水系锌离子电池负极改性策略研究进展

摘要:水系锌离子电池因其安全性高、离子导电率高、理论比容量高、成本低廉等优点,成为一类颇有前景的规模化储能材料。然而,锌负极在充放电过程中难以避免会出现枝晶生长和析氢腐蚀等棘手问题,严重制约了水系锌离子电池的循环寿命与实际应用的推广。本文首先分析了上述关键问题的成因和基本机制,系统阐述了目前锌负极的改性策略的4个方向,包括:负极材料构筑、涂层表面钝化、隔膜改性、电解液优化,重点论述了4类改性策略的设计要点与改性原理,并对锌负极的发展趋势进行了展望,为推动高性能水系锌离子电池发展提供参考。

生物浸出技术在贵金属二次资源回收中的应用

摘要:贵金属因其独特的物化性质广泛应用于高新技术领域,在催化、能源、光电和医药等多领域具有重要价值。我国贵金属矿产资源较为匮乏,但作为工业体系健全的制造业大国,对贵金属的需求巨大,使得供需矛盾异常突出。开展贵金属二次资源回收能够缓解我国贵金属供需矛盾并带来巨大的经济效益。传统冶金方法在贵金属二次资源回收工艺上存在着诸多问题,例如能耗高、成本高、流程长、环境污染严重等。生物浸出作为一种新兴的绿色技术,具有绿色环保、能耗低、成本低、选择性高等优点,在贵金属资源利用方面得到广泛关注,成为目前贵金属冶金科学研究的热点。本文综述了生物浸出贵金属的研究进展,包括涉及的微生物种类、作用机制、影响因素以及该技术面临的挑战与发展前景。

生物基高阻氧复合材料研究进展

摘要:随着环保意识的提升以及国家“以纸代塑”政策的提出,研究者一直致力于研发更环保的材料以代替石油基材料。生物质资源由于来源广泛,是有望部分替代石油资源的主要可再生资源之一。本文综述了近几年一些具有高阻氧潜力生物基复合材料(纤维素、淀粉、半纤维素、壳聚糖、胶原) 的研究进展。介绍了生物基材料改性的两种常用方法(薄膜基体改性和薄膜表面改性),简要总结了氧气分子渗透的理论与机制。并对目前的一些具有潜力的生物基复合材料在食品、医学、先进功能材料等领域的应用进行简要概述,对存在的问题进行简单总结,最后展望了未来生物质基材料的发展方向与趋势。

辐射冷却材料的结构调控及其在建筑领域应用的研究进展

摘要:伴随着化石能源的大量消耗,人类生存环境受到严重威胁。其中,建筑能耗在能源总消耗中所占比例持续攀升,有效管理建筑物热量传递的被动式冷却技术成为备受关注的研究热点。辐射制冷技术可以反射太阳光并通过“大气窗口”将热量辐射到外太空使物体表面自发冷却,因其不消耗任何能源就可以实现辐射降温而受到了国内外研究者的广泛关注。近年来,辐射冷却技术在建筑领域的应用快速发展,面临的主要问题是制备工艺复杂、生产成本较高和易受外界环境影响等。本文从辐射冷却原理出发,对最近几年辐射冷却材料在建筑领域的相关研究进行了归纳和总结,重点介绍了辐射冷却材料的制备技术及影响辐射冷却性能的主要因素,并进一步按照主动式建筑节能和被动式建筑节能分类,详细阐述了辐射冷却材料在建筑领域的应用情况,最后对其存在的问题及未来的研究方向进行了总结和展望,指出未来的研究应着眼于探索工艺简单、可大批量制备的辐射冷却材料,开发低成本且多功能集成的应用产品,并建立具体的标准和法规。

静电纺纳米纤维表面形貌的制备及其生物医学应用

摘要:通过模仿天然细胞外基质的成分和结构特性对材料表面形貌进行设计与调控,可获得新型仿生材料,并广泛应用于生物医学领域。其中,静电纺纳米纤维通过调控孔隙率、比表面积及微纳米结构等,可以模拟天然细胞外基质的结构,实现其生物功能。本文将提供不同表面形貌电纺纤维的概述。首先介绍静电纺丝的原理、设备和参数,然后讨论电纺纤维的4 种表面形貌:纳米孔、串晶、沟槽和皱缩结构的制备原理、方法及在生物医学领域的应用,并对该领域相关研究和研究现状进行评价。

光电催化与人工光合作用还原CO2研究进展

摘要:随着工业化的不断发展,化石燃料的过度使用产生的CO2导致了温室效应等问题,已经引起国际社会的高度关注,并制定了一系列应对措施。因此,对大气中CO2的还原回收技术研发具有迫切性和重要意义。光电催化是目前可用于还原CO2的具有良好应用前景的技术之一,为了对该技术进行更深入的研究,推动其实际应用,本文首先阐述了光催化、电催化、光电催化还原CO2的基本原理和优缺点,并举例介绍了各类催化剂还原CO2的效率。由于光催化是光合作用中的重要步骤之一,接着重点分析了光合作用在还原CO2研究现状和前景,提出人工光合作用还原CO2可行性与潜力。本文旨在为人工光合作用还原CO2提供新思路和参考,为减少大气中CO2的积累和应对当前的环境挑战提供新的见解和视角。

锂离子电池聚合物基复合金属氧化物固态电解质研究进展

摘要: 随着电动汽车的不断普及, 锂离子电池(LIBs)的安全性备受关注。目前固态锂离子电池具有能量密度高和安全性好的优势, 被认为是解决传统液态锂金属电池安全隐患和提高其循环性能的关键材料。然而, 单一形式的固态电解质存在离子电导率低、 界面阻抗大等问题,限制了固态锂离子电池的发展。近年来, 基于无机填料与聚合物电解质的有机-无机复合电解质受到了广泛关注, 有机-无机复合固态电解质兼有聚合物与无机填料的优点, 一方面可以提高柔韧性, 另一方面可以有效提高电池的机械性能。本文归纳总结了有机聚合物与无机金属氧化物复合固态电解质的不同类型, 分析了基于不同聚合物与无机金属氧化物复合形成的有机-无机复合固态电解质对锂离子电池复合界面行为、 离子电导率、 电池机械性能的影响, 并对复合固态电解质制备和应用过程中存在的问题和解决方法进行了梳理。最后对聚合物基复合金属氧化物固态电解质未来要重点解决的问题和发展方向进行了预测。