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硫磺两千年:古代炼丹术、现代化学和未来能源

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化学教育(中英文) 2025年第4期46卷 17-18页

作者：韩晶晶曹一鸣苏陈英来向前李刚潘跃德太原理工大学材料科学与工程学院能源革命创新研究院山西太原030024 南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071

硫磺是硫元素的单质形态,是一种天然存在的物质,被人类探索和使用的历史超过2000年(其他在公元前被人类认知的单质包括:铁、铜、银、金、锌、汞、碳、锡和铅)。硫磺被众多中国古籍记载,是炼丹炉的常客、火药的关键成分,也在现代农业、... 详细信息

硫磺是硫元素的单质形态,是一种天然存在的物质,被人类探索和使用的历史超过2000年(其他在公元前被人类认知的单质包括:铁、铜、银、金、锌、汞、碳、锡和铅)。硫磺被众多中国古籍记载,是炼丹炉的常客、火药的关键成分,也在现代农业、化工和能源领域广泛应用。硫磺的人类文明发展史,也是硫磺化学发展史。硫磺和氧气的反应,被用于古代的日常生活和战争;硫磺和汞等金属的反应,是一类重要的炼丹配方;硫磺、炭以及硝酸盐在密闭空间中的剧烈反应,使得中国古代四大发明之一的火药从炼丹炉中诞生;硫磺可以由低价态硫氧化形成,如《天工开物》中记载的黄铁矿制硫;硫磺是重要工业品硫酸的制备原料,因此也是化学肥料的间接原料;硫磺可以作为橡胶的交联剂,使得硫化橡胶的硬度和模量显著提高,并广泛应用于轮胎和密封件等重要领域;硫磺还可被用于电化学储存金属离子,使其成为高比容量金属硫电池正极活性材料。

关键词：密封件《天工开物》硫化橡胶硫磺正极活性材料密闭空间古籍记载炼丹术

稳定导电网络结构的C-SnO_(2)/MWCNTs复合材料用于锂浆料电池

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物理化学学报 2025年第2期41卷 98-106页

作者：杨博文王瑞辛本舰刘丽丽牛志强天津理工大学材料科学与工程学院天津市光电显示材料与器件重点实验室天津300384 南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室物质绿色创造与制造海河实验室天津300071

锂浆料电池(LSSFBs)具有应用于大规模储能系统的潜力。然而,LSSFBs的电化学性能受限于活性材料本征导电性差以及活性材料与导电添加剂之间的不稳定接触。本文设计了碳包覆的二氧化锡/多壁碳纳米管(C-SnO_(2)/MWCNTs)复合材料作为LSSFBs... 详细信息

锂浆料电池(LSSFBs)具有应用于大规模储能系统的潜力。然而,LSSFBs的电化学性能受限于活性材料本征导电性差以及活性材料与导电添加剂之间的不稳定接触。本文设计了碳包覆的二氧化锡/多壁碳纳米管(C-SnO_(2)/MWCNTs)复合材料作为LSSFBs负极材料。在该复合材料中,SnO_(2)纳米颗粒均匀分布在(MWCNTs)表面,同时SnO_(2)颗粒外表进行碳包覆。纳米尺寸赋予SnO_(2)更多反应活性位点。此外,碳纳米管和碳包覆层共同构建稳定的导电网络。这种导电网络有效改善SnO_(2)的电子转移动力学,并抑制其在充/放电过程中的体积膨胀,从而提高倍率和循环性能。此外,MWCNTs增强浆料电极的悬浮稳定性。这些优势赋予LSSFBs良好的倍率和循环性能。这项工作为优化LSSFBs的浆料电极提供了一种具有前景的策略。

关键词：浆料电池纳米尺寸SnO_(2) 碳纳米管碳包覆

MoS_2多级纳米结构的合成及锂离子电池性能

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高等学校化学学报 2017年第7期38卷 1134-1139页

作者：冯慧杰郑文君南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室天津化学化工协同创新中心天津300071

采用水热法,在200℃,S/Mo摩尔比为4.3∶1的条件下,水热反应24 h,合成出由MoS_2纳米片堆积而成的花墙状多级纳米结构.利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对产物物... 详细信息

采用水热法,在200℃,S/Mo摩尔比为4.3∶1的条件下,水热反应24 h,合成出由MoS_2纳米片堆积而成的花墙状多级纳米结构.利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对产物物相和形貌进行了表征.结果表明,MoS_2纳米片厚度约为10 nm,花墙状多级纳米结构可达十至数十微米,具有较好的均匀性.MoS_2多级纳米结构作为锂离子电池负极材料,在高电流密度下表现出良好的循环稳定性.

关键词：二硫化钼多级纳米结构水热合成锂离子电池

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Sb2Te3纳米片的水热合成与表征

高等学校化学学报 2016年第3期37卷 435-441页

作者：柴臻臻郑文君南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室天津化学化工协同创新中心天津300071

在水热条件下,以乙醇胺为还原剂,实现了亚碲酸根(TeO^(2-)_3)的分步还原,并以新生成的单质Te纳米棒为碲源,原位一步法合成出六方相Sb_2Te_3纳米片.采用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)等对产... 详细信息

在水热条件下,以乙醇胺为还原剂,实现了亚碲酸根(TeO^(2-)_3)的分步还原,并以新生成的单质Te纳米棒为碲源,原位一步法合成出六方相Sb_2Te_3纳米片.采用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)等对产物的物相、形貌及组成进行了表征.结果表明,产物Sb_2Te_3为六方纳米片,厚度约为100~200 nm,直径约为0.6~1.5μm,形貌均一,分散性良好.适宜的合成条件是水/乙醇胺体积比为8∶12,180℃下反应24 h.依据部分实验结果以及单质Te和六方相Sb_2Te_3晶体结构的比较,证明了Sb_2Te_3主要以外延方式在单质Te纳米棒表面生长,且两者的晶面取向为(003)Te//(003)Sb_2Te_3,[110]Te//[110]Sb_2Te_3.

关键词：水热合成 Sb2Te3纳米片形貌反应机制

稳定导电网络结构的C-SnO2/MWCNTs复合材料用于锂浆料电池

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物理化学学报 2025年第2期 104-112页

作者：杨博文王瑞辛本舰刘丽丽牛志强天津理工大学材料科学与工程学院天津市光电显示材料与器件重点实验室南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室物质绿色创造与制造海河实验室

锂浆料电池（LSSFBs）具有应用于大规模储能系统的潜力。然而，LSSFBs的电化学性能受限于活性材料本征导电性差以及活性材料与导电添加剂之间的不稳定接触。本文设计了碳包覆的二氧化锡/多壁碳纳米管（C-SnO2/MWCNTs）复合材料作为LSSFB... 详细信息

锂浆料电池（LSSFBs）具有应用于大规模储能系统的潜力。然而，LSSFBs的电化学性能受限于活性材料本征导电性差以及活性材料与导电添加剂之间的不稳定接触。本文设计了碳包覆的二氧化锡/多壁碳纳米管（C-SnO2/MWCNTs）复合材料作为LSSFBs负极材料。在该复合材料中，SnO2纳米颗粒均匀分布在（MWCNTs）表面，同时SnO2颗粒外表进行碳包覆。纳米尺寸赋予SnO2更多反应活性位点。此外，碳纳米管和碳包覆层共同构建稳定的导电网络。这种导电网络有效改善SnO2的电子转移动力学，并抑制其在充/放电过程中的体积膨胀，从而提高倍率和循环性能。此外，MWCNTs增强浆料电极的悬浮稳定性。这些优势赋予LSSFBs良好的倍率和循环性能。这项工作为优化LSSFBs的浆料电极提供了一种具有前景的策略。

关键词：浆料电池纳米尺寸SnO2 碳纳米管碳包覆

共溅法制备锂离子电池Sn-Al/Cu复合薄膜及其电化学性能

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高等学校化学学报 2014年第11期35卷 2425-2430页

作者：魏林王丽秀陶占良陈军南开大学先进能源材料化学教育部重点实验室化学化工协同创新中心天津300071

采用磁控溅射共溅法,在铜箔和泡沫铜基底上分别制备了平面和三维网状结构的Sn-Al/Cu复合薄膜.表征了其结构,并研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.结果表明,三维网状结构的电化学性能明显优于平面复合薄膜,表现出很好的循环性... 详细信息

采用磁控溅射共溅法,在铜箔和泡沫铜基底上分别制备了平面和三维网状结构的Sn-Al/Cu复合薄膜.表征了其结构,并研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.结果表明,三维网状结构的电化学性能明显优于平面复合薄膜,表现出很好的循环性能和倍率性能:以600 mA/g电流密度充放电,三维网状结构的复合薄膜有较好的容量保持率,循环50周后容量保持在410 mA·h/g;以2000 mA/g电流密度充放电,再以500 mA/g电流密度进行充放电,三维网状结构的复合薄膜仍有464 mA·h/g的放电容量.三维网状结构的Sn-Al复合薄膜能抑制充放电时带来的体积膨胀,较大的表面积和粗糙表面可以使其与锂充分反应,改善其电化学性能.

关键词： Sn—Al复合薄膜共溅三维网状结构锂离子电池负极

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钠离子电池先进功能材料的研究进展

化学学报 2017年第2期75卷 154-162页

作者：向兴德卢艳莹陈军南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室天津化学化工协同创新中心

钠离子电池作为一种新型的化学电源,因钠资源储量丰富、成本低廉等优势,在规模储能领域具有应用前景,近年来受到了人们的广泛关注.为了获得比能量高、循环寿命长和快速充放电能力强的先进钠离子电池,人们正致力于开发比容量高、循环性... 详细信息

钠离子电池作为一种新型的化学电源,因钠资源储量丰富、成本低廉等优势,在规模储能领域具有应用前景,近年来受到了人们的广泛关注.为了获得比能量高、循环寿命长和快速充放电能力强的先进钠离子电池,人们正致力于开发比容量高、循环性能好和倍率性能佳的储钠电极材料和离子电导率高、电化学窗口宽的功能电解液,并取得了重要进展.目前,有前景的正极材料主要有高容量的层状氧化物、高电位的氟磷酸盐和长寿命的磷酸盐;可用的负极材料主要包括循环稳定性强的钛基层状氧化物和碳材料、比容量大的金属/非金属单质和低成本的金属化合物;有效的功能电解液有酯类电解液和醚类电解液.本综述详细总结了上述几类电极材料和电解液的最新研究进展,重点介绍了它们的电化学性质、科学难题及解决策略.

关键词：钠离子电池正极材料负极材料电解液

Ni_(0.4)Cu_(0.6)/POM光催化氨硼烷水解制氢性能研究

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燃料化学学报(中英文) 2025年第3期53卷 360-370页

作者：左佑华李蓉徐立成花俊峰郝思雨谢婧许立信叶明富万超安徽工业大学化学与化工学院安徽马鞍山243032 青岛科技大学高分子科学与工程学院山东青岛266042 浙江省环境科技有限公司浙江杭州310027 安徽工业大学生物膜法水质净化及利用技术教育部工程研究中心安徽马鞍山243032 南开大学先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071 常州大学江苏省绿色催化材料与技术重点实验室江苏常州213164 浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058 上海交通大学绍兴新能源与分子工程研究院浙江绍兴312300

采用溶剂热法合成载体含环磷腈聚合物(POM),再以Ni和Cu作为活性组分通过浸渍还原法负载到载体上,制备出Ni_(0.4)Cu_(0.6)/POM催化剂,并将其用于光催化氨硼烷(AB)水解制氢反应。通过TEM、XRD、XPS、FT-IR、UV-vis DRS、PL、EIS等手段对... 详细信息

采用溶剂热法合成载体含环磷腈聚合物(POM),再以Ni和Cu作为活性组分通过浸渍还原法负载到载体上,制备出Ni_(0.4)Cu_(0.6)/POM催化剂,并将其用于光催化氨硼烷(AB)水解制氢反应。通过TEM、XRD、XPS、FT-IR、UV-vis DRS、PL、EIS等手段对催化剂进行表征。实验结果表明,Ni_(0.4)Cu_(0.6)/POM催化剂具有稳定的球形颗粒结构,在298 K、光照的条件下催化反应的TOF值为1461.0 h^(-1),是非光条件下的1.6倍,在经过20次循环后依然保持着良好的催化活性。

关键词：含环磷腈聚合物催化剂光催化氨硼烷水解制氢光照

溶剂热/水热法制备MnO_x@rGO纳米复合材料及其氧还原催化性能

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化学学报 2014年第8期72卷 920-926页

作者：靳琪裴龙凯胡宇翔杜婧韩晓鹏程方益陈军先进能源材料化学教育部重点实验室化学化工协同创新中心南开大学化学学院天津300071

氧还原催化剂是燃料电池和金属空气电池中影响其阴极性能的关键因素.采用溶剂热/水热法,以氧化石墨烯(GO),MnSO4和KMnO4为原料可控制备了两种锰氧化物(MnOx)和还原氧化石墨烯(rGO)复合材料(Mn3O4@rGO,MnOOH@rGO)并研究了其氧还原电催化... 详细信息

氧还原催化剂是燃料电池和金属空气电池中影响其阴极性能的关键因素.采用溶剂热/水热法,以氧化石墨烯(GO),MnSO4和KMnO4为原料可控制备了两种锰氧化物(MnOx)和还原氧化石墨烯(rGO)复合材料(Mn3O4@rGO,MnOOH@rGO)并研究了其氧还原电催化性能.通过X射线粉末衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)、热重(TG)等分析测试手段表征了Mn3O4@rGO与MnOOH@rGO的组成结构及形貌.结果显示,在制备过程中GO被还原为rGO,乙醇和水溶剂中分别形成Mn3O4纳米颗粒与MnOOH纳米棒,MnOx均匀生长在rGO表面.采用伏安曲线和旋转圆-环盘电极技术测试了所制备复合材料的电化学性能,并与无rGO负载的Mn3O4和MnOOH进行对比.结果表明,由于MnOOH和rGO的协同作用,MnOOH@rGO在碱性体系中表现出较好的催化活性及稳定性,可作为潜在的氧还原催化剂.

关键词：溶剂热/水热锰氧化物石墨烯纳米复合材料氧还原电催化剂