电控离子交换技术(electrochemically switched ion exchange,ESIX)是将电活性离子交换材料(EXIMs)沉积或涂覆在导电基底上,通过电化学控制导电基底上活性材料氧化还原状态实现目标离子置入与释放,从而实现离子的分离。该技术具有痕量...电控离子交换技术(electrochemically switched ion exchange,ESIX)是将电活性离子交换材料(EXIMs)沉积或涂覆在导电基底上,通过电化学控制导电基底上活性材料氧化还原状态实现目标离子置入与释放,从而实现离子的分离。该技术具有痕量提取、无二次污染、速率可控、高选择性等优点。通过共沉淀法制备Ni Fe Mn LDH,并将其与碳纳米管(CNTs)、聚偏二氟乙烯(PVDF)混合涂覆到石墨板上,制得NiFeMn LDH/CNTs/PVDF膜电极。NiFeMn LDH层板上具有丰富的羟基官能团,可与W(Ⅵ)发生羟基配位;层间的阴离子与W(Ⅵ)进行离子交换,可为W(Ⅵ)提供丰富的活性位点。在ESIX系统中,膜电极对W(Ⅵ)的吸附容量可达122.10 mg·g^(-1),且W(Ⅵ)与Mo(Ⅵ)、Cl^(-)、■分离因子(■)分别为1.25、19.60、35.80,实现了W(Ⅵ)选择性分离。此外,该膜电极具有优异的循环稳定性,为钨的高效分离提供了新的方向。展开更多
The poor electronic conductivity of metal-organic framework(MOF)materials hinders their direct application in the field of electrocatalysis in fuel cells.Herein,we proposed a strategy of embedding carbon nanotubes(CNT...The poor electronic conductivity of metal-organic framework(MOF)materials hinders their direct application in the field of electrocatalysis in fuel cells.Herein,we proposed a strategy of embedding carbon nanotubes(CNTs)during the growth process of MOF crystals,synthesizing a metalloporphyrin-based MOF catalyst TCPPCo-MOF-CNT with a unique CNT-intercalated MOF structure.Physical characterization revealed that the CNTs enhance the overall conductivity while retaining the original characteristics of the MOF and metalloporphyrin.Simultaneously,the insertion of CNTs generated adequate mesopores and created a hierarchical porous structure that enhances mass transfer efficiency.X-ray photoelectron spectroscopic analysis confirmed that the C atom in CNT changed the electron cloud density on the catalytic active center Co,optimizing the electronic structure.Consequently,the E_(1/2) of the TCPPCo-MOF-CNT catalyst under neutral conditions reached 0.77 V(vs.RHE),outperforming the catalyst without CNTs.When the TCPPCo-MOF-CNT was employed as the cathode catalyst in assembling microbial fuel cells(MFCs)with Nafion-117 as the proton exchange membrane,the maxi-mum power density of MFCs reached approximately 500 mW·m^(-2).展开更多
超级电容器作为环境友好型储能元件,因使用寿命长、快速充放电等优点受到广泛关注.过渡金属氧化物在超级电容器电极材料中表现出优异的电化学性能.其中四氧化三钴(Co_(3)O_(4))具有较大的比电容,但导电性较差.为改善其导电性,本文采用...超级电容器作为环境友好型储能元件,因使用寿命长、快速充放电等优点受到广泛关注.过渡金属氧化物在超级电容器电极材料中表现出优异的电化学性能.其中四氧化三钴(Co_(3)O_(4))具有较大的比电容,但导电性较差.为改善其导电性,本文采用原位生长法制备了碳纳米管(CNT)/Co_(3)O_(4)复合材料,并对材料的形貌、结构及电化学性能进行了系统测试.研究发现,当CNT添加量为5 mg时,复合材料表现出最佳性能.在电流密度为1 A g^(-1)时,比电容达到3018 F g^(-1),展现出优异的电化学性能.本研究为高性能超级电容器电极材料的开发提供了新思路.展开更多
文摘介绍了碳纳米管(Carbon Nano Tube, CNT)冷阴极X射线源及分布式X射线源的概念、构成和发展历史,总结了CNT冷阴极的3个特点:(1)结构简单、体积小,易于高密度集成;(2)常温工作、控制简单且无热管理问题;(3)阴极电流和工作寿命达到应用需求。详细介绍了国内外冷阴极分布式X射线源的研究进展情况。国外多个单位的CNT冷阴极分布式X射线源、医疗静态三维成像系统及静态安检CT;国内的研究和应用已处于领先地位,实现了焦点数量从7个增加到256个,阳极工作电流从7 mA提高到50 mA,阳极电压最高200 kV。工作寿命达数万小时的CNT冷阴极分布式X射线源已产品化,且已在安检、工业和医疗领域取得了积极的应用:安检静态CT检测通道尺寸超过1 m,检测速度已经达到1.5 m/s,通过中国民航和欧洲民航会议(European Civil Aviation Conference, ECAC)最高等级3.1的认证,已投入运行近百套;高速工业CT可实现10 f/s的高速成像,在高速流场分析、烧蚀过程分析及运动疲劳分析等过程分析中发挥重要作用;牙科3D成像设备获得美国食品药物管理局(Food and Drug Administration, FDA)认证并销售近百套;移动式胸部层析成像在北美放射学年会(Radiological Society of North America, RSNA)获得较高关注度。随着CNT冷阴极分布式X射线源的技术特性日益清晰,静态三维成像系统技术的优势得到验证,国际知名企业纷纷加入研究队伍,标志着该项技术及应用即将步入快速发展阶段。
文摘电控离子交换技术(electrochemically switched ion exchange,ESIX)是将电活性离子交换材料(EXIMs)沉积或涂覆在导电基底上,通过电化学控制导电基底上活性材料氧化还原状态实现目标离子置入与释放,从而实现离子的分离。该技术具有痕量提取、无二次污染、速率可控、高选择性等优点。通过共沉淀法制备Ni Fe Mn LDH,并将其与碳纳米管(CNTs)、聚偏二氟乙烯(PVDF)混合涂覆到石墨板上,制得NiFeMn LDH/CNTs/PVDF膜电极。NiFeMn LDH层板上具有丰富的羟基官能团,可与W(Ⅵ)发生羟基配位;层间的阴离子与W(Ⅵ)进行离子交换,可为W(Ⅵ)提供丰富的活性位点。在ESIX系统中,膜电极对W(Ⅵ)的吸附容量可达122.10 mg·g^(-1),且W(Ⅵ)与Mo(Ⅵ)、Cl^(-)、■分离因子(■)分别为1.25、19.60、35.80,实现了W(Ⅵ)选择性分离。此外,该膜电极具有优异的循环稳定性,为钨的高效分离提供了新的方向。
基金the financial support from the National Natural Science Foundation of China(No.22178307)China Southern Power Grid(Grant Nos.0470002022030103HX00002-01).
文摘The poor electronic conductivity of metal-organic framework(MOF)materials hinders their direct application in the field of electrocatalysis in fuel cells.Herein,we proposed a strategy of embedding carbon nanotubes(CNTs)during the growth process of MOF crystals,synthesizing a metalloporphyrin-based MOF catalyst TCPPCo-MOF-CNT with a unique CNT-intercalated MOF structure.Physical characterization revealed that the CNTs enhance the overall conductivity while retaining the original characteristics of the MOF and metalloporphyrin.Simultaneously,the insertion of CNTs generated adequate mesopores and created a hierarchical porous structure that enhances mass transfer efficiency.X-ray photoelectron spectroscopic analysis confirmed that the C atom in CNT changed the electron cloud density on the catalytic active center Co,optimizing the electronic structure.Consequently,the E_(1/2) of the TCPPCo-MOF-CNT catalyst under neutral conditions reached 0.77 V(vs.RHE),outperforming the catalyst without CNTs.When the TCPPCo-MOF-CNT was employed as the cathode catalyst in assembling microbial fuel cells(MFCs)with Nafion-117 as the proton exchange membrane,the maxi-mum power density of MFCs reached approximately 500 mW·m^(-2).
文摘超级电容器作为环境友好型储能元件,因使用寿命长、快速充放电等优点受到广泛关注.过渡金属氧化物在超级电容器电极材料中表现出优异的电化学性能.其中四氧化三钴(Co_(3)O_(4))具有较大的比电容,但导电性较差.为改善其导电性,本文采用原位生长法制备了碳纳米管(CNT)/Co_(3)O_(4)复合材料,并对材料的形貌、结构及电化学性能进行了系统测试.研究发现,当CNT添加量为5 mg时,复合材料表现出最佳性能.在电流密度为1 A g^(-1)时,比电容达到3018 F g^(-1),展现出优异的电化学性能.本研究为高性能超级电容器电极材料的开发提供了新思路.
