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导电共轭聚合物与碳布复合制备高能量密度和功率密度电极

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高分子学报 2024年第8期55卷 1044-1058页

作者：何杉杉何婷婷周紫君阿孜古丽·木尔赛力木新疆师范大学化学化工学院、新疆储能与光电催化材料重点实验室乌鲁木齐830054

导电共轭聚合物复合改性制得兼具电容及电池特性电极材料是不牺牲功率密度前提下,开发高能量密度超级电容器的可取之法.本文工作通过吸电子基团强化分子间作用力,提高材料电荷传递性能,提升电极材料的循环稳定性的同时使其具有了较高能... 详细信息

导电共轭聚合物复合改性制得兼具电容及电池特性电极材料是不牺牲功率密度前提下,开发高能量密度超级电容器的可取之法.本文工作通过吸电子基团强化分子间作用力,提高材料电荷传递性能,提升电极材料的循环稳定性的同时使其具有了较高能量密度和功率密度.采用原位化学氧化聚合法在CC表面聚合了以2,3-二氯-5,6-二氰基对苯醌为受体,3,3-二甲基联苯胺、3,3-二甲氧基联苯胺、3,3-二羟基联苯胺为给体的3种D-A型导电共轭聚合物.研究了3种柔性复合电极的电容特性.共聚物给体端为3,3-二甲氧基联苯胺的P2/CC为活性成分的电极材料在小于70 mV·s^(-1)范围内呈现快速电化学动力学特征且在0.5A·g^(-1)的电流密度下放电比电容达到686.27 F·g^(-1),充放电循环5000次后比电容的保持率为99.70%.复合电极在497.46 W·kg^(-1)功率密度下也达到了50.66 Wh·kg^(-1)的高能量密度.柔性复合电极的制备为低成本研发具有高能量密度和功率密度新型电极材料以进一步提升超级电容器性能给予了有意义的参考.

关键词： D-A型导电聚合物碳布柔性电极高能量密度高功率密度

导电共轭聚合物与碳布复合制备高能量密度和功率密度电极

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高分子学报 2024年

作者：何杉杉何婷婷周紫君阿孜古丽·木尔赛力木新疆师范大学化学化工学院新疆储能与光电催化材料重点实验室

导电共轭聚合物复合改性制得兼具电容及电池特性电极材料是不牺牲功率密度前提下，开发高能量密度超级电容器的可取之法.本文工作通过吸电子基团强化分子间作用力，提高材料电荷传递性能，提升电极材料的循环稳定性的同时使其具有了较... 详细信息

导电共轭聚合物复合改性制得兼具电容及电池特性电极材料是不牺牲功率密度前提下，开发高能量密度超级电容器的可取之法.本文工作通过吸电子基团强化分子间作用力，提高材料电荷传递性能，提升电极材料的循环稳定性的同时使其具有了较高能量密度和功率密度.采用原位化学氧化聚合法在CC表面聚合了以2,3-二氯-5,6-二氰基对苯醌为受体，3,3-二甲基联苯胺、3,3-二甲氧基联苯胺、3,3-二羟基联苯胺为给体的3种D-A型导电共轭聚合物.研究了3种柔性复合电极的电容特性.共聚物给体端为3,3-二甲氧基联苯胺的P2/CC为活性成分的电极材料在小于70 mV·s-1范围内呈现快速电化学动力学特征且在0.5 A·g-1的电流密度下放电比电容达到686.27 F·g-1，充放电循环5000次后比电容的保持率为99.70%.复合电极在497.46 W·kg-1超高功率密度下也达到了50.66 Wh·kg-1的能量密度.柔性复合电极的制备为低成本研发具有高能量密度和功率密度新型电极材料以进一步提升超级电容器性能给予了有意义的参考.

关键词： D-A型导电聚合物碳布柔性电极高能量密度高功率密度

MOFs孔结构对固定化酶性能影响的研究进展

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精细化工 2024年第8期41卷 1647-1657页

作者：程凯鹏张申梦李立鑫魏梓悦黄霞辉赵俭波周口师范学院化学化工学院河南周口466000 塔里木大学化学化工学院新疆阿拉尔843300

固定化酶是实现酶制剂产业化应用的有效途径,载体是影响固定化酶催化效果的关键因素。金属有机框架(MOFs)是结构高度有序的多孔材料,具有构效关系明确、孔结构均一、孔道性质与化学性质在原子层面可调、可设计和易化学修饰等特点,近年来... 详细信息

固定化酶是实现酶制剂产业化应用的有效途径,载体是影响固定化酶催化效果的关键因素。金属有机框架(MOFs)是结构高度有序的多孔材料,具有构效关系明确、孔结构均一、孔道性质与化学性质在原子层面可调、可设计和易化学修饰等特点,近年来,其作为酶载体方面的研究已有较大的进展。该文以MOFs孔结构对固定化酶性能的影响为主题,分析了MOFs孔结构的影响因素,总结了酶在笼型空穴与通道型孔这2种典型孔中负载的研究进展,详细论述了MOFs孔结构对酶的固定化、活性等方面的影响。最后,指出多级孔在固定化酶强化传质方面的特殊作用以及开发孔-酶匹配MOFs的重要性,展望了利用MOFs自身催化能力在纳米尺度内构建高效化学-酶级联催化剂的发展优势,以及通过调控微环境强化酶催化过程的可行性。

关键词：固定化酶金属有机框架孔结构笼型空穴通道型孔

氮掺杂空心碳纳米球嵌入氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子作为甲酸氧化的高效电催化剂

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新型炭材料（中英文） 2024年第2期39卷 321-333页

作者：房越杨富开曲微丽邓超王振波哈尔滨师范大学化学化工学院黑龙江哈尔滨150025 哈尔滨师范大学黑龙江省光化学生物材料与储能材料重点实验室黑龙江哈尔滨150025 哈尔滨工业大学化学化工学院新能源转化与存储关键材料技术工信部重点实验室国家哈尔滨工业大学重点实验室城市水资源与环境实验室黑龙江哈尔滨150001 深圳大学材料科学与工程学院深圳市特种功能材料重点实验室深圳市陶瓷先进技术工程实验室广东省功能材料界面工程研究中心广东深圳518060

低成本、高活性、耐久性好的高效电催化剂对直接甲酸燃料电池的应用起着至关重要的作用。本文采用简单经济的方法,研究了以三维层状多孔结构嵌入氮掺杂石墨烯(NG)的氮掺杂空心碳纳米球(NHCN)负载Pd纳米粒子作为直接甲酸燃料电池催化剂... 详细信息

低成本、高活性、耐久性好的高效电催化剂对直接甲酸燃料电池的应用起着至关重要的作用。本文采用简单经济的方法,研究了以三维层状多孔结构嵌入氮掺杂石墨烯(NG)的氮掺杂空心碳纳米球(NHCN)负载Pd纳米粒子作为直接甲酸燃料电池催化剂。由于具有独特的氮原子掺杂三维互联层状多孔结构,Pd纳米颗粒尺寸较小的Pd/NHCN@NG催化剂具有较大的催化活性表面积、优越的电催化活性、较高的稳态电流密度和较强的抗CO中毒能力,明显超过传统的Pd/C、Pd/NG和Pd/NHCN催化剂对甲酸电氧化的催化性能。通过优化HCN/GO比,当HCN/GO质量比为1∶1时,Pd/NHCN@NG催化剂对甲酸的催化氧化性能最佳,其活性是Pd/C的4.21倍。本工作开发了一种优越的碳基电催化剂载体材料,为燃料电池的发展带来了广阔的应用前景。

关键词：甲酸电氧化氮掺杂中空碳纳米球氮掺杂石墨烯载体材料三维互连层状多孔结构

钛酸酯改性角果藜/环氧树脂复合材料的制备及性能

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工程塑料应用 2024年第7期52卷 37-42页

作者：樊东焱马扶宸杜涛朱智慧钱大益宋剑斌伊犁师范大学化学化工学院新疆伊宁835000 新疆维吾尔自治区生物质资源清洁转化与高值利用重点实验室新疆伊宁835000

随着世界各国对环境保护的重视,可再生、可降解的天然植物纤维复合材料逐渐成为研究焦点。为探究天然植物纤维的规模化利用,选取新疆地区角果藜为研究对象,通过钛酸酯偶联剂(NDZ-201)的表面改性,借助模压工艺制备角果藜/环氧树脂(50/50... 详细信息

随着世界各国对环境保护的重视,可再生、可降解的天然植物纤维复合材料逐渐成为研究焦点。为探究天然植物纤维的规模化利用,选取新疆地区角果藜为研究对象,通过钛酸酯偶联剂(NDZ-201)的表面改性,借助模压工艺制备角果藜/环氧树脂(50/50)复合材料。凭借傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪、万能力学试验机、邵氏硬度计、扫描电子显微镜(SEM)和动态热机械分析(DMA)仪等研究角果藜纤维表面改性对复合材料力学性能、结构形态和热稳定性的影响。FTIR结果表明,经偶联剂处理后,角果藜纤维表面羟基含量减少,且出现Ti—O吸收峰;随着NDZ-201质量分数的增加,复合材料的力学性能逐渐增加,并在NDZ-201的质量分数为1%时,复合材料的弯曲强度(73.3 MPa)和硬度(93.8HD)达到最大值,与未改性相比,分别提高了21.8%和6.0%;SEM结果证实,经偶联剂处理的角果藜纤维在环氧树脂基体中的排列更加整齐有序,且材料中无孔洞;DMA结果表明,改性后复合材料的储能模量得到进一步提高,玻璃化转变温度由94℃上升到98℃,表明经过偶联剂改性后,角果藜与环氧树脂之间作用力进一步加强,这是由于环氧树脂分子链段运动受到抑制所致。

关键词：钛酸酯角果藜环氧树脂力学性能微观形貌

新型联苯胺基窄带隙共轭聚合物的光学及电化学性能研究

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光谱学与光谱分析 2022年第12期42卷 3751-3756页

作者：斯丽姆罕·热合麦提李佳佳阿孜古丽·木尔赛力木凯丽比努尔罕·麦提萨伍提新疆师范大学化学化工学院新疆乌鲁木齐830054 新疆储能与光电催化材料重点实验室新疆乌鲁木齐830054

随着化石燃料的日益枯竭,人类社会对能源的需求在不断增长。为了平衡能量应用需求并提升能量使用效率,开发高效能量转换材料与电化学储能材料成为当前研究的重要课题。导电聚合物基电极材料面临着相应储能器件能量密度、功率密度、循环... 详细信息

随着化石燃料的日益枯竭,人类社会对能源的需求在不断增长。为了平衡能量应用需求并提升能量使用效率,开发高效能量转换材料与电化学储能材料成为当前研究的重要课题。导电聚合物基电极材料面临着相应储能器件能量密度、功率密度、循环性能不高的挑战,需进行结构改性提高电导率、改善界面性质。鉴于共轭高分子的电子结构、光学及电化学性质由共轭链骨架结构决定,对导电共轭聚合物进行结构修饰以提升其电荷传输性能和载流子迁移率,进而设计合成新型高迁移率导电聚合物基共轭聚合物是提高相应器件特性的关键所在。已有研究大多借助复杂的结构设计来实现提升迁移率,设计合成了结构简单,有助提升电荷迁移的新型窄带隙聚联苯胺基共轭聚合物聚物。通过光谱学及电化学方法对材料结构与性能进行了表征分析。采用核磁共振氢谱、红外光谱,X射线粉末衍射对单体及聚合物进行了结构表征,通过紫外光谱、紫外可见漫反射、循环伏安、计时电位、交流阻抗对其进行了光学及电化学性能测试。结果表明,成功制得具有预期结构的共轭聚合物,所得聚合物结晶性较佳,光学带隙E^(opt)_(g)为1.85 eV,HOMO及LUMO能级分别为-5.44和-3.59 eV,前者高于,后者则低于大部分文献值,呈现可同时促进p-型和n-型掺杂的结构特性,具备增强材料容纳电荷能力的性能优势。聚合物储能特性受化学结构、晶体结构及微观形貌综合影响。改善材料微观结构特性有助于提升其电子电导率,但层状致密块体形貌特征又使其离子电导率受限。电化学性能测试结果显示,聚合物具有一定电化学活性,具有较小的电荷转移阻抗,具备基本满足使离子顺利扩散的条件,0.05 A·g^(-1)时的放电比电容达256.6 F·g^(-1)。研究结果表明,制得的联苯胺基窄带隙共轭聚合物在光电转换、储能及微型电子器件中有广阔的应用前景。

关键词：联苯胺基共轭聚合物窄带隙电化学活性

单晶WO_(3)/红磷S型异质结的构建及光催化活性研究

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无机材料学报 2023年第6期38卷 701-707,I0007,I0008页

作者：吐尔洪·木尼热赵红刚马玉花齐献慧李钰宸闫沉香李佳文陈平新疆师范大学化学化工学院乌鲁木齐830054 新疆师范大学新疆储能与光电催化材料重点实验室乌鲁木齐830054

S型异质结被广泛应用于光解水产氢和解决环境污染问题。本研究通过简单的水热法制备了单晶WO_(3)/水热处理后的红磷(HRP)复合材料。XPS和EPR等表征结果证实单晶WO_(3)/HRP复合材料形成了S型异质结。5%WO_(3)/HRP异质结复合物在可见光下... 详细信息

S型异质结被广泛应用于光解水产氢和解决环境污染问题。本研究通过简单的水热法制备了单晶WO_(3)/水热处理后的红磷(HRP)复合材料。XPS和EPR等表征结果证实单晶WO_(3)/HRP复合材料形成了S型异质结。5%WO_(3)/HRP异质结复合物在可见光下展现出最佳的光催化活性,在4min内对罗丹明B(RhB)的降解率高达97.6%。此外,制氢速率可以达到870.69μmol·h^(-1)·g^(-1),是纯HRP的3.62倍。这可归功于单晶WO_(3)和HRP之间形成紧密的S型异质结,使其光生载流子快速分离并提高氧化还原能力。本研究制备的RP基光催化剂为解决日益增长的清洁新能源和饮用水需求提供了参考。

关键词： WO_(3) 红磷光解水产氢 S型异质结

高效BiOBr/红磷异质结光催化剂用于Cr(Ⅵ)光还原

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无机化学学报 2023年第3期39卷 563-574页

作者：齐献慧赵红刚马玉花王转虎李云鹏李钰宸李佳文闫沉香新疆师范大学化学化工学院乌鲁木齐830054 新疆师范大学新疆储能与光电催化材料重点实验室乌鲁木齐830054

将水热处理后的红磷(HRP)与溴氧化铋(BiOBr)相结合,构建BiOBr/HRP异质结复合材料。通过调节和优化组成比例,7%BiOBr/HRP复合材料(复合材料中BiOBr的质量分数为7%)表现出最高的光催化活性,其可见光还原Cr(Ⅵ)的速率常数为0.188 min^(-1)... 详细信息

将水热处理后的红磷(HRP)与溴氧化铋(BiOBr)相结合,构建BiOBr/HRP异质结复合材料。通过调节和优化组成比例,7%BiOBr/HRP复合材料(复合材料中BiOBr的质量分数为7%)表现出最高的光催化活性,其可见光还原Cr(Ⅵ)的速率常数为0.188 min^(-1),是纯HRP(0.0376 min^(-1))的5倍。在窄带隙HRP中引入宽带隙BiOBr所构建的异质结复合材料,扩大了可见光光谱吸收范围,增强了光的吸收,加速了光生电子和空穴的分离。

关键词：红磷 BiOBr 异质结 Cr(Ⅵ) 光催化

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蛭石功能化复合材料研究进展

塔里木大学学报 2024年第1期36卷 1-12页

作者：王鹏真刘元昊冯敏田维亮张克伟塔里木大学化学化工学院新疆阿拉尔843300 青岛大学材料科学与工程学院山东青岛266071 河西学院化学化工学院甘肃张掖734000

蛭石是一种环境友好型天然硅酸盐矿物,具有独特的层状结构和稳定的物理化学性质。蛭石具有较高的孔隙率和较低的层间结合能,易于剥离形成二维(2D)纳米片应用于构建新型复合功能材料。本文聚焦蛭石纳米片的改性与高附加值应用,介绍了层... 详细信息

蛭石是一种环境友好型天然硅酸盐矿物,具有独特的层状结构和稳定的物理化学性质。蛭石具有较高的孔隙率和较低的层间结合能,易于剥离形成二维(2D)纳米片应用于构建新型复合功能材料。本文聚焦蛭石纳米片的改性与高附加值应用,介绍了层状材料的种类与剥离方法、蛭石的结构与性质,阐述了蛭石在离子通道、生物医学、吸附、气体阻隔、催化、储能等方面的应用进展。最后针对蛭石研究存在的主要问题,展望了其未来发展趋势。

关键词：蛭石层状材料复合材料功能化材料