Aqueous zinc batteries (AZBs) are one of the most promising large-scale energy storage devices by virtue of their high specific capacity, high degree of safety, non-toxicity, and significant economic benefits. However, Zn anodes in aqueous electrolyte suffer from zinc dendrites and side reactions, which lead to a low coulombic efficiency and short life cycle of the cell. Since electrolytes play a key role in the Zn plating/stripping process, versatile strategies have been developed for designing an electrolyte to handle these issues. Among these strategies, electrolyte additives are considered to be promising for practical application because of the advantages of low cost and simplicity. Moreover, the resulting electrolyte can maximally preserve the merits of the aqueous electrolyte. The availability and effectiveness of additives have been demonstrated by tens of research works. Up to now, it has been essential and timely to systematically overview the progress of electrolyte additives in mild acidic/neutral electrolytes. These additives are classified as metal ion additives, surfactant additives, SEI film-forming additives, and complexing additives, according to their functions and mechanisms. For each category of additives, their functional mechanisms, as well as the latest developments, are comprehensively elaborated. Finally, some perspectives into the future development of additives for advanced AZBs are presented.
在现行国标GB/T18801-2022《空气净化器》基础上,开发了低浓度单成分甲醛加载模型和低浓度混合成分(甲醛和甲苯)加载模型,通过对三种加载方式的加载量、加载前/后洁净空气量(CADR)变化率的分析,比较三种加载方式对空气净化器长效净化气态污染物性能的影响.结果表明,使用同一空气净化器,按现行国标评价,当加载量达到指定量时,甲醛CADR仅衰减 6.2%.而使用本文两种长效评价方法,随着长时间处理低浓度污染物,净化器的甲醛CADR指标会明显下降,且污染物成分越复杂,甲醛CADR下降越明显.因此采用低浓度混合成分(甲醛和甲苯)加载模型,测试条件更加严苛,更贴近真实使用场景,故能够准确评价空气净化器真实性能,为相关测试方法及标准的制定提供借鉴.
利用多组分反应方法,以取代氢化吲哚、苯肼、丁炔二酸二酯为原料,合成了 10 个多取代吲哚衍生物 4-取代-(4,5,6,7-四氢-6,6-二甲基-4-氧-1-对苯甲基-1H-吲哚-7-基)-5-羟基-1-苯基-1H-吡唑-3-羧酸酯 4a～4j,收率为77%～83%.其结构均通过红外、核磁和质谱等方法加以表征.采用 SRB 法对目标化合物进行体外抗肿瘤活性的测试,结果表明:目标化合物 4 对胃癌细胞系SGC7901 在浓度为 2.5、10、40 μg/mL时发挥较强的抑制作用,抑制率从 2.29%到 77.33%,且化合物的细胞毒性呈浓度依赖性;其中,4g、4h抑制能力最强;进一步检测目标化合物 4 对肺癌细胞系A549 的生长抑制能力,结果显示多数化合物均呈现较强的抑制作用;其中,4a和 4e发挥更强的抑制能力.
以辛基三甲氧基硅烷(KH-581)为原料,合成硅烷低聚物DJW-581.通过红外光谱和TGA热重分析仪对合成物进行表征,并通过测试挥发性、改性粉体的挤出性和硬度变化,分析探究硅烷低聚物对有机硅导热凝胶和导热垫片的影响.实验发现硅烷低聚物失重温度为 215℃,远高于单体硅烷偶联剂失重温度 90℃,更适合作为耐温导热凝胶和垫片的改性助剂.且 150℃条件下,硅烷低聚物可使导热凝胶保持长期的挤出性能稳定性,可有效减缓导热垫片老化硬度上升的程度.
高熵 MXene 是一种多组元(五种或五种以上的元素)的高熵二维材料,常见的有 TiVNbMoC3Tx、TiVCrMoC3Tx和(Ti1/5V1/5Zr1/5Nb1/5Ta1/5)2CTx等.简单介绍了高熵材料、高熵合金、高熵二维材料到高熵MXene的演变过程,从高熵MAX相制备得到高熵MXene,详细综述了高熵MXene的耐腐蚀性、晶格应变、不饱和位点和空位、可调原子组分,其中在不饱和位点和空位方面表现出优异的催化活性.总结了高熵 MXene 的结构特征和组织性能.最后展望了高熵MXene在催化、储能、电磁屏蔽和超导等领域的应用前景.
提出一种双有机溶剂,碳酸丙烯酯(PC)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)杂化的水系电解液新体系,用于水系锌金属电池.实验结果表明,5％DMF+2％PC杂化2 M ZnSO4水系电解液,不但明显减低了锌负极的析氢,而且促进锌的三维沉积,抑制了锌负极枝晶,同时双有机溶剂可以降低水系电解液的凝固点到-20℃.基于合成的新电解液体系,在 1 mA/cm2的电流密度下,Zn||Zn对称电池能够稳定循环 500 h 以上,Zn||Cu非对称电池能够稳定循环 1000圈以上,平均库伦效率为 99.06％.并且Zn||MnO2全电池在 1 A/g的大电流密度下,循环 2000圈后,仍保持着210 mAh/g的高比容量.
以镉Cd配合物的MOFs材料JUC-48 型吸附剂作为吸附材料,采用固相萃取-高效液相色谱(SPE-LC)-二极管阵列检测器建立了水中 7 种轻质多环芳烃(PAHs)检测方法.考察了解吸剂选取、吸附剂用量、吸附时间、解析时间等预处理条件对检测影响.结果表明,在 0.10～50 μg/L的多环芳烃浓度范围内,JUC-48 微孔吸附剂用量 25 mg,乙腈为解吸剂,用量 0.8 mL,吸附时间和解吸时间均为 10 min.该方法灵敏度高,检出限(MDL)0.021～0.10 μg/L,检测范围 0.10～50 μg/L,相关系数 r≥0.999,精密度 RSD 0.24%～2.53%,目标化合物回收率95.00%～100.87%.实际样品测试均未发现 7 种PAHs目标化合物.该方法高效、便捷、准确,有助于清洁水体中PAHs检测,具有较强的实用性.
为了获得铜铬铌合金的真空悬浮熔炼热加工工艺区间,采用 Gleeble-3500 热模拟机对铜铬铌合金进行四种温度(700、750、800、850℃)、四种应变速率(0.001、0.01、0.1、1 s-1)范围内的高温变形行为进行研究,得到该合金相应的真应力-真应变曲线,经过数据处理构建该合金的本构方程和热加工图.结果表明,在相同应变速率下,合金流变应力在 700～850℃内与温度呈负相关;铜铬铌合金的热变形活化能为 357.134 kJ/mol,显著高于纯铜;该合金的适宜加工温度是 700～850℃,变形速率在 0.0045～0.1 s-1.
通过两步水热/溶剂热法制备镍钴双金属硫化物电极,首先通过水热反应合成了碳布支撑钴镍前驱体,然后利用无机硫源将 S 元素掺入前驱体材料中,最终得到了生长在碳布表面的镍钴双金属硫化物材料.控制 Co、Ni原料的摩尔比,调控产物的形貌,研究了材料的结构与组成.经过SEM等表征,结果表明:金属源含量影响了产物的形貌,导致材料的电化学性能也存在差异.当金属源摩尔比Co∶Ni=2∶1 时,在3 M KOH电解液中,电流密度为 1 mA/cm2 时,NiCo2S4/CC电极的面积比电容为4789.0 mF/cm2.
利用白炽拉伸退火工艺(incandescent tension annealing process,ITAP),制备不同重物负载的拉伸应力下退火后的碳纳米管纤维(carbon nanotube fiber,I-CNTF),随之在纤维表面利用电沉积镀铜的方法获得碳纳米管/铜复合导线.利用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱、广角X射线散射(WAXS)、万能试验机分别对碳纳米管纤维(CNTF)形貌、结构、取向、强度进行了表征.结果表明在,负载重物质量为 100 g时,I-CNTF的取向因子高达 0.71,相比原始碳纳米管纤维(pristine carbon nanotube fiber,P-CNTF)提高了1.8 倍;同时I-CNTF的力学拉伸强度相比原始纤维也提高了 2.35 倍,且电学性能也有明显的提升,因此在碳纳米管/铜复合导体的应用中展现出极大的优势.
用升华硫粉末、氢氧化钠、聚乙二醇 400 为原料通过氧气鼓泡-刻蚀辅助策略方法合成了硫量子点(SQDs).通过透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、Zeta电位、X射线光电能谱、紫外可见吸收光谱和荧光光谱对SQDs进行表征、分析.结果表明,所合成的SQDs具有超小的粒径,大小约为 1.25 nm左右.此外,傅里叶变换红外光谱和X射线光电能谱表明聚乙二醇 400 负载在SQDs表面.而且,SQDs显示出激发不依赖于发射的荧光属性.
钛基光催化抗菌膜/涂层在光照条件下能够有效杀菌,且无细菌耐药性及细胞毒性,在抑制水体及空气中有害细菌的滋生方面具有潜在应用.简单介绍了不同制备方法所得的钛基光催化抗菌膜/涂层对杀菌性能的影响,指出材料本身及各制备方法导致的薄膜/涂层的微观结构差异影响着抗菌膜/涂层的光催化杀菌性能,详细综述了钛基光催化抗菌膜/涂层在水处理和空气净化领域的应用及其存在的问题,最后展望了钛基光催化抗菌膜/涂层的规模化制备及其未来的发展方向.
设计了一种多尺度Al2O3 填充的方式,通过不同尺度粒子构建致密填料网络,以提高侧链液晶聚硅氧烷(SCLCP)复合材料的导热性能.研究了多尺度Al2O3@SCLCP复合材料的微观结构和热性能,结果表明,与单一尺寸Al2O3 填充的聚硅氧烷复合材料相比,在相同 90％填料负载下,多尺度填充Al2O3@SCLCP复合材料表现出更高的热导率,这归因于适当的多尺度填料形成的有效导热通路.尤其在 90％(5 μm Al2O3:40 μm Al2O3=3:2,质量比)的填料负载下,Al2O3@SCLCP复合材料获得了1.931 W/(m·K)的面外热导率,导热性能相比纯聚硅氧烷提升约 618％.为制备具有广泛潜在应用前景的高导热复合材料提供了一种简单的策略.
采用简单的溶剂热法构筑了对苯二甲酸、2-甲基咪唑、均苯三甲酸三种配体的 Zn-MOF,分别衍生制备出具有片状、正十二面体与花状形貌的ZnO材料,并将其与商品纳米ZnO进行对照.采用IR、XRD、SEM、TEM和CGS-8 气敏测试平台表征及测试性能.结果表明:制备出三种相应的Zn-MOF及ZnO;三种ZnO以及商品纳米 ZnO 均符合六方纤锌矿晶型结构;正十二面体形 ZnO 具有较大的比表面积,生长过程中暴露的高催化活性(002)晶面;四种不同形貌的ZnO对于TEA的实际气敏响应中,正十二面体形ZnO具有最优气敏传感特性,包括优异的响应灵敏度(62～100 ppm)以及响应恢复特性(tres/trec=29 s/57 s).
设计了氮掺杂石墨烯负载四种过渡金属单原子催化剂用于CO2RR(金属为Cu、Rh、Ir、Mn),考虑了5 种氮配位(N1、N2-1、N2-2、N3 和N4),并通过第一性原理研究反应机理.自由能曲线显示Ir-N4 具有-0.323eV的低极限电位,通过增加缺陷改性的Rh-N4 的CO2RR性能也得到了改善.进一步通过Ir-N4 和Rh-N4 的差分电荷和态密度曲线分析吸附中间体COOH和金属原子之间的电荷转移和键合状态,发现金属原子和COOH之间的强烈相互作用形成了共价键,从而降低反应的总能量.本研究为设计高效的单原子CO2RR催化剂提供了理论参考.
通过溶液自组装-硫化策略制得结构稳定的CoS/CNT复合材料.使用SEM、TEM、BET、XPS和XRD研究了复合材料的形貌结构及元素组成.以不同MWCNT与六水合硝酸钴的质量比的CoS/CNT复合材料作为正极,以钠片为负极,溶有 1 M NaPF6 的DIGLYME溶剂作为电解液,组装钠离子电池进行测试.结果表明,CoS/CNT复合材料能够减少电池的相反应数目,提高催化转化效率,并显著提高电导率,从而提升其电化学性能,该材料在 1 A/g的电流密度下循环 100 次后,放电比容量保持在 486.7 mAh/g.此外,在 5 A/g的倍率循环结束后,容量保持率及库伦效率仍接近 100%,表现出优异的电化学性能.
合成了结晶紫酰肼,利用结晶紫酰肼与亚硝酸盐的呈色反应,建立了光度法测定亚硝酸盐的方法.亚硝酸盐与吸光度在 3.0×10-7～1.8×10-6 mol/L范围内呈现良好的线性关系,对 5.0×10-7 mol/L亚硝酸盐重复测定 9 次,相对标准偏差为 2.4%,重现性良好.用建立的方法测定人体唾液和食品小米辣中的亚硝酸盐含量,与使用标准方法测定的结果一致.方法快速、灵敏度较高、试剂空白吸收值低.
在石墨炔(GDY)中引入氧化锌量子点(ZnO QDs)修饰玻碳电极(GCE),作为电化学传感器用于多巴胺(DA)的检测.用X射线衍射仪(XRD)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)表征了电极材料,用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)研究了ZnO/GDY传感器检测性能.结果表明,在 0.05～100 μmol/L线性范围内,ZnO QDs/GDY/GCE检测DA的检出限为 13.4 nmol/L(S/N=3),灵敏度为 9.53 μA/(μM·cm2),最后,研究了人体血清样品中DA检测的加标实验,血清中的回收率在97.9%～99.5%之间,结果表明,该传感器具有较高的准确性,对于DA的检测,ZnO QDs/GDY建立一个新的传感平台,在实际应用中显示出巨大的潜力.
设计合成了一种化合物 3FPITPA,并对其结构进行表征.通过理论计算发现,该分子的扭曲结构很好的实现了 HOMO 与 LUMO 的分离.而通过测试不同溶剂中的发光光谱,发现该分子的发光光谱随着溶剂极性增加而红移,表明其存在分子内电荷转移,分子的偶极矩越大,和溶剂分子作用越大,导致非辐射跃迁能量损失越大,发光红移;通过变温光谱表明其具有热活性延迟荧光的特性;通过热失重和差示量热扫描分析表明其具有良好的热稳定性,其 5%失重温度为 350℃,玻璃化转变温度为 266℃,可通过真空蒸镀制备有机发光器件.以此发光材料制备的有机发光器件,其发射峰波长为 610 nm,最大亮度为 9447 cd/m2,最大外量子效率为 18.3%.
以聚天冬氨酸(PASP)络合铁工艺为基础,对单铁、铁-锰、铁-铜、铁-铬等双元素金属体系进行一系列试验,从双元素种类、脱硫反应的pH值、反应温度、气液体积比、再生效果等方面进行对比分析.结果表明,PASP络合铁体系中加入另一种金属元素后,脱硫效果均得到了提升,其中铬元素效果最好,并双元素的加入量进行了优化后,最佳反应条件为铁-铬双元素体系(铁、铬添加比例为15∶1)、pH=8～9、20～40℃、气液比为 100∶1,此时脱硫效率高达 99.6%,优于络合铁单元素脱硫效果 99%的水平,再生循环 5 次脱硫效率仍能保持 99%以上.
