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Sulfur-doped cmk-5 with expanded lattice for high-performance lithium ion batteries

Chinese Chemical Letters 2023年第7期34卷 279-283页

作者： Zhenjin Liang Yuhao Peng Xing Zhang Kewei Cao Wei Xiao Dong Gu The Institute for Advanced Studies Wuhan UniversityWuhan 430072China College of Chemistry and Molecular Sciences Hubei Key Laboratory of Electrochemical Power SourcesWuhan UniversityWuhan 430072China

Heteroatom-doped porous carbon materials are very attractive for lithium ion batteries(LIBs) owing to their high specific surface areas, open pore structures, and abundant active sites. However, heteroatomdoped porous carbon with very high surface area and large pore volume are highly desirable but still remain a big challenge. Herein, we reported a sulfur-doped mesoporous carbon(cmk-5-S) with nanotubes array structure, ultrahigh specific surface area(1390 m^(2)/g), large pore volume(1.8 cm^(3)/g), bimodal pore size distribution(2.9 and 4.6 nm), and high sulfur content(2.5 at%). The cmk-5-S used as an anode material for LIBs displays high specific capacity, excellent rate capability and highly cycling stability. The initial reversible specific capacity at 0.1 A/g is as high as 1580 mAh/g and simultaneously up to 701 mAh/g at 1A/g even after 500 cycles. Further analysis reveals that the excellent electrochemical storage performances is attributed to its unique structures as well as the expanded lattice by sulfur-doping.

关键词： Mesoporous material cmk-5 Hollow structure Sulfur-doping Lithium ion batteries

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cmk-5负载Pt-Ni合金催化剂及其甲醇电化学氧化性能(英文)

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物理化学学报 2011年第3期27卷 711-716页

作者：丁晓春陈秀周建华王涛孙盾何建平南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210016

采用NaBH4还原法将不同原子比的铂镍负载于cmk-5(由SBA-15模板所得的碳载体)表面.X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明,所得催化剂是以铂镍合金的形式存在,相对于Pt/cmk-5而言,这种合金化的催化剂中Pt表现出更多的金属态... 详细信息

采用NaBH4还原法将不同原子比的铂镍负载于cmk-5(由SBA-15模板所得的碳载体)表面.X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明,所得催化剂是以铂镍合金的形式存在,相对于Pt/cmk-5而言,这种合金化的催化剂中Pt表现出更多的金属态.电化学测试结果显示,在催化剂中主要以化合态存在的镍(包括NiO、Ni(OH)2和NiOOH)可能更有利于甲醇的吸附和氧化产物从催化剂表面的脱附.另外,从循环伏安测试结果可知,Pt-Ni/cmk-5(5:1)(原子比)具有较大的比表面活性,其电化学活性面积高达63.9m2·g-1,且与Pt/cmk-5相比抗CO中毒能力有明显改善.

关键词： cmk-5 Pt/cmk-5催化剂 Pt-Ni/cmk-5催化剂甲醇电化学氧化

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双孔道介孔碳基材料的设计合成及其对抗生素类污染物的吸附性能研究

双孔道介孔碳基材料的设计合成及其对抗生素类污染物的吸附性能研...

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作者：黄单亚长春工业大学

学位级别：硕士

抗生素是一种不可忽视的环境污染物类型,近几年来针对其污染问题国内外研究学者开展了大量研究。吸附法作为一种简单经济、快速高效的物理化学方法,在污水处理领域发挥着不可替代的作用。介孔碳基材料因其比表面积大、反应活性高、物化... 详细信息

抗生素是一种不可忽视的环境污染物类型,近几年来针对其污染问题国内外研究学者开展了大量研究。吸附法作为一种简单经济、快速高效的物理化学方法,在污水处理领域发挥着不可替代的作用。介孔碳基材料因其比表面积大、反应活性高、物化性质稳定等优点,已被广泛应用于去除水中抗生素类污染物。本论文通过水热法合成了介孔氧化硅SBA-15,在此基础上以介孔氧化硅SBA-15为硬模板,糠醇作为碳源,草酸为聚合催化剂合成具有双孔道的管状有序的介孔碳材料cmk-5。通过扫描电子显微镜、粉末X射线衍射和氮气吸脱附等对其结构进行表征。结果表明介孔碳材料cmk-5具有高度有序的介孔结构,其比表面积和孔体积分别高达1391 m/g和1.29 cm/g,在3.5 nm和5.7 nm处具有集中的双孔分布。该材料对盐酸强力霉素(DOX)、环丙沙星(CIP)、四环素(TC)、氧氟沙星(OFX)等不同种类抗生素均表现出较强的吸附去除能力,在pH为2-10的范围内对抗生素均表现出稳定的去除能力,克服了一般吸附材料在不同pH下对抗生素吸附能力不稳定的缺点。在介孔碳材料cmk-5制备体系较完善的情况下,我们对介孔碳材料的孔道结构进行调控,得到具有不同比表面积的介孔碳材料,在此基础上分别在介孔碳表面引入羧基、环糊精和二价铜作为吸附活性位点,系统比较不同孔道结构的样品对抗生素类污染物的吸附性能,并通过调控表面修饰的位置,形成多级表面结构,并保持开放性的孔道结构,使表面化学结构和孔道结构达到协同作用,所得材料对抗生素的去除率得到明显提高。最后,通过原位合成法,成功地将纳米颗粒Cu负载到介孔碳材料cmk-5上,获得新的介孔碳基材料cmk-5-Cu,通过吸附和氧化降解研究,发现该材料在保留cmk-5原有结构和特性的基础上,单质铜的引入不影响所得材料对DOX的良好吸附性,同时对DOX具有氧化降解作用。

关键词： cmk-5 介孔碳基材料吸附抗生素

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流体在不同形状限定空间及cmk材料内吸附及相行为研究

流体在不同形状限定空间及CMK材料内吸附及相行为研究

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作者：马聪聪北京化工大学

学位级别：硕士

限制空间中的流体分子被限制在几个分子直径的纳米孔内,表现出不同于主体流体的物理性质。对限制空间内的流体的吸附和相行为对工业生产和生产工艺的改进有着重要的指导意义。本文的研究内容包括两个部分:第一部分研究了氮气、甲烷和氢... 详细信息

限制空间中的流体分子被限制在几个分子直径的纳米孔内,表现出不同于主体流体的物理性质。对限制空间内的流体的吸附和相行为对工业生产和生产工艺的改进有着重要的指导意义。本文的研究内容包括两个部分:第一部分研究了氮气、甲烷和氢气在矩形孔中的吸附及相行为,比较了几种不同几何形状孔材料的吸附及相行为;第二部分研究了氮气和二氧化碳在有序介孔材料cmk-5中的吸附情况。本文使用巨正则系综Monte Carlo方法(GCMC)模拟了77K氮气在不同尺寸的方孔、矩形孔和圆孔中的吸附等温线及其相行为,吸附分子与墙分子之间的相互作用使用点对点(site to site)势能模型来描述。通过比较流体在方孔、矩形孔和圆柱孔中的吸附等温线和流体分子构形图,发现方孔和矩形孔的角对低压下流体吸附及相行为有一定的影响。同时比较了低温(77K)和常温(298K)时,甲烷在不同尺寸下的方孔、矩形孔和圆柱孔中的吸附量,发现方孔的吸附量略高于其他两种孔材料。这是因为方孔中存在的角对吸附的影响。对于氢气,当压力小于5MPa时,方孔的吸附量最大,而圆柱孔的吸附量远小于其他两种孔;压力为0.36MPa时,尺寸为S=9σ×9σ方孔的吸附量比直径为D=9σ的圆柱孔高出20%。 cmk-5是一种有序介孔碳材料,具有均匀孔道、排列有序、孔径可调节等特性。本文采用IGA-003智能型重力分析仪测量了77K氮气和77K与常温298K二氧化碳的吸附等温线。模拟方面,使用GCMC方法,氮气和二氧化碳的势能模型分别采用Lennard-Jones(LJ)势和三点势PraEEE势,用于描述流体分子之间和流体分子与墙的相互作用。结合试验数据,首先拟合出cmk-5样品的孔径分布(PSD),再结合PSD,分别得到77 K氮气和273 K与298 K二氧化碳的吸附等温线。与实验结果相对比,发现两者重合的较好。

关键词：吸附分子模拟矩形孔 cmk-5

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