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硫酸化焙烧——水浸法从镍精矿中同步提取金属及矿相转化

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第3期34卷 1003-1015页

作者：杜守明牟文宁李丽莹石树正陈欢欢雷雪飞郭瑞罗绍华王乐东北大学材料科学与工程学院沈阳110819 东北大学秦皇岛分校资源与材料学院秦皇岛066004 东北大学秦皇岛分校资源与材料学院河北省电介质与电解质功能材料重点实验室秦皇岛066004 秦皇岛市资源清洁转化与高效利用重点实验室秦皇岛066004 华北理工大学冶金与能源学院唐山063210

提出低温NH_(4)HSO_(4)焙烧—水浸工艺从金川镍精矿中同步提取Ni、Cu和Co,并系统研究硫酸化焙烧和水浸出过程中一些因素对金属提取的影响。结果表明,在优化的焙烧和水浸条件下,95.7%Ni、98.9%Cu和96.8%Co被提取。利用TG-DTA、XRD、SEM和... 详细信息

提出低温NH_(4)HSO_(4)焙烧—水浸工艺从金川镍精矿中同步提取Ni、Cu和Co,并系统研究硫酸化焙烧和水浸出过程中一些因素对金属提取的影响。结果表明,在优化的焙烧和水浸条件下,95.7%Ni、98.9%Cu和96.8%Co被提取。利用TG-DTA、XRD、SEM和EDS等手段分析矿相的转化机理,在NH_(4)HSO_(4)及其分解的SO_(3)和NH3的硫酸化反应下,有价金属被转化为水溶性金属—铵配合物从而得到有效的提取。通过提高浸出温度使铁离子与铵离子结合形成NH_(4)[Fe_(3)(SO_(4))_(2)(OH)_(6)]沉淀可除去浸出液中的杂质铁。在焙烧过程中收集的挥发物为(NH_(4))_(2)SO_(4)和(NH_(4))_(2)SO_(3),可用作硫酸化焙烧的试剂。

关键词：镍精矿 NH_(4)HSO_(4)焙烧同步提取水浸出矿相转化

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共溶剂作用下锌沉积界面行为

硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2254-2263页

作者：许宏吉高睿胡灵龙马静怡冯明吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室长春130103

电解液共溶剂改性方法是一种调控金属锌负极沉积的有效方式。本文以添加四乙二醇二甲醚(TEGDME)为共溶剂的硫酸锌电解液体系为研究对象,通过准原位原子力显微镜(AFM),原位石英晶体微天平(E-QCM)和原位阻抗时域分析(EIS-DRT)对共溶剂化... 详细信息

电解液共溶剂改性方法是一种调控金属锌负极沉积的有效方式。本文以添加四乙二醇二甲醚(TEGDME)为共溶剂的硫酸锌电解液体系为研究对象,通过准原位原子力显微镜(AFM),原位石英晶体微天平(E-QCM)和原位阻抗时域分析(EIS-DRT)对共溶剂化作用对金属锌负极沉积行为的影响进行了多尺度详细研究。首次从微观角度揭示了共溶剂可以通过影响双电层结构,稳定局域电场来调控金属锌的沉积行为。该工作为后续共溶剂体系的开发和水系锌离子电池的机理解析提供了一种全新的研究思路和研究角度。

关键词：金属锌负极枝晶共溶剂作用原子力显微镜电化学阻抗

高性能锂离子电池用N掺杂C-Sn交联纳米纤维自支撑电极的理性设计（英文）

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物理化学学报 2024年第3期 39-49页

作者：李莹赵钰燊陈凯刘旭伊廷锋陈立锋东北大学材料科学与工程学院东北大学秦皇岛分校资源与材料学院河北省电介质与电解质功能材料重点实验室中国科学院材料力学行为与设计重点实验室中国科学技术大学工程科学学院热科学和能源工程系

为了提高碳材料作为锂离子电池负极材料的比容量，将氮掺杂的碳纤维与高容量的Sn进行复合。通过静电纺丝及低温碳化制备了均匀镶嵌Sn纳米颗粒的氮掺杂碳纳米纤维(C-Sn)复合膜。该复合膜直接用作自支撑锂离子电池负极时表现出较好的电化... 详细信息

为了提高碳材料作为锂离子电池负极材料的比容量，将氮掺杂的碳纤维与高容量的Sn进行复合。通过静电纺丝及低温碳化制备了均匀镶嵌Sn纳米颗粒的氮掺杂碳纳米纤维(C-Sn)复合膜。该复合膜直接用作自支撑锂离子电池负极时表现出较好的电化学性能，Sn的引入显著提高了碳纳米纤维膜的电化学性能。碳均匀包覆Sn后形成的纤维结构可以促进离子电子的传导，并能有效缓冲Sn纳米粒子在循环过程中的体积变化，从而有效抑制粉化与团聚。Sn含量约为25.6%的CSn-2电极具有最高的比容量和更优异的倍率性能。电化学测试结果表明，在2A·g-1的电流密度下，充放电循环1000圈后充电(放电)比容量为412.7(413.5)mAh·g-1。密度泛函理论(DFT)计算结果表明，N掺杂非晶碳与锂具有良好的亲和性，有利于将合金化反应之后形成的SnxLiy合金锚定在碳表面，进而缓解了充放电过程中的Sn的体积变化。本文为高性能储锂材料的设计提供了一种切实可行的策略。

关键词：自支撑电极碳纤维金属锡锂离子电池循环稳定性

准晶增强Mg-Zn-Y合金显微组织及凝固过程研究

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铸造 2024年第9期73卷 1233-1237页

作者：叶杰林小娉刘凤芳付守军东北大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110819 东北大学秦皇岛分校河北省电解质与电介质功能材料重点实验室河北秦皇岛066004 东北大学秦皇岛分校秦皇岛市先进金属材料及成型技术重点实验室河北秦皇岛066004 中信戴卡股份有限公司工程技术研究院河北秦皇岛066011

采用SEM、XRD、DSC和Factsage 8.0热力学计算软件研究了Mg-9.02Zn-1.68Y合金的显微组织和凝固过程。研究表明,Mg-9.02Zn-1.68Y合金室温组织主要由α-Mg、准晶I-Mg3Zn6Y和Mg_(7)Zn_(3)相组成,其凝固过程为先结晶出枝晶α-Mg,之后发生二... 详细信息

采用SEM、XRD、DSC和Factsage 8.0热力学计算软件研究了Mg-9.02Zn-1.68Y合金的显微组织和凝固过程。研究表明,Mg-9.02Zn-1.68Y合金室温组织主要由α-Mg、准晶I-Mg3Zn6Y和Mg_(7)Zn_(3)相组成,其凝固过程为先结晶出枝晶α-Mg,之后发生二元共晶转变形成(α-Mg+I-Mg_(3)Zn_(6)Y)共晶组织,最后随着温度降低形成少量(α-Mg+Mg_(7)Zn_(3))共晶组织。由于试验合金中存在含量较高的准晶I-Mg3Zn6Y相,其硬度达HV70,从而为后续再加工或时效热处理打下良好的性能基础。

关键词： Mg-Zn-Y合金准晶增强显微组织凝固过程

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钠离子存储器件中界面效应作用机制研究

材料导报 2024年第8期38卷 35-43页

作者：魏一帆夏会聪张佳楠郑州大学材料科学与工程学院郑州450001 郑州市能源催化功能材料重点实验室郑州450001

可充电钠离子电池被视为下一代高效能二次电池的最佳候选之一。电池充放电过程中电极表面及电极与电解质界面行为均对其性能有较大依赖性。因此,分析界面效应的特性对打造高能量密度、长期稳定的大型储能系统至关重要。虽然电极材料的... 详细信息

可充电钠离子电池被视为下一代高效能二次电池的最佳候选之一。电池充放电过程中电极表面及电极与电解质界面行为均对其性能有较大依赖性。因此,分析界面效应的特性对打造高能量密度、长期稳定的大型储能系统至关重要。虽然电极材料的特性研究已相当深入,但对钠离子电池界面效应的稳定性和高效性的研究仍显不足。现有研究成果尚未能为系统性结论提供充分的理论依据。本文回顾了钠离子储存设备中界面效应机制的研究现状,涵盖了电极材料内部的异质界面和固态电解质界面,从理论上分析了层间插入、转化反应和合金化过程中的界面效应,以及这些效应如何影响电池的整体性能。本文旨在为优化电极材料内部的异质界面及固态电解质结构提供理论基础,以提高钠离子电池的性能。同时,本文总结了几种现有的界面效应机制,并综述了目前界面效应研究面临的挑战与机遇,对其在该领域的未来发展进行了展望。

关键词：钠离子存储界面效应固态电解质中间相

六方氮化硼@TiO/水性环氧涂层的制备及性能

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精细化工 2024年

作者：李万珅姚红蕊王娜沈阳市新型功能涂层材料重点实验室中国-西班牙材料联合实验室沈阳化工大学辽宁省特种功能材料合成与制备重点实验室

将TiCl4在六方氮化硼(h-BN)表面上原位水解，制备了TiO2改性h-BN纳米复合填料(h-BN@TiO2)；然后将h-BN@TiO2添加到水性环氧树脂(WEC)中制备了h-BN@TiO2/WEC复合涂层。采用FTIR、XRD、SEM 对h-BN@TiO2的结构组成和表面形貌进行了表征，... 详细信息

将TiCl4在六方氮化硼(h-BN)表面上原位水解，制备了TiO2改性h-BN纳米复合填料(h-BN@TiO2)；然后将h-BN@TiO2添加到水性环氧树脂(WEC)中制备了h-BN@TiO2/WEC复合涂层。采用FTIR、XRD、SEM 对h-BN@TiO2的结构组成和表面形貌进行了表征，采用电化学阻抗谱(EIS)和盐雾实验考察了h-BN/WEC复合涂层、纯WEC涂层和h-BN@TiO2/WEC复合涂层的屏蔽性能和防腐性能。结果表明，TiO2负载在h-BN纳米片上，增大了h-BN片层间距，降低了h-BN的团聚；在质量分数3.5%的NaCl溶液中浸泡600 h后，h-BN@TiO2/WEC复合涂层的低频阻抗模值(5.03×106Ω·cm2)高于h-BN/WEC复合涂层(3.64×106Ω·cm2)和纯WEC涂层(1.66×106Ω·cm2)，并且涂层电阻值始终最高、变化最平稳；h-BN@TiO2有效减缓了腐蚀介质向涂层内部扩散速率，提高了涂层的屏蔽性能和防腐性能，增大了h-BN@TiO2/WEC复合涂层与金属基底间的附着力(12.04 MPa)。

关键词：有机涂层六方氮化硼二氧化钛水性环氧树脂防腐性能功能材料

纯水介质中银催化α,β-不饱和酮碳碳双键的选择性还原

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中国科学：化学 2024年第7期54卷 1099-1106页

作者：焦红梅周慧鲁星高媛媛侯雪艳张玉琦韩波延安大学化学化工学院陕西省化学反应工程重点实验室新能源新功能材料重点实验室延安716000

选择性还原α,β-不饱和酮中C=C键是有机化学中极具潜力且最有挑战性的官能团转化之一.本文以空气中稳定且极少量的N-杂环卡宾银配合物为催化剂、苯硅烷为还原剂,在水相且温和条件下,以较高的收率实现了α,β-不饱和酮化合物中双键的选... 详细信息

选择性还原α,β-不饱和酮中C=C键是有机化学中极具潜力且最有挑战性的官能团转化之一.本文以空气中稳定且极少量的N-杂环卡宾银配合物为催化剂、苯硅烷为还原剂,在水相且温和条件下,以较高的收率实现了α,β-不饱和酮化合物中双键的选择性还原,该体系可以兼容氟、氯、溴、三氟甲基、氨甲基、氰基及酯基等官能团,具有工业应用的潜质, TON值高达11250.该方法可用于药物分子的合成,后处理操作简单,避免了氢气及高压釜设备,为酮类的制备提供了新的思路和方法.初步机理研究表明,原位生成的银氢中间体为活性物种,随后对双键的加成是实现转化的关键,后经水解得到双键还原产物.

关键词： α β-不饱酮选择性还原水 N-杂环卡宾银配合物

TEMPO显著加速芘基金属有机框架光催化硫化物到亚砜的转化

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第3期58卷 226-236页

作者：曾冰黄凤伟王月欣熊康慧郎贤军武汉大学化学与分子科学学院湖北省有机高分子光电功能材料重点实验室湖北武汉430072

随着全球对可再生能源的需求持续上升,太阳能因其无限、清洁和可持续的特点被视为最理想的能源之一.在太阳能转化为化学能的过程中,半导体光催化技术因能够有效利用太阳能驱动化学反应而受到广泛关注.金属有机框架(MOF)因具有类似半导... 详细信息

随着全球对可再生能源的需求持续上升,太阳能因其无限、清洁和可持续的特点被视为最理想的能源之一.在太阳能转化为化学能的过程中,半导体光催化技术因能够有效利用太阳能驱动化学反应而受到广泛关注.金属有机框架(MOF)因具有类似半导体的性质而广泛应用于光催化领域.然而,MOF在光催化选择性催化上仍存在活性低或选择性差等问题.为解决上述问题,加入氧化还原介质成为一个潜在的解决方案.通过深入研究氧化还原介质与MOF之间的协同作用,有望提升光催化选择性氧化的效率,从而推动MOF在光催化领域的应用发展.本文将炔基整合到芘基配体中,进一步调节金属有机框架的可见光吸收性质.具体来说,以4-苯基苯甲酸作为调节剂,由4,4',4'',4'''-(芘-1,3,6,8-四基四(乙炔-2,1-二基))四苯甲酸和Zr_(6)O_(4)(OH)_(4)^(12+)团簇合成了芘基MOF,即NU-1100,并采用粉末晶体衍射、氮气吸附-脱附、扫描电镜与透射电镜对结构进行表征.结果表明,由于拓宽配体的共轭结构,与NU-1000相比,NU-1100的可见光吸收带红移.实验结果表明,在光催化体系中加入氧化还原介质2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧化物(TEMPO)可以显著加速有机硫化物到亚砜的转化.在绿光照射下,体系中加入催化量(3 mol%)氧化还原介质TEMPO和4-羧基TEMPO后,转化率分别是单独使用NU-1100的2.7倍和5.2倍.而NU-1000由于不吸收绿光无法驱动硫化物的氧化.动力学研究结果表明,4-羧基TEMPO可以加速硫化物转化为亚砜的反应进程.光电化学测试结果表明,4-羧基TEMPO可以促进NU-1100光生电子和空穴的分离以及转移.利用密度泛函理论计算和一系列结构表征手段,研究了加入4-羧基TEMPO提高NU-1100光催化活性的原因.结果表明,4-羧基TEMPO吸附在NU-1100的Zr_(6)O_(4)(OH)_(4)^(12+)团簇外表面,介导了空穴的转移,实现了更高的电荷转移效率.通过猝灭实验和原位电子顺磁共振测试研究了4-羧基TEMPO和NU-1100对硫化物氧化为亚砜的反应机理.加入对苯醌作为超氧阴离子捕获剂后反应彻底停止,而将溶剂甲醇替换为氘代甲醇后反应的转化率基本不变,这说明单线态氧对反应不起作用,超氧阴离子是该反应关键活性氧物种.原位电子顺磁共振测试结果表明,4-羧基TEMPO信号强度在开灯后迅速降低,关灯后信号恢复,说明其在硫化物氧化反应中存在循环.底物拓展实验结果表明,在NU-1100光催化和4-羧基TEMPO的协同作用下,一系列有机硫化物可以被分子氧氧化转化为相应的亚砜产物.利用光催化技术将丰富的太阳能转化为可利用的化学能具有广阔的应用前景和实际价值.综上,本文为设计和构筑可见光光催化提供了新思路,并展示了氧化还原介质与金属有机框架协同作用在提升体系性能方面的优势,进而为太阳能的转化和利用提供了一定的参考.

关键词：金属有机框架氧化还原介质绿光选择性氧化光催化

乙腈-水系混合电解液对Zn-Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)电池电化学稳定性的影响

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中国有色金属学报 2024年第6期34卷 1848-1860页

作者：欧林娜刘哲轩曹鑫鑫梁叔全中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学电子封装及先进功能材料湖南省重点实验室长沙410083

Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)正极材料具有稳定的三维框架结构、较高的工作电压和相对成熟的制备工艺,近年来也逐渐用于水系锌离子电池中。然而,二价Zn^(2+)的脱嵌和活泼的水系反应环境会加速磷酸盐晶格的破坏。本文在Zn-Na_(3)V_(2)(PO_(4)... 详细信息

Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)正极材料具有稳定的三维框架结构、较高的工作电压和相对成熟的制备工艺,近年来也逐渐用于水系锌离子电池中。然而,二价Zn^(2+)的脱嵌和活泼的水系反应环境会加速磷酸盐晶格的破坏。本文在Zn-Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)电池体系的水系电解液中加入适量的乙腈(AN),研究电解液中AN与水的比例对离子溶剂化结构和电化学行为的影响规律,并通过非原位XRD探究Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)晶体结构的演变。结果表明:过少的AN会加快正极材料晶格框架的破坏,而过多的AN会减缓电极反应动力学;在含有适量AN的电解液中,Zn-Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)电池不但在50 mA/g的电流密度下具有91.4 mA·h/g的较高比容量,同时在500 mA/g的电流密度下可以稳定循环1000次且无明显容量衰退。

关键词： Zn-Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)电池乙腈有机-无机混合电解液电化学稳定性离子可逆脱嵌