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金钟团队在高倍率镁二次电池正极材料领域取得新进展
金属镁可以用于二次电池的负极材料,具有资源丰富、环境友好、理论体积容量高、镁沉积/溶解过程不易形成枝晶等优点,在大规模储能体系中具有很大的应用潜力。然而,由于二价镁离子的电荷半径比大、极化率高,导致其与常规储镁正极材料中的晶格阴离子之间发生强的静电相互作用,阻碍Mg2+离子在正极活性材料中的嵌入和扩散动力学,导致充放电速度缓慢。因此,镁二次电池非常欠缺高性能的正极材料,严重阻碍了该领域的研究发展与应用。 近日,南京大学化学化工学院、介观化学教育部重点实验室、江苏省先进有机材料重点实验室金钟教授带领的“清洁能源材料与器件机制”研究团队研发了基于一种特殊的置换反应机制、非化学计量比的立方相硒化铜,用于高倍率的镁二次电池正极材料。以该硒化铜为正极、金属镁为负极组装的镁电池能够在100 mA g-1下表现出222 mAh g-1的最大放电比容量,在1000 mA g-1大电流密度下放电比容量仍可达155 mAh g-1,此外,在1000 mA g-1大电流密度下,电池循环500次之后,容量保持率约为84.3%。 该团队通过简单的一步溶剂热法合成了一种高结晶度的非化学计量比的立方相Cu2-xSe纳米片(图1)。以Cu2-xSe为正极组装镁电池在100 mA g-1下循环25次后,放电比容量达到最大222 mAh g-1,在300、500和1000 mA g-1下,放电比容量分别可保持为182、166和155 mAh g-1,表现出优异的倍率性能(图2)。此外,该工作从正极和负极两方面对电池经历较长的活化过程给予了一定的解释(图2f)。具体而言,随着Mg2+的嵌入和脱出,Cu2-xSe电极材料的尺寸会逐渐减小,而适当减小活性材料的尺寸可以有效地缩短Mg2+的扩散路径,便于活性材料与电解液充分接触,从而使容量增加。对于Mg负极来说,电解液中具有腐蚀性的氯离子会腐蚀Mg负极表面的氧化物等钝化层,从而使Mg负极表面暴露出更多具有活性的金属镁表面,从而利于容量的提升和稳定。最后,通过非原位表征技术(包括XRD、XPS、TEM和EDX等)对不同充/放电状态的电极片进行详细表征,实验结果表明非计量比Cu2-xSe正极材料的储镁机制为一种特殊的镁/铜离子置换反应。该研究为基于可逆离子置换反应机制的新型高性能多价离子电池电极材料的设计提供了新的思路。
南京大学 2021-02-01
甲醇羰基化制备碳酸二甲酯和甲酸甲酯催化剂
"碳酸二甲酯(DMC)和甲酸甲酯(MF)是重要的绿色化工产品,受到国内外研究者的广泛关注。DMC可以代替氯甲烷、硫酸二甲酯、光气等剧毒物质进行甲基化、酯交换、羰基化等反应,在精细化学品、医药、农药合成领域具有广泛应用。DMC属于低毒或无毒的化工产品,具有较高的氧含量(53%),因此可以作为汽油添加剂提高汽油的辛烷值。MF是一种重要的C1化学品,在医药和有机化工合成产品中应用广泛。近年来,通过甲醇羰基化制备DMC常用的催化剂主要是负载型的Cu基催化剂,常用的载体主要是分子筛和活性碳,但是这些催化剂存在稳定性差和DMC的选择性低等问题; 而甲醇羰基化制备MF的用催化剂是甲醇钠、甲醇钾等强碱性有机化合物和一系列金属羰基化物。该类催化剂的优点是制备简单,缺点是催化剂腐蚀性强,对原料要求极高,产物与催化剂分离困难。 为了解决现有的问题,对于甲醇羰基化制备DMC的反应,已成功地设计了一类N杂碳材料负载型的Cu基催化剂,在微反应器评价装置,0~1.0 MPa,100~130 C,6390~127800 mL/g/h的反应条件下,DMC的选择性保持在97%以上,产率可达70%以上,催化剂稳定性考核
厦门大学 2021-04-10
用于宽温区水解制氢的镁钙基氢化物粉体及其制备方法
本发明所述用于水解制氢的镁钙基氢化物粉体,包括的组分及各组分的质量百分数为:Ca4Mg3H1414.2~50.2%,MgH234.8~85.7%,Mg0.1~15%,为提高水解产氢率,还复合有其它氢化物和∕或盐,其中其它氢化物的质量为组分Ca4Mg3H14、组分MgH2和组分Mg的质量的总和的0~5%,盐的质量为组分Ca4Mg3H14、组分MgH2和组分Mg的质量的总和的0~11%,其中,其它氢化物的含量、盐的含量不同时为0。上述镁钙基氢化物粉体的制备方法,是将镁钙合金破碎球磨后活化吸氢。本发明提供的用于水解制氢的镁钙基氢化物粉体,可在保证反应安全性和可控性的前提下提高产氢量,特别是提高室温和低温下的产氢量。
四川大学 2021-04-11
热压合成新一代镁阿隆-氮化硼(MgAlON-BN )复合耐火材料
MgAlON 便是氧氮化物中的一种。因其具有优异的物理化学性能,因而具有良好的应用前景。但是仍然有很多性能尚未研究。类石墨结构的六方 BN 具有优异的抗熔渣和金属的侵蚀性能以及具有优良的抗热震性能,从而在高金属陶瓷及耐火材料中得以广泛应用。利用热压工艺合成的新一代 MgAlON-BN 复合耐火材料,综合了 MgAlON 和 BN 的优点,材料的抗折强度、断裂韧性、密度及硬度等力学性能,特别是高温抗折强度得到提高,抗铁液侵蚀性能好。MgAlON-BN 复合材料还可以作为高级陶瓷、功能陶瓷应用。该课题在国家自然科学重点基金的资助下,对 MgAlON 及 MgAlON-BN 复合材料的热学性能,包括热膨胀系数、热扩散系数、热导率等,MgAlON 及 MgAlON-BN 复合材料与金属和渣的润湿性能等进行了系统的研究。取得了一系列具有自主知识产权的新配方、新工艺,拥有 3 项国家发明专利,2006 年获得教育部二等奖,2005 年获北京市科学技术二等奖。MgAlON-BN 复合材料不但可在冶金工业连铸生产过程中的侵入式水口、连铸水平分离环上使用,同时有望作为其他高性能陶瓷如高级陶瓷、功能陶瓷来使用。
北京科技大学 2021-04-13
热压合成新一代镁阿隆-氮化硼(MgAlON-BN)复合耐火材料
MgAlON便是氧氮化物中的一种。因其具有优异的物理化学性能,因而具有良好的应用前景。但是仍然有很多性能尚未研究。类石墨结构的六方BN具有优异的抗熔渣和金属的侵蚀性能以及具有优良的抗热震性能,从而在高金属陶瓷及耐火材料中得以广泛应用。利用热压工艺合成的新一代MgAlON-BN复合耐火材料,综合了MgAlON和BN的优点,材料的抗折强度、断裂韧性、密度及硬度等力学性能,特别是高温抗折强度得到提高,抗铁液侵蚀性能好。MgAlON-BN复合材料还可以作为高级陶瓷、功能陶瓷应用。该课题在国家自然科学重点基金的资助下,对MgAlON及MgAlON-BN复合材料的热学性能,包括热膨胀系数、热扩散系数、热导率等,MgAlON及MgAlON-BN复合材料与金属和渣的润湿性能等进行了系统的研究。取得了一系列具有自主知识产权的新配方、新工艺,拥有3项国家发明专利,2006年获得教育部二等奖,2005年获北京市科学技术二等奖。 MgAlON-BN复合材料不但可在冶金工业连铸生产过程中的侵入式水口、连铸水平分离环上使用,同时有望作为其他高性能陶瓷如高级陶瓷、功能陶瓷来使用。
北京科技大学 2021-04-13
中国科大提出“离子精馏”新单元操作,实现高镁锂比盐湖卤水直接提锂
中国科学技术大学徐铜文教授团队在高镁锂比盐湖卤水提锂领域取得重要进展,启发于传统的多级塔板精馏机制与层析色谱分离机制,针对化工特种分离领域复杂物料分离难题,团队原创性地提出一种“离子精馏”概念,并首次应用于高镁锂比盐湖提锂。
中国科学技术大学 2022-06-02
一种制备氢氧化铝微粉联产碳酸钾的方法
公开了一种铝酸钾溶液碳分法制备氢氧化铝微粉并联产碳酸钾的方法。以氢氧化铝、氢氧化钾、去离子水为原料制备铝酸钾溶液,加入表面活性物质,用二氧化碳分解至pH值为12‑13,停止碳酸化分解,沉淀物经分离、干燥得微粉氢氧化铝;母液接着进行深度碳酸化,将溶液中残余氢氧化钾、生成的碳酸钾全部转化为碳酸氢钾,然后老化、过滤除去不溶物;滤液减压蒸发浓缩,冷却结晶,得到的碳酸氢钾固体经热分解得碳酸钾产品。
青岛农业大学 2021-04-13
催化二氧化碳和环氧化合物制取环碳酸酯
随着人们对于环境问题的日益重视,由于温室气体二氧化碳所引起的全球气候环境问题 受到广泛的关注。解决该问题除了从源头入手,倡导节能减排之外,寻求利用二氧化碳的方法 同样重要。二氧化碳和环氧化合物反应生成环状碳酸酯是目前广泛被研究的化学固定二氧化 碳的重要方法之一,该反应无其他产物生成,原子利用率100%。本项目所使用的催化剂是自 主开发的,将催化活性物质负载到生物质上构建绿色多相催化剂。结合之前的研究成果,催化 反应在连续实验装置
华东理工大学 2021-04-14
10万吨/年碳酸二甲酯联产7万吨乙二醇
碳酸二甲酯 (DMC) 是近年来受到国内外广泛关注的环保型绿色化工产品:它能与水形成共沸物,也能以任何比例与有机溶剂——醇、酮、酯等混合,是一种优良绿色溶剂;由于DMC分子中含有CH3-、CH3O-、CH3O-CO-、-CO-等多种官能团,因而具有良好的反应活性。因此DMC作为溶剂和化工原料,应用非常广泛。 1992年DMC在欧洲通过了非毒性化学品 (No toxic substance) 的注册登记。从DMC出发,可合成聚碳酸酯、异氰酸酯、胺基甲酸酯、丙二酸酯、丙二尿烷等许多化工产品; 在制取高性能树脂、溶剂、染料中间体、药物增香剂、食品防腐剂、润滑油添加剂等领域用途越来越广泛,在许多领域可取代高污染、剧毒化学品光气、氯甲酸甲酯及硫酸二甲酯,消除这些剧毒化学品对环境的污染,被誉为是开创明日化学新的、低污染泛用基础绿色化学原料,被称为当今有机合成的“新基石”。DMC还可能发展成为动力燃料油品的掺入料。近10年来DMC的推广应用增加了30余倍。国际上主要是意大利ENI和日本Ube,本项目充分利用了环氧化合物水解合成二元醇过程的活性和能量,通过产品耦合、过程耦合及系统集成,技术国际领先,比国外先进的甲醇氧化羰基化法,投资减少70%以上,节能90%以上,生产成本减少60%以上,国内技术都是本技术的前期第一、二、三代技术,本项目是第五代技术,技术处于国际领先水平,产品质量优异,优级品含量大于99.5%,比第三代成本降低50%。与国际上乙二醇生产厂商(产能4980万吨) 比较,投资减少20%,不增加能耗和操作费用,多生产了一个DMC产品,因此具有非常强的的国际市场竞争力。 年产10万吨碳酸二甲酯、7万吨乙二醇/年、1万吨EO,总投资64969万元。
华东理工大学 2021-04-13
一种碱式碳酸铜载镓复合氧化物及其制备方法与应用
本发明公开了一种碱式碳酸铜载镓复合氧化物及其制备方法与应用,将含硝酸铜、硝酸镓和尿素的混合溶液进行水热反应,得到碱式碳酸铜载镓复合氧化物。本发明所提供的方法具有制备工艺简单,重复性好,方便批量合成复合氧化物催化剂的优点,且所述催化剂在电还原制备合成气过程中,具有超宽的稳定电位范围,稳定电位范围宽至‑0.6~‑1.8V,且能稳定地调节CO/H<subgt;2</subgt;比。本发明制备出碱式碳酸铜载镓复合氧化物,CO<subgt;2</subgt;电还原制备合成气,合成气效率在90%以上,该催化剂有望在电催化领域获得广泛的应用。
南京工业大学 2021-01-12
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