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钒电池用聚胺薄层复合膜研究

化学学报 2024年第1期82卷 16-25页

作者：滕祥国张良伟韩晓玉李郭威戴纪翠哈尔滨工业大学(威海)海洋科学与技术学院应用化学系威海264209

钒电池(VRB)具有容量和功率相互独立、易于模块化、寿命长和安全性高等优点,因此特别适合作为大规模储能系统使用.隔膜是VRB的核心部件之一,对电池的综合性能和成本影响巨大.全氟磺酸膜如Nafion(杜邦)具有化学稳定性高、电导率高和机械... 详细信息

钒电池(VRB)具有容量和功率相互独立、易于模块化、寿命长和安全性高等优点,因此特别适合作为大规模储能系统使用.隔膜是VRB的核心部件之一,对电池的综合性能和成本影响巨大.全氟磺酸膜如Nafion(杜邦)具有化学稳定性高、电导率高和机械性能好等优点,因此是当前VRB中所广泛使用的商业化隔膜.然而,Nafion用于VRB时存在着钒离子渗透率高和成本高两大主要缺点,严重制约了VRB的商业化进程.薄层复合(TFC)膜具有皮层和支撑层易调控、制备简单和离子选择性高等特点,特别适合于在VRB中使用.但是传统的聚酰胺型TFC膜在VRB强酸电解液中存在潜在的水解和分解问题.为了制备VRB用高稳定性TFC膜,本工作以聚乙烯亚胺(PEI)和三聚氰氯(CC)作为两相单体,通过界面聚合法制备了不含酰胺基的聚胺型TFC膜并应用于VRB.在此基础上,对所制备复合膜进行了钒离子渗透率、单电池充放电性能、化学稳定性和长期循环稳定性等物化性能及电化学性能研究.结果表明:聚胺TFC膜(M_(T))的钒离子渗透系数为3.17×10^(-7) cm^(2)·min^(-1),远小于基膜M_(0) (30.89×10^(-7) cm^(2)·min^(-1))和商业N 115膜(Nafion 115,10.91×10^(-7) cm^(2)·min^(-1)).M_(T)膜在40 m A·cm^(-2)的电流密度下的能量效率(EE)高达86.2%,远高于M_(0) (74.9%)和N 115 (80.0%)膜.化学稳定性测试表明M_(T)膜的钒离子渗透系数损失率为4.42%,低于M_(0) (8.93%)和N 115 (4.86%).在80 m A·cm^(-2)的电流密度下100次充放电循环内,所制备TFC膜具有稳定的库仑效率、电压效率和能量效率.该TFC膜是理想的商业Nafion膜替代产品,在VRB中有良好的应用前景.

关键词：钒电池聚胺薄层复合膜界面聚合多孔膜

小秦岭金矿区小麦和玉米重金属的健康风险评价

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地质学报 2019年第2期93卷 501-508页

作者：张江华徐友宁吴耀国西北工业大学应用化学系西安710072

重金属污染引发的农产品质量安全问题已成为全社会关注的焦点。为了解小秦岭金矿开发引起的重金属污染风险,采集了同点位的农田土壤、小麦和玉米籽粒样品,测定了其中Hg、Pb、Cd、Cr、As、Cu和Zn的含量及其在土壤中的形态;采用指数法和RA... 详细信息

重金属污染引发的农产品质量安全问题已成为全社会关注的焦点。为了解小秦岭金矿开发引起的重金属污染风险,采集了同点位的农田土壤、小麦和玉米籽粒样品,测定了其中Hg、Pb、Cd、Cr、As、Cu和Zn的含量及其在土壤中的形态;采用指数法和RAC风险评价法分析了土壤重金属的污染风险,采用转移因子和目标风险指数法评价了小麦、玉米籽粒中重金属的健康风险。结果表明:小秦岭金矿区土壤中Hg、Pb、Cd、Cu、Zn含量受矿业活动影响强度大,在土壤中累积明显;土壤中Hg、Cd、Pb、Cu总量超过了国家限值,呈现污染;Cd、Hg、Cu具有潜在生态风险。小麦和玉米籽粒中Pb以及玉米籽粒中的Cd的平均含量高于国家标准,呈现一定程度的污染;部分小麦样品中的Hg、Cd和部分玉米样品中的Cd超过WHO/FAO安全限值,小麦和玉米籽粒中度Pb平均含量超过欧盟安全标准,说明具有潜在的健康风险。重金属的转移因子表明Cd、Zn及Cu比其他重金属更容易从土壤转移到小麦和玉米籽粒中;通过小麦对重金属的摄入量略高于玉米,远低于WHO/FAO推荐剂量;目标风险指数评价表明,只消费小麦或玉米基本不产生健康风险,但同时消费矿区生长的小麦和玉米具有较高的Pb健康风险。

关键词：小麦玉米土壤重金属健康风险小秦岭金矿区

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生物医用形状记忆高分子材料

材料工程 2017年第7期45卷 111-117页

作者：沈学霖朱光明杨鹏飞西北工业大学应用化学系西安710129

形状记忆聚合物作为一种智能材料,已经在生物医用领域显示出了巨大的应用前景。基于形状记忆聚合物材料的原理,组成和结构可以设计兼具生物降解性、生物相容性等多种功能的新型智能材料。本文综述了三种典型的生物降解性形状记忆聚合物... 详细信息

形状记忆聚合物作为一种智能材料,已经在生物医用领域显示出了巨大的应用前景。基于形状记忆聚合物材料的原理,组成和结构可以设计兼具生物降解性、生物相容性等多种功能的新型智能材料。本文综述了三种典型的生物降解性形状记忆聚合物材料(聚乳酸、聚己内酯、聚氨酯)的发展,从结构上对三种形状记忆聚合物进行了分类讨论,详细分析了不同种类聚合物形状记忆的机理、形状变化的固定率和回复率、回复速率等,并介绍了一些形状记忆聚合物材料在生物医学中的应用。最后对医用形状记忆聚合物未来发展进行了展望:双程形状记忆聚合物及体温转变形状记忆材料将会受到研究者的重点关注。

关键词：生物医用形状记忆聚合物聚乳酸聚己内酯聚氨酯

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锂离子电池电解液功能性添加剂设计及应用

化学进展 2019年第4期31卷 631-642页

作者：程纯陆亦诚刘志豪张晋瑜滕祥国朱永明哈尔滨工业大学(威海)应用化学系威海264209

为提高锂离子电池的电化学性能,开发适合不同电解液的功能性添加剂是重要手段之一。功能性添加剂可以在不增加电池成本的情况下,显著改变电池的电化学性能,如改善循环性能,提高可逆容量和电解液电导率。本文分别从溶剂和添加剂两方面进... 详细信息

为提高锂离子电池的电化学性能,开发适合不同电解液的功能性添加剂是重要手段之一。功能性添加剂可以在不增加电池成本的情况下,显著改变电池的电化学性能,如改善循环性能,提高可逆容量和电解液电导率。本文分别从溶剂和添加剂两方面进行系统分析,介绍了锂离子电池电解液功能性添加剂的现状与进展,并提出面临的问题。本文以功能性添加剂的不同官能团为出发点,分析其作用机理,并分类探讨了阻燃添加剂、高电压添加剂等的优缺点、应用和前景。最后对锂离子电池电解液的溶剂及其添加剂的发展进行了展望。

关键词：锂离子电池电解质添加剂

聚乙烯醇二维光子晶体水凝胶的制备及乙醇响应行为

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高等学校化学学报 2019年第7期40卷 1520-1526页

作者：任宸锐刘根起秦夏彤刘晨辉范晓东西北工业大学理学院应用化学系

以单分散的聚苯乙烯微球乳液为原料,采用针尖注射法制备了聚苯乙烯二维光子晶体阵列,采用聚乙烯醇填充二维光子晶体阵列,以戊二醛为交联剂,得到聚乙烯醇二维光子晶体水凝胶(PVA·2DPCH).通过测定PVA·2DPCH在不同浓度的乙醇/水溶液中的... 详细信息

以单分散的聚苯乙烯微球乳液为原料,采用针尖注射法制备了聚苯乙烯二维光子晶体阵列,采用聚乙烯醇填充二维光子晶体阵列,以戊二醛为交联剂,得到聚乙烯醇二维光子晶体水凝胶(PVA·2DPCH).通过测定PVA·2DPCH在不同浓度的乙醇/水溶液中的德拜环直径(D)变化,研究了PVA·2DPCH对乙醇的响应行为.结果表明,在乙醇体积分数为0~60%范围内,PVA·2DPCH对乙醇没有明显响应,德拜环直径基本保持不变;当乙醇体积分数超过60%时,PVA·2DPCH对乙醇表现出敏感响应,其德拜环直径随乙醇体积分数的增大而增大,响应时间仅需30 s;在乙醇体积分数为60%~100%范围内,PVA·2DPCH的德拜环直径变化(ΔD)与乙醇体积分数(Ve)呈线性相关:当60%≤Ve≤75%时,其线性回归方程为ΔD=50.30 Ve-31.74,r^2=0.9734;当75%

关键词：二维光子晶体水凝胶聚乙烯醇乙醇检测德拜环

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石墨烯-聚苯胺类超级电容器复合电极材料

化学进展 2018年第9期30卷 1349-1363页

作者：鲍长远韩家军程瑾宁张瑞涛哈尔滨工业大学(威海)应用化学系威海264209

聚苯胺理论比容量高、易合成,是一种理想的电极材料,但其循环寿命差,而石墨烯具有高的理论比表面积,将二者复合,充分利用两者之间的协同效应,能够使复合材料具有优异的电化学电容性能。本文回顾了近几年石墨烯-聚苯胺纳米复合材料在超... 详细信息

聚苯胺理论比容量高、易合成,是一种理想的电极材料,但其循环寿命差,而石墨烯具有高的理论比表面积,将二者复合,充分利用两者之间的协同效应,能够使复合材料具有优异的电化学电容性能。本文回顾了近几年石墨烯-聚苯胺纳米复合材料在超级电容器中的最新研究结果及其制备方法,并对如何优化电极的结构与性能进行讨论,同时介绍了石墨烯-聚苯胺类电极材料在有机超级电容器中的应用进展,最后对石墨烯-聚苯胺复合材料的前景进行了展望。超级电容器用石墨烯-聚苯胺纳米复合材料的发展取决于其合理的微观结构设计,构建理想的三维多孔结构以避免聚苯胺的膨胀与收缩现象是研究的方向之一,此外,在改善石墨烯和聚苯胺间弱的界面相互作用的同时寻求石墨烯性能与功能化的平衡仍是难点,机械性能优异的聚苯胺纳米复合材料对于柔性全固态超级电容器的研究也会起到关键作用。

关键词：石墨烯聚苯胺纳米结构复合材料比电容超级电容器

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淀粉基壁材的光降解性能研究

中国塑料 2019年第9期33卷 89-99页

作者：韩阳阳朱光明任天宁西北工业大学应用化学系

随着航天科技的迅猛发展,地球近轨道的太空垃圾不断增多,因此考虑将微胶囊导入至航天器材料中,通过控制囊壁材料的光降解速率进而控制航天器材料降解时间。本文主要对以淀粉基为囊壁材料的光降解性能进行了初步研究,淀粉被用作基体,通... 详细信息

随着航天科技的迅猛发展,地球近轨道的太空垃圾不断增多,因此考虑将微胶囊导入至航天器材料中,通过控制囊壁材料的光降解速率进而控制航天器材料降解时间。本文主要对以淀粉基为囊壁材料的光降解性能进行了初步研究,淀粉被用作基体,通过引入不同含量的硬脂酸铁(FeSt3)和硬脂酸铈(CeSt4)作为光敏剂来制备光降解聚合物。研究发现,淀粉本身具有一定的光降解性,但光敏剂的添加可以有效地促进淀粉的光降解,并且无论添加何种光敏剂,光敏剂质量分数为0.3%时光敏降解性能均较好;特别是经光照72h后,含有0.3%FeSt3的淀粉特性黏度和冲击强度分别降低67.64%和59.59%,羰基指数(CI)增加至17.68,受光降解作用影响作用最大,表明0.3%FeSt3实现了最佳光催化降解淀粉的性能;但是仍存在一定的缺陷,在光照早期阶段,0.3%FeSt3的光引发降解速率低于相同含量的CeSt4光引发降解速率。

关键词：光敏剂淀粉基光降解聚合物硬脂酸铁硬脂酸铈

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光降解聚合物研究进展

中国塑料 2019年第6期33卷 132-138页

作者：韩阳阳朱光明李奔西北工业大学应用化学系

介绍了共聚型光降解聚合物和添加型光降解聚合物两大类光降解聚合物以Norrish反应为主的光降解反应机理,以及综述了光降解聚合物的国内外发展状况,并对各类光降解聚合物的优缺点进行了分析总结。其次,提出了光降解聚合物在生产发展过程... 详细信息

介绍了共聚型光降解聚合物和添加型光降解聚合物两大类光降解聚合物以Norrish反应为主的光降解反应机理,以及综述了光降解聚合物的国内外发展状况,并对各类光降解聚合物的优缺点进行了分析总结。其次,提出了光降解聚合物在生产发展过程中存在的问题以及如何解决这些问题的途径。最后,展望了光降解聚合物的未来发展前景。

关键词：添加型光降解聚合物共聚型光降解聚合物光敏剂

纳米NCS在电化学能量转换和储存中的制备和应用

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化学进展 2017年第11期29卷 1422-1434页

作者：朱永明姜云鹏胡会利哈尔滨工业大学(威海)应用化学系威海264209

镍-钴双金属硫化物(NiCo_2S_4)具有典型的AB_2O_4尖晶石结构,NiCo_2S_4的电导率比NiCo_2O_4电导率高两个数量级,在室温下的电导率高达1.25×10~6S·m^(-1)。此外,NiCo_2S_4可提供比相应的单组分硫化物更有效的氧化还原反应,由于其独特... 详细信息

镍-钴双金属硫化物(NiCo_2S_4)具有典型的AB_2O_4尖晶石结构,NiCo_2S_4的电导率比NiCo_2O_4电导率高两个数量级,在室温下的电导率高达1.25×10~6S·m^(-1)。此外,NiCo_2S_4可提供比相应的单组分硫化物更有效的氧化还原反应,由于其独特的纳米结构和电化学性能,具有很大的应用潜力。本文系统地综述了不同结构纳米NiCo_2S_4的制备及其在电化学能量转换和储存中的应用,介绍了NiCo_2S_4纳米材料的形貌特征、物化特性以及合成方法。预处理条件、制备方法和生长基体都会对NiCo_2S_4纳米结构的形貌和性能产生影响,不同纳米结构(如纳米针、纳米线、纳米棒、纳米管、纳米盒、纳米片、纳米板和层次结构)的NiCo_2S_4可通过多种方法制得(如水热法和溶剂热法、低温合成法、阴离子交换法、蒸气转换法、电沉积方法、共沉淀法和自组装等),其中最常用的是水热和溶剂热法,因为它们成本低、易于处理且适合大规模制造。同时,总结了NiCo_2S_4纳米材料在电催化、超级电容器和锂离子电池领域中的应用现状;分析和比较其不同纳米结构的制备工艺、方法和应用,希望能促进NiCo_2S_4纳米材料在电化学能量转换和储存领域的发展;最后提出NiCo_2S_4纳米材料的发展及应用方向。

关键词： NiCo2S4 电极材料形貌与性质制备