515 中国医学科学院北京协和医学院群医学及公共卫生学院北京100730 中华医学会杂志社《中华预防医学杂志》编辑部北京100052 南京医科大学公共卫生学院全球健康中心南京211166

目的建立适用于中国≥65岁老年人的6年虚弱发生风险预测工具。方法数据源于2002-2018年中国老年健康影响因素跟踪调查,纳入13676名≥65岁基线无虚弱的老年人,通过最小绝对收缩和选择算子(LASSO)方法进行虚弱的关键预测因素识别,利用Cox... 详细信息

目的建立适用于中国≥65岁老年人的6年虚弱发生风险预测工具。方法数据源于2002-2018年中国老年健康影响因素跟踪调查,纳入13676名≥65岁基线无虚弱的老年人,通过最小绝对收缩和选择算子(LASSO)方法进行虚弱的关键预测因素识别,利用Cox比例风险回归模型建立虚弱发生风险预测模型,采用Bootstrap 2000次重复抽样方法进行模型内部验证,分别使用受试者工作特征曲线下面积(AUC)和校准曲线评价预测模型区分能力和校准能力,通过决策曲线对建立的预测工具开展净效益评估。结果研究对象年龄M(Q1,Q3)为81.0(71.0,90.0)岁。随访时间M(Q1,Q3)为6.0(4.1,9.2)年,期间共4126名(30.2%)老年人发生虚弱,发病密度为41.8/1000人年。LASSO筛选纳入15个关键的虚弱预测因素,包括年龄、性别、民族、受教育年限、肉类摄入、饮茶、做家务、饲养家禽/家畜、打牌/麻将、基线视力功能、日常生活自理能力评分、器具性日常生活自理能力评分、高血压、心脏病和自评健康状态。预测模型内部验证的AUC值为0.802,最大约登指数值为0.467,对应风险切点为19.0%。校准曲线提示,预测的虚弱发生概率和实际观测概率一致性较高。决策曲线提示在风险阈值<59%时,基于预测模型干预获得的净效益较全部干预或全部不干预更高,风险阈值为19.0%时,基于预测模型干预的净效益为0.10。结论基于问卷和体检等易获得信息构建的中国老年人6年虚弱发生风险预测模型效能好,具有筛选虚弱发生高危人群的潜在应用价值。

关键词：虚弱老年人关键因素预测模型

高压大容量柔性直流换流阀关键设计和发展趋势

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电源学报 2024年第3期22卷 1-14页

作者：饶宏周月宾陈煜坤杨柳赵彪易荣盛俊毅直流输电技术全国重点实验室(南方电网科学研究院有限责任公司) 广州510663 清华大学电机系北京100084 荣信汇科电气股份有限公司鞍山114051 特变电工西安柔性输配电有限公司西安710061

柔性直流输电技术具有控制灵活性高、无换相失败问题和动态无功支撑能力强等突出优点,已广泛应用于点对点输电、背靠背联网和构建直流电网等场景。柔性直流换流阀通过功率器件的频繁开断来实现交、直流的电能转换,是柔性直流输电工程的... 详细信息

柔性直流输电技术具有控制灵活性高、无换相失败问题和动态无功支撑能力强等突出优点,已广泛应用于点对点输电、背靠背联网和构建直流电网等场景。柔性直流换流阀通过功率器件的频繁开断来实现交、直流的电能转换,是柔性直流输电工程的核心设备。首先,结合工程实践经验,系统梳理并提出了不同应用场景下柔性直流换流阀的关键设计要求,对比分析了柔性直流输电工程中常用的功率器件及柔性直流换流阀拓扑,展望了柔性直流换流阀的发展趋势。此外,针对2种典型的未来应用场景,对比了不同的技术方案,可为柔性直流输电技术应用于高压大容量远距离输电场景提供有益借鉴。

关键词：电压源型换流器高压直流输电模块化多电平换流器电力电子器件新能源