1 长安大学土地工程学院，西安 710064
2 长安大学地球科学与资源学院，西安 710054
3 中国科学院青海盐湖研究所，西宁 810008
锌电极中的副反应和枝晶生长等问题制约其在储能领域的应用。对此，采用电泳沉积法在锌电极表面包覆凹凸棒石涂层的策略，成功制备出高性能的锌-凹凸棒石(Zn-ATP)复合电极。研究发现，凹凸棒石棒晶堆叠组成孔道丰富的功能性涂层，且涂层具有高力学强度，其组装的Zn/Zn-ATP对称电池和Zn-ATP/二氧化锰全电池具有良好的充放电循环性能。在涂层作用下，电极的析氢副反应受到明显抑制，同时，Zn沉积形成的板晶平整排列在电极表面，从而有效降低了枝晶刺穿电池隔膜的可能性。
凹凸棒石 复合电极 锌离子电池 电泳沉积 电化学性能 attapulgite composite electrode zinc ion battery electrophoretic deposition electrochemical performance
1 三峡大学电气与新能源学院，湖北省微电网创新协同中心，湖北 宜昌 443002
2 三峡大学材料与化工学院，湖北 宜昌 443002
水系锌离子电池由于其优异的安全性、地壳丰度、成本低廉及绿色环保等优势被认为是一种有前景的储能设备，但设计出一种高比容量、长循环寿命及优异倍率性能的水系锌离子电池正极材料依然面临诸多挑战。本文提出了一种重金属钨掺杂改性的V2O5纳米片球水系锌离子电池正极材料。钨掺杂提高了V2O5的晶面间距和离子迁移速率，且W-O键的形成明显改善了V2O5在循环过程中因结构破坏，较低的本征电导率等问题导致的容量衰减情况。W掺杂的V2O5在0.1 A/g电流密度下循环100圈后比容量为195 mA·h/g，在1 A/g大电流密度下循环1 000圈后比容量为243 mA·h/g。此工作为今后设计出高性能水系锌离子电池正极材料提供了一种简易、高效、可行的方案。
正极材料 锌离子电池 钨掺杂五氧化二钒 cathode material zinc ion battery tungsten doped vanadiumpentoxide
1 1.湖南工业大学 包装与材料工程学院, 株洲 412007
2 2.中南大学 冶金与环境学院, 长沙 410083
二硫化钼(MoS2)作为水系锌离子电池的正极材料, 受到锌离子(Zn2+)与主体框架之间的强静电相互作用表现出缓慢的反应动力学。并且MoS2的层间距较窄难以嵌入大尺寸水合Zn2+, 导致MoS2电极呈现出较低的放电比容量。本研究通过一种简单的氨水辅助水热法制备了NH4+扩层的二硫化钼(MoS2-N)电极, 氨水分解产生的氨气在促进硫代乙酰胺水解和提供还原性S2-的同时, 还会产生大量NH4+作为插层离子, 将MoS2的层间距由0.62 nm扩展至0.92 nm, 进而大大降低了Zn2+嵌入能垒(改性电极的电荷转移电阻Rct低至35 Ω)。当电流密度为0.1 A·g-1时, MoS2-N电极的初始放电比容量相比未扩层的MoS2电极提高了1倍, 高达149.9 mAh·g−1。同时在1.0 A·g-1电流密度下放电比容量稳定在110 mAh·g-1左右, 循环200圈后库仑效率将近100%。本研究提出的氨水辅助扩层法, 丰富了提升MoS2电化学性能的改性策略, 为后续的正极材料开发提供了新的思路。
MoS2 氨水辅助扩层 正极材料 水系锌离子电池 二维材料 MoS2 ammonia-assisted interlayer-expansion cathode material aqueous zinc ion battery 2D material
1 辽宁工业大学 化学与环境工程学院, 辽宁 锦州 121001
2 辽宁工业大学 机械工程与自动化学院, 辽宁 锦州 121001
设计合成了一种简单的酰腙类结构的增强型荧光探针HM, 实现了对锌离子(Zn2+)的高选择性识别。运用ESI-MS质谱、荧光光谱和紫外-可见光谱等手段研究了探针HM对Zn2+的识别过程。紫外光谱测试表明, 当向探针HM中加入Zn2+后, 386 nm处的吸收峰逐渐减弱, 在420 nm处出现了新的吸收峰, 并且强度逐渐增大, 直至达到平衡, 等吸收点为396 nm。荧光光谱分析表明, 探针HM能够高选择性地识别Zn2+。在发射波长510 nm处的荧光增强2.5倍, 最低检出限为1.0×10-5 mol/L、量子产率为0.02。该识别过程为PET(光诱导电子转移机理)和CHEF(螯合荧光增强机理)共同作用的结果。通过电喷雾质谱和Jobs plot 实验证明探针HM与Zn2+以1∶1配位, 平衡常数(K)达到4.05×106 L·mol-1。
锌离子 荧光探针 酰腙 识别 zinc ion fluorescence probe acylhydrazone recognition
1 燕山大学信息科学与工程学院, 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
2 河北省生产力促进中心, 河北 石家庄 050021
采取标准锌显色剂与锌发生显色反应, 生成不溶于水的絮状络合物。 用光谱仪测它的吸光度, 研究其特征谱与吸光度的特点, 建立其浓度与特征波长吸光度间的数学模型。 本文所采用的显色剂主要与锌、 铜、 镉、 镍四种离子发生络合反应。 因此分别探索了四种离子高浓度以及低浓度时显色反应的吸光度, 最终通过得到锌离子浓度与吸光度的关系式以及锌离子浓度与四波长下四种离子混合溶液显色后的吸光度的关系式, 给出了锌离子的吸光度与总吸光度的关系式。 显色反应能否满足分光光度法的要求, 主要与显色剂的性质有关, 同时显色反应的条件也至关重要。 因为在显色反应过程中, 主要是锌离子与锌显色剂发生络合反应形成络离子, 进而形成絮状络合物。 络离子一般比较稳定, 但在水溶液中也存在着电离平衡, 也就是说当显色条件发生变化时, 既有可能形成络离子, 也有可能发生络离子的分解, 从而影响络合反应的程度。 显色条件包括显色剂用量、 pH值、 反应温度、 显色时间、 待测溶液的盐度以及浊度等。 重点研究待测溶液的盐度对锌离子浓度测量值的影响, 并通过实验给出影响规律以及校正模型。
锌离子 络合反应 盐度 吸光度 Spectrophotometry Zinc ion Salinity Absorbance 光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1938
1 辽宁工业大学化学与环境工程学院, 辽宁 锦州121001
2 大连理工大学精细化工国家重点实验室, 辽宁 大连116012
合成了含有丹磺酰胺荧光团的新型Zn2＋荧光探针DH1(5-(二甲基氨基)-N-(4-(2-(2-羟基亚苄基)甲酰肼基)苯基)萘-1-磺酰胺), 利用光谱法研究它对锌离子的识别作用。 光谱滴定和ESI-MS谱分析表明DH1与Zn2+以1∶1的化学计量数配位。 在CH3CN/H2O(φ, 9∶1)体系中, DH1与Zn2+结合后荧光显著增强, 量子产率高达0.53, 荧光检测限达到1.0×10-7 mol·L-1, 而其他常见金属离子, 如K+, Li+, Na+, Mg2+, Ca2+, Cr3+, Mn2+, Ni2+, Pb2+, Cu2+, Cd2+, Co2+, Fe2+及Hg2+不引起荧光光谱变化。 结果表明, DH1对锌离子识别具有较高的选择性和灵敏度。
锌离子 荧光探针 丹磺酰胺 识别 Zinc ion Fluorescence probe Dansyl sulfonamide Recognition 光谱学与光谱分析
2012, 32(10): 2722
辽宁工业大学 化学与环境工程学院, 辽宁 锦州 121001
以丹磺酰胺为荧光基团设计合成了新型Zn2+荧光探针DW1(5-(二甲基氨基)-N-(4-(2-(2-喹啉亚甲基)甲酰肼基)苯基)萘-1-磺酰胺)。通过紫外光谱、荧光光谱及电喷雾质谱研究了DW1对Zn2+的选择性识别作用。结果表明, DW1与Zn2+结合后荧光显著增强, 荧光发射光谱由545 nm蓝移至515 nm, 量子产率达到0.32, 且对Zn2+具有较高的选择性, 受常见离子的干扰较小。光谱滴定和ESI-MS谱表明DW1与Zn2+以1∶1的化学计量数形成配合物, 平衡常数K=1.75×104(mol/L)-1。
荧光探针 锌离子 丹磺酰胺 蓝移 fluorescence probe zinc ion dansyl sulfonamide blue shift
