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单壁碳纳米角的制备及电化学应用进展

材料导报 2024年第6期38卷 36-48页

作者：苏咸凯解志鹏张达侯圣平杨斌梁风昆明理工大学真空冶金国家工程研究中心昆明650093 昆明理工大学云南省有色金属真空冶金重点实验室昆明650093 昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093

单壁碳纳米角(Single-wall carbon nanohorns, SWCNHs)是由单层石墨烯卷曲而成的中空锥状碳纳米材料,通常状态下无法单独存在,一般为以数千根SWCNHs聚集成的球型聚集体,因优异的导电和导热性能、低的密度和大的比表面积而被视为一种极... 详细信息

单壁碳纳米角(Single-wall carbon nanohorns, SWCNHs)是由单层石墨烯卷曲而成的中空锥状碳纳米材料,通常状态下无法单独存在,一般为以数千根SWCNHs聚集成的球型聚集体,因优异的导电和导热性能、低的密度和大的比表面积而被视为一种极具电化学应用前景的碳纳米材料。SWCNHs通常采用激光烧蚀法、电弧放电法和焦耳热法制备,且三种方法的制备过程均未涉及金属催化剂,避免了杂质污染,从而拓宽了其应用领域。在过去20年里,SWCNHs被广泛应用于超级电容器、电化学传感器、锂离子电池、太阳能电池、燃料电池和金属-CO_(2)电池中。众多研究表明,SWCNHs基电化学器件具有高效、稳定、安全的优势,推动SWCNHs的工业化量产和在电化学领域的规模化应用对国家新能源和高端制造业的发展具有重要意义。本文概述了SWCNHs的结构、特性和制备方法,回顾了SWCNHs在电化学领域的研究进展,并对SWCNHs未来的研究方向和发展趋势进行了展望。

关键词：单壁碳纳米角结构特性电化学纳米材料

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高纯铜制备方法及研究进展

材料导报 2024年第19期38卷 153-163页

作者：王东于昊松梁栋王立鹏马廷壮余镕杨斌田阳昆明理工大学云南省有色金属真空冶金重点实验室昆明650093 昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明650093 昆明理工大学真空冶金国家工程研究中心昆明650093 昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093

高纯铜因其优良的物理化学性质,在集成电路、半导体、航空航天等领域发挥重要作用。我国是铜生产与消费第一大国,但99.999%及以上高纯铜高效制备技术的缺乏制约着铜产业竞争力的提升,如何高效制备高纯铜是行业研究的重点。本文从高纯铜... 详细信息

高纯铜因其优良的物理化学性质,在集成电路、半导体、航空航天等领域发挥重要作用。我国是铜生产与消费第一大国,但99.999%及以上高纯铜高效制备技术的缺乏制约着铜产业竞争力的提升,如何高效制备高纯铜是行业研究的重点。本文从高纯铜的制备方法及生产工艺出发,综述了电解、萃取、离子交换、真空蒸馏、区域熔炼等高纯铜制备工艺的研究现状,主要包括纯化机理、制备效率及提纯效果,着重归纳了添加剂、温度梯度、电流密度、保温时间等因素对制备高纯铜的影响。最后,通过对比湿法工艺与火法工艺的优缺点,重点探讨了火法真空蒸馏制备高纯铜的现状,并根据目前高纯铜制备的研究进展,展望了未来高纯铜制备的发展方向。

关键词：铜高纯材料分离纯化绿色湿法冶金火法冶金

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镁熔体净化技术的研究进展

中国有色金属学报 2024年第1期34卷 229-253页

作者：余镕田阳杨斌徐宝强梁栋王立鹏昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明650093 昆明理工大学真空冶金国家工程研究中心昆明650093 昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 昆明理工大学云南省有色金属真空冶金重点实验室昆明650093

镁作为新兴轻质材料在汽车、3C和航空航天领域的应用逐渐普及,伴随行业节能减排的要求提升以及材料行业的迭代更新,镁及其合金所涉及的产业领域将会进一步扩大。而镁及其合金在铸造与变形加工前,镁熔体纯净度会对其性能产生巨大影响,如... 详细信息

镁作为新兴轻质材料在汽车、3C和航空航天领域的应用逐渐普及,伴随行业节能减排的要求提升以及材料行业的迭代更新,镁及其合金所涉及的产业领域将会进一步扩大。而镁及其合金在铸造与变形加工前,镁熔体纯净度会对其性能产生巨大影响,如熔体纯净度低会显著降低合金的抗拉强度、伸长率等力学性能,导致合金出现炸裂、破损现象。为此,镁熔体的高效除气除杂净化技术成为研究热点。镁熔体净化作为镁熔炼过程中的重要环节,一直是科研工作者不断改进优化的研究课题。本文在简要介绍镁熔体中夹杂物来源的基础上,归纳了适用于镁熔体的熔剂净化、无熔剂净化、复合净化法及其净化效果,且对真空蒸馏法净化镁熔体的相关研究进行了探讨,系统综述了镁熔体净化技术研究进展,展望了该技术的未来研究方向。

关键词：镁熔体夹杂物熔剂净化法无熔剂净化法复合净化法

废旧锂离子电池正极材料有价金属回收研究现状

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中国有色金属学报 2024年第6期34卷 1786-1808页

作者：李峻田阳杨斌徐宝强胡均贤于昊松昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明650093 昆明理工大学真空冶金国家工程研究中心昆明650093 昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 昆明理工大学云南省有色金属真空冶金重点实验室昆明650093

近年来,随着“碳达峰”、“碳中和”等目标的提出,新能源电动汽车发展迅速,锂离子电池的需求量也随之剧增,而大量锂离子电池的使用也必将迎来锂离子电池爆发式退役,从而大量的废旧锂离子电池有待回收。锂电池大致可分为三元锂电池、磷... 详细信息

近年来,随着“碳达峰”、“碳中和”等目标的提出,新能源电动汽车发展迅速,锂离子电池的需求量也随之剧增,而大量锂离子电池的使用也必将迎来锂离子电池爆发式退役,从而大量的废旧锂离子电池有待回收。锂电池大致可分为三元锂电池、磷酸铁锂电池、钴酸锂电池、锰酸锂电池四大类,目前主要的回收方法有火法冶金技术、湿法冶金技术。本文叙述了近年来上述四大类锂离子电池正极目标金属的回收研究现状,从流程的难易程度、目标金属的提取效率以及对环境是否产生污染性气体或废液等多个方面来分析各项工艺。最后,对不同冶金工艺的优缺点进行总结以及未来的前景进行展望。

关键词：锂离子电池回收正极材料火法冶金真空

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TiO_(2)直接还原制备超低氧钛

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第2期34卷 681-693页

作者：庞俭孔令鑫朱立国徐宝强徐俊杰白崇霖杨斌昆明理工大学云南省有色金属真空冶金重点实验室昆明650093 昆明理工大学真空冶金国家工程研究中心昆明650093 昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明650093

提出在MgCl_(2)−KCl−YCl_(3)熔盐中,通过熔盐电解产生Mg直接还原TiO_(2)制备低氧钛。绘制Mg−Ti−O三元相图和电位−氧势(φ−pO^(2)−)图,表明镁还原TiO_(2)制备低氧钛是可行的。在MgCl_(2)−YCl_(3)和MgCl_(2)−YCl_(3)−KCl熔盐中,不同温度和施加电压条件下,开展熔盐电解−镁热还原TiO_(2)实验研究,结果表明:借助YOCl沉淀及CO_(x)同步生成,将还原和脱氧产物O^(2)−快速脱除,在1073~1173 K、施加电压2.5~3.1 V的条件下,通过电化学还原可以将TiO_(2)还原为高氧钛(Ti6O)。在温度为1173 K的MgCl_(2)−YCl_(3)熔盐中,开展不同施加电压下的高氧钛电化学脱氧实验。此外,还观察到有可能将高氧钛的氧含量可从1200×10^(−6)降至100×10^(−6)以下。

关键词：二氧化钛电化学镁热还原脱氧超低氧钛稀土金属

基于黏性蒸馏-气相分离的冶金级粗碲提纯方法

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第3期34卷 1037-1048页

作者：黄大鑫蒋文龙徐宝强查国正杨斌昆明理工大学真空冶金国家工程研究中心昆明650093 昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明650093 昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093

开发一种基于黏性蒸馏-气相分离的高纯碲材料制备方法。通过调节冷凝器结构和冷凝温度,达到黏性蒸馏、控制碲优势冷凝区的目的,使挥发性差的物质留在残留物中,而硒在气相中与碲分离,实现冶金级粗碲的提纯。研究饱和蒸气压、碲分子平均... 详细信息

开发一种基于黏性蒸馏-气相分离的高纯碲材料制备方法。通过调节冷凝器结构和冷凝温度,达到黏性蒸馏、控制碲优势冷凝区的目的,使挥发性差的物质留在残留物中,而硒在气相中与碲分离,实现冶金级粗碲的提纯。研究饱和蒸气压、碲分子平均自由程、不同冷凝位置的杂质分布特征以及冷凝物形貌。500 g级的实验结果表明,在5 Pa、773 K和90 min的最佳实验条件下,碲的直收率为83.40%,纯度高于99.9996%,碲优势冷凝区冷凝物中硒含量降低至2.76×10^(-4)%(质量分数)。

关键词：高纯碲除硒提纯平均自由程优势冷凝区

磷铁渣高温活化浸出-沉淀法制备电池级FePO_(4)的工艺及应用

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化工进展 2024年第8期43卷 4726-4737页

作者：袁明哲秦安瑞周桂民陈秋霖袁亚杰姚耀春李银昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093 昆明理工大学真空冶金国家工程研究中心云南昆明650093

磷铁渣是黄磷生产的副产物之一,化学性质稳定,常作为固体废物处理,不仅污染环境,也消耗了大量人力物力。如何合理利用磷铁渣中铁(Fe)、磷(P)元素是磷化工企业必须解决的问题。以磷铁渣制备磷酸铁(FePO_(4))的传统技术存在能耗大、副产... 详细信息

磷铁渣是黄磷生产的副产物之一,化学性质稳定,常作为固体废物处理,不仅污染环境,也消耗了大量人力物力。如何合理利用磷铁渣中铁(Fe)、磷(P)元素是磷化工企业必须解决的问题。以磷铁渣制备磷酸铁(FePO_(4))的传统技术存在能耗大、副产物安全隐患大、难以实现工业化生产等缺点。有鉴于此,本文采用磷铁渣、磷酸、盐酸、氨水为原料,通过高温活化浸出-沉淀法制备了电池级FePO_(4)。在高温活化浸出阶段,探究了浸出时间、浸出温度、盐酸浓度、液固比与磷铁渣浸出率的关联规律。并研究了反应温度、时间、pH、投料比等条件对制备FePO_(4)性能的影响。对浸出液中Fe、P元素浓度和FePO_(4)晶体结构、形貌和粒度进行了分析。实验结果表明,磷铁渣浸出的最佳条件是:浸出时间3h、浸出温度90℃、盐酸浓度5.5mol/L、液固比20mL/g,在此浸出条件下Fe元素浸出率可达93.55%,P元素浸出率可达82.21%,固体渣浸出率可达90.06%。沉淀反应过程的最佳条件为:反应温度70℃、反应时间2h、反应pH=1.2、Fe/P投料比为1,此条件制备的磷酸铁(FePO_(4))材料结晶度高,形貌均匀,分散性好,一次粒径为100~200nm,铁磷比为0.97,杂质含量完全符合行业标准。以此合成的磷酸铁锂(LiFePO_(4))正极材料电化学性能较好,在1C倍率下,放电比容量可达到151.62mA·h/g,表明所制备的FePO_(4)完全满足LiFePO_(4)正极材料前体的要求。

关键词：磷铁渣活化浸出沉淀法电池级磷酸铁

纳滤膜传质机制模型及在盐湖提锂应用中的研究进展

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稀有金属 2024年第2期48卷 262-276页

作者：刘悦宇李婷婷李世伟尹少华昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093

纳滤膜技术基于膜孔筛分和界面道南效应,实现不同价态离子分离,无需引入其他溶剂,是一种绿色环保的新型分离技术。根据中国盐湖卤水高镁锂比现状及难开采、产量低等特点,将纳滤分离技术应用于盐湖锂资源提取中具有深远意义。总结了盐湖... 详细信息

纳滤膜技术基于膜孔筛分和界面道南效应,实现不同价态离子分离,无需引入其他溶剂,是一种绿色环保的新型分离技术。根据中国盐湖卤水高镁锂比现状及难开采、产量低等特点,将纳滤分离技术应用于盐湖锂资源提取中具有深远意义。总结了盐湖卤水中提锂的现状,对比了盐湖提锂技术的优劣,对国内外从事纳滤膜相关研究的机构及其典型成果进行了分析。并对目前纳滤膜材料的设计与制备以及膜材料的发展进行了总结和展望,同时,深入研究了纳滤膜表面传质模型对纳滤膜实现镁锂分离机制及促进纳滤膜广泛应用所具有的重要意义。最后,对纳滤膜技术特点进行了分析总结,对常用的纳滤膜传质模型的研究进展进行了详细综述,在此基础上提出了在盐湖提锂中运用纳滤膜分离技术的未来发展方向。

关键词：盐湖卤水镁锂分离纳滤膜传质模型

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硒提取与纯化工艺研究进展

材料导报 2024年第5期38卷 151-164页

作者：杨政代林晴张利波张辉程越周亮苏文婷昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 昆明理工大学非常规冶金教育部重点实验室昆明650093 昆明理工大学云南省特种冶金重点实验室昆明650093 云南铜业科技发展股份有限公司昆明650033

硒作为地壳中含量稀少且分散的非金属元素,因具备优异的物化性能,被广泛应用于冶金、玻璃和电子工业等领域。随着新材料和新能源行业的快速发展,电子工业对各种硒产品,特别是高端硒产品的需求不断攀升,如何清洁、高效、经济地从阳极泥... 详细信息

硒作为地壳中含量稀少且分散的非金属元素,因具备优异的物化性能,被广泛应用于冶金、玻璃和电子工业等领域。随着新材料和新能源行业的快速发展,电子工业对各种硒产品,特别是高端硒产品的需求不断攀升,如何清洁、高效、经济地从阳极泥等原料中提取粗硒并将其纯化,成为新能源等行业发展亟待解决的问题。本文综述了硒提取与纯化技术的研究进展,介绍了硒资源的储量、应用和消费概况,将硒提取工艺分为火法、半湿法、全湿法和其他回收工艺四大类,重点阐述了各种提取与纯化工艺的技术现状,详尽介绍了各主流工艺的优缺点、原料适用性以及应用情况,最后对硒提取与纯化工艺未来发展方向进行了展望。

关键词：粗硒提取技术纯化技术高纯硒