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二次电池研究进展 被引量：4
1
作者 黄俊达 朱宇辉 +77 位作者 冯煜 韩叶虎 谷振一 刘日鑫 杨冬月 陈凯 张相禹 孙威 辛森 余彦 尉海军 张旭 于乐 王华 刘新华 付永柱 李国杰 吴兴隆 马灿良 王飞 陈龙 周光敏 吴思思 卢周广 李秀婷 刘继磊 高鹏 梁宵 常智 叶华林 李彦光 周亮 尤雅 王鹏飞 杨超 刘金平 孙美玲 毛明磊 陈浩 张山青 黄岗 余丁山 徐建铁 熊胜林 张进涛 王莹 任玉荣 杨春鹏 徐韵涵 陈亚楠 许运华 陈子峰 杲祥文 浦圣达 郭少华 李强 曹晓雨 明军 皮欣朋 梁超凡 伽龙 王俊雄 焦淑红 姚雨 晏成林 周栋 李宝华 彭新文 陈冲 唐永炳 张桥保 刘奇 任金粲 贺艳兵 郝晓鸽 郗凯 陈立宝 马建民 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第12期22-167,共146页
能源的存储和利用是当今科学和技术发展中的重大课题之一,尤其是作为高效的电能/化学能转化装置的二次电池相关技术一直是科学家研究的热点领域。在此背景下,本文较为系统地介绍目前二次电池的重要研究进展,将从二次电池的发展历史引入... 能源的存储和利用是当今科学和技术发展中的重大课题之一,尤其是作为高效的电能/化学能转化装置的二次电池相关技术一直是科学家研究的热点领域。在此背景下,本文较为系统地介绍目前二次电池的重要研究进展,将从二次电池的发展历史引入,再到其相关的基础理论知识的介绍。随后较为详细地讨论当前不同体系的二次电池及相关应的关键材料的研究进展,涉及到锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池、锌离子电池、钙离子电池、铝离子电池、氟离子电池、氯离子电池、双离子电池、锂-硫(硒)电池、钠-硫(硒)电池、钾-硫(硒)电池、多价金属-硫基电池、锂-氧电池、钠-氧电池、钾-氧电池、多价金属-氧气电池、锂-溴(碘)电池、水系金属离子电池、光辅助电池、柔性电池、有机电池、金属-二氧化碳电池等。此外,也介绍了电池研究中常见的电极反应过程表征技术,包括冷冻电镜、透射电镜、同步辐射、原位谱学表征、磁性表征等。本文将有助于研究人员对二次电池进行全面系统的了解与把握,并为之后二次电池的研究提供很好的指导作用。 展开更多
关键词 二次电池 电池体系 电池材料 电化学知识 表征技术
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高熵合金作为一种优异电催化剂的理解、合理设计和应用:综述 被引量：1
2
作者 周元博 沈晓魏 +4 位作者 王梦凡 张莉芳 钱涛 晏成林 路建美 《Science China Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第7期2527-2544,共18页
高熵合金近年来在电催化领域广受关注.由于其四大“核心效应”,即高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和鸡尾酒效应,高熵合金在诸多电催化反应中展现出了优异的活性和选择性.然而在已报道的文献综述中,有关其优异性能的理解以及合理... 高熵合金近年来在电催化领域广受关注.由于其四大“核心效应”,即高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和鸡尾酒效应,高熵合金在诸多电催化反应中展现出了优异的活性和选择性.然而在已报道的文献综述中,有关其优异性能的理解以及合理设计的系统性总结仍然具有局限性.本文不仅综述了高熵合金电催化剂的特点和设计准则,还对其应用的最新进展进行了系统性的归纳整理,对高熵合金未来的发展具有指导意义.首先我们从多个角度阐明了高熵合金作为一种优异电催化剂的原因,包括其出色的机械性能、可优化的结构和组成、大量具有高本征活性的活性位点,以及出色的稳定性.为了进一步深入对高熵合金电催化剂的理解,我们还从设计准则、元素选择,以及理论计算预测材料性质等角度,详细介绍了高熵合金的合理设计.随后,我们介绍了高熵合金电催化剂在电解水、有机小分子氧化、燃料电池和碳/氮基转化反应的最新研究进展,其中还包括了一系列理论计算和原位表征在理解催化反应机理方面的应用.最后,我们展望了高熵合金电催化剂在未来发展中面临的挑战和机遇. 展开更多
关键词 high-entropy alloys ELECTROCATALYST rational design APPLICATION in situ characterizations
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氮还原反应中氨定量假阳性结果的来源与消除方法
3
作者 李雅 王震康 +4 位作者 季浩卿 张莉芳 钱涛 晏成林 路建美 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第1期50-66,共17页
氨(NH_(3))广泛应用于化肥等工业化学品的生产中,年消耗量巨大.同时,氨具有高氢含量和高能量密度,可作为清洁能源载体和燃料,具有广阔的应用前景.因此,合成氨工业在国民经济和社会发展中起着重要作用.目前,合成氨的主要采用传统的Haber-... 氨(NH_(3))广泛应用于化肥等工业化学品的生产中,年消耗量巨大.同时,氨具有高氢含量和高能量密度,可作为清洁能源载体和燃料,具有广阔的应用前景.因此,合成氨工业在国民经济和社会发展中起着重要作用.目前,合成氨的主要采用传统的Haber-Bosch工艺,但其严苛的操作条件导致了大量能源消耗和二氧化碳排放,进一步加剧了全球变暖.在全球能源危机和环境问题的背景下,开发可再生能源驱动的绿色高效氨合成技术受到广泛关注.其中,以光催化和电催化为动力的氮还原反应(NRR)被认为是最有前途的方法之一.然而,由于N_(2)吸附动力学缓慢,N≡N键分裂困难且析氢反应严重,目前电催化和光催化氮还原的产率和法拉第效率都较低.近年来,得益于各种催化剂和电解液的发展,NRR产率和法拉第效率不断提升,但也逐渐暴露出一些严重的问题——测试结果呈现高波动性和低重复性,甚至假阳性,这使得人们对NRR的发展前景产生了怀疑.由于NRR反应的产量极低(通常为纳/微摩尔水平),所以反应过程中的微量污染都可能严重影响NH_(3)的定量结果,从而导致对NRR反应体系性能的误判.因此,如何保证得到的产物NH_(3)完全来自于氮气的还原是一个难题.本文基于NRR反应整个检测流程中的污染源和不确定性,包括来自反应物和实验装置中的杂质,各种定量方法的固有缺陷,甚至一些细微的定量仪器误差等,将影响氨定量的潜在因素细分为催化剂污染、实验过程中引入的污染以及量化方法的固有缺陷等,详细讨论了这些潜在因素如何干扰氨的最终定量结果,并总结了已报道的相应消除干扰策略.此外,结合本课题组在NRR领域的研究经验,提出了一套严格的NRR检测办法,该办法针对NRR检测的三个阶段:检测前、检测中和定量过程,提出了相应建议.最后,对该领域的未来发展进行了展望,提出一些关键 展开更多
关键词 氮还原反应 氨定量 假阳性 污染 同位素
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电催化二氧化碳与含氮小分子共还原的缺陷与界面工程
4
作者 王志超 王梦凡 +4 位作者 宦云飞 钱涛 熊杰 杨成韬 晏成林 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第2期1-17,共17页
化石燃料的大量燃烧和利用造成日益严重的能源危机、全球气候变暖和环境污染,已成为人类面临的严峻挑战.因此,迫切需要开发可持续的能源存储和转换技术.其中,将二氧化碳(CO_(2))、氮气(N_(2))、硝酸盐(NO_(3)^(-))和亚硝酸盐(NO_(2)^(-)... 化石燃料的大量燃烧和利用造成日益严重的能源危机、全球气候变暖和环境污染,已成为人类面临的严峻挑战.因此,迫切需要开发可持续的能源存储和转换技术.其中,将二氧化碳(CO_(2))、氮气(N_(2))、硝酸盐(NO_(3)^(-))和亚硝酸盐(NO_(2)^(-))等广泛分布的小分子和环境污染物转化为高附加值的化学品和燃料受到了广泛关注.然而,工业合成方法通常需要高温高压等极为苛刻的条件并消耗大量的能量(如Haber-Bosch和Bosch-Meiser方法分别用于合成氨(NH3)和尿素),这加剧了能源危机和环境污染.因此,在常温常压下,由可再生的电能驱动的电化学催化小分子转化为高附加值化学品被认为是最有前途的能量储存和转化技术之一,它为缓解日益严重的环境问题和能源危机提供了契机.本文系统地总结了近年来在常温常压下电催化CO_(2)与含氮小分子(N_(2),NH_(3),NO_(2)^(-)和NO_(3)^(-))共还原合成高附加值的含氮肥料(如尿素)和化学品(如酰胺和胺等)的研究进展,尤其是缺陷化学和界面工程与催化活性/选择性之间的构效关系.首先,根据空间尺寸和来源介绍了缺陷的分类,阐述了界面和缺陷之间的内在联系,总结了掺杂、刻蚀、热处理等缺陷构建方法,以及电镜法和谱学法等缺陷表征手段.其次,系统地介绍了通过构建空位(尤其是氧空位)、异原子掺杂、设计单原子催化剂及双原子催化剂等缺陷设计策略来提升电催化碳-氮(C-N)偶联反应合成含氮有机物性能的最新研究进展,阐明了不同缺陷结构对催化剂电子结构和反应物/中间体吸附特征的调控作用.此外,归纳了构建金属/金属界面、金属/碳界面和金属间化合物(合金)等界面工程策略对电催化性能的调控.通过总结经典案例,重点强调了影响目标产物催化性能和选择性的关键因素和描述符.最后,针对目前电催化C-N偶联反应中存在的反应过程复杂� 展开更多
关键词 碳-氮偶联反应 缺陷工程 界面工程 合成尿素 二氧化碳还原
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高负载硫正极功能性黏结剂研究进展 被引量：1
5
作者 张力 Rashid Arif +2 位作者 李莎 张桥保 晏成林 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第32期3285-3296,共12页
锂硫电池是高能量密度二次电池的重要体系.但硫材料固有的绝缘属性以及硫正极在电化学循环中特殊的"固-液-固"反应历程,易导致材料利用率低、极化严重、溶解性多硫化锂"穿梭"以及剧烈体积变化等负面影响,造成高负... 锂硫电池是高能量密度二次电池的重要体系.但硫材料固有的绝缘属性以及硫正极在电化学循环中特殊的"固-液-固"反应历程,易导致材料利用率低、极化严重、溶解性多硫化锂"穿梭"以及剧烈体积变化等负面影响,造成高负载硫正极性能发挥和稳定循环的极大困难.近年来,作为非活性组分的黏结剂在锂硫电池中被赋予了丰富的功能,如有效捕捉溶解性多硫化锂以及维持电极/导电结构长期循环稳定性等,极大地推动了高负载硫正极的发展.本文从高负载硫正极用黏结剂的关键作用、研究现状、作用机制原位解析、现存挑战以及未来发展方向等方面,重点归纳和阐述近年来高负载硫正极用功能性黏结剂的重要研究进展. 展开更多
关键词 锂硫电池 高负载硫正极 功能性黏结剂 体积效用 穿梭效应 原位表征
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罗布泊盐湖富钾卤水成因再探讨--碎屑层卤水蒸发实验分析 被引量：9
6
作者 孙小虹 刘成林 +6 位作者 焦鹏程 颜辉 陈永志 马黎春 张永明 王春连 李文学 《矿床地质》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1190-1204,共15页
罗布泊盐湖钙芒硝岩孔隙中蕴藏有超大型规模的卤水钾矿,富钾卤水成因一直备受关注。罗北凹地从统一的罗布泊大湖区中分隔出来后,成盐过程中其湖水仍以南部大湖的补给为主,罗北凹地卤水化学演化与"大耳朵"湖水密切相关。"... 罗布泊盐湖钙芒硝岩孔隙中蕴藏有超大型规模的卤水钾矿,富钾卤水成因一直备受关注。罗北凹地从统一的罗布泊大湖区中分隔出来后,成盐过程中其湖水仍以南部大湖的补给为主,罗北凹地卤水化学演化与"大耳朵"湖水密切相关。"大耳朵"湖区含石膏碎屑层普遍储藏有卤水,应该是罗北凹地盐湖的"源卤水",钾离子(ρ(K^+)为3.12 g/L左右)已初步富集,平均矿化度为198.83 g/L。为了查明该卤水的化学演化趋势及析盐序列,笔者于2009年、2010年两次采集了大量卤水样品,分别进行室内等温蒸发和自然蒸发实验。蒸发实验结果表明:随着卤水浓缩首先析出(硬)石膏,随后析出大量石盐,最后出现少量钾石盐和光卤石,与EQL/EVP卤水蒸发模型模拟结果相似。将碎屑层卤水蒸发过程中化学组成变化与罗北凹地卤水进行对比,结果显示罗布泊古湖水蒸发至石膏沉积之后,在罗北凹地水化学组成明显发生变化,没有大量石盐沉积,而以钙芒硝沉积为主。推测应是受到深部"富钙水"的持续补给,而"大耳朵"湖起到"预备盆地"的作用,罗布泊古湖水经"大耳朵"湖蒸发浓缩后,钾离子得到初步富集,在流入罗北凹地后与深部"富钙"水混合,强烈蒸发浓缩,大量钙芒硝矿物析出,最后形成富钾卤水。 展开更多
关键词 地球化学 蒸发实验 化学演化 富钾卤水 “大耳朵"干盐湖 罗布泊
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