碱式盐

含酚废水有何危害，怎样处理?含酚废水主要来自焦化厂、煤气厂、石油化工厂、绝缘材料厂等工业部门以及石油裂解制乙烯、合成苯酚、聚酰胺纤维、合成染料、有机农药和酚醛树脂生产过程。含酚废水中主要含有酚基化合物，如苯酚、甲酚、二甲酚和硝基甲酚等。酚基化合物是一种原生质毒物，可使蛋白质凝固。水中酚的质量浓度达到0.1一0.2mg/L时，鱼肉即有异味，不能食用 质量浓度增加到1mg/L，会影响鱼类产卵，含酚5—10mg/L，鱼类就会大量死亡。饮用水中含酚能影响人体健康，即使水中含酚质量浓度只有0.002mg/L，用氯消毒也会产生氯酚恶臭。通常将质量浓度为1000mg/L的含酚废水.称为高浓度含酚废水，这种废水须回收酚后，再进行处理。质量浓度小于1000mg/L的含酚废水，称为低浓度含酚废水。通常将这类废水循环使用，将酚浓缩回收后处理。回收酚的方法有溶剂萃取法、蒸汽吹脱法、吸附法、封闭循环法等。含酚质量浓度在300mg/L以下的废水可用生物氧化、化学氧化、物理化学氧化等方法进行处理后排放或回收。含汞废水怎样治理，含汞化合物有何特性?含汞废水主要来源于有色金属冶炼厂、化工厂、农药厂、造纸厂、染料厂及热工仪器仪表厂等。从废水中去除无机汞的方法有硫化物沉淀法、化学凝聚法、活性炭吸附法、金属还原法、离子交换法和微生物法等。一般偏碱性含汞废水通常采用化学凝聚法或硫化物沉淀法处理。偏酸性的含汞废水可用金属还原法处理。低浓度的含汞废水可用活性炭吸附法、化学凝聚法或活性污泥法处理，有机汞废水较难处理，通常先将有机汞氧化为无机汞，而后进行处理。含油废水有何特性，怎样治理?含油废水主要来源于石油、石油化工、钢铁、焦化、煤气发生站、机械加工等工业部门。废水中油类污染物质，除重焦油的相对密度为1.1以上外，其余的相对密度都小于1。油类物质在废水中通常以三种状态存在。(1)浮上油，油滴粒径大于100μm，易于从废水中分离出来。(2)分散油.油滴粒径介于10一100μm之间，恳浮于水中。(3)乳化油，油滴粒径小于10μm，不易从废水中分离出来。由于不同工业部门排出的废水中含油浓度差异很大，如炼油过程中产生废水，含油量约为150一1000mg/L，焦化废水中焦油含量约为500一800mg/L，煤气发生站排出废水中的焦油含量可达2000一3000mg/L。因此，含油废水的治理应首先利用隔油池，回收浮油或重油，处理效率为60%一80%，出水中含油量约为100一200mg/L 废水中的乳化油和分散油较难处理，故应防止或减轻乳化现象。方法之一，是在生产过程中注意减轻废水中油的乳化 其二，是在处理过程中，尽量减少用泵提升废水的次数、以免增加乳化程度。处理方法通常采用气浮法和破乳法。重金属废水来源及其处理原则是什么?重金属废水主要来自矿山、冶炼、电解、电镀、农药、医药、油漆、颜料等企业排出的废水。废水中重金属的种类、含量及存在形态随不同生产企业而异。由于重金属不能分解破坏，而只能转移它们的存在位置和转变它们的物理和化学形态。例如，经化学沉淀处理后，废水中的重金属从溶解的离子形态转变成难溶性化台物而沉淀下来，从水中转移到污泥中 经离子交换处理后，废水中的重金属离子转移到离子交换树脂上，经再生后又从离子交换树脂上转移到再生废液中。因此，重金属废水处理原则是：首先，最根本的是改革生产工艺.不用或少用毒性大的重金属 其次是采用合理的工艺流程、科学的管理和操作，减少重金属用量和随废水流失量，尽量减少外排废水量。重金属废水应当在产生地点就地处理，不同其他废水混合，以免使处理复杂化。更不应当不经处理直接排入城市下水道，以免扩大重金属污染。对重金属废水的处理，通常可分为两类 一是使废水中呈溶解状态的重金属转变成不溶的金属化合物或元素，经沉淀和上浮从废水中去除.可应用方法如中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分离法、电解沉淀(或上浮)法、隔膜电解法等 二是将废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离，可应用方法有反渗透法、电渗析法、蒸发法和离子交换法等。这些方法应根据废水水质、水量等情况单独或组合使用。怎样处理含氰废水?含氰废水主要来自电镀、煤气、焦化、冶金、金属加工、化纤、塑料、农药、化工等部门。含氰废水是一种毒性较大的工业废水，在水中不稳定，较易于分解，无机氰和有机氰化物皆为剧毒性物质，人食入可引起急性中毒。氰化物对人体致死量为0.18，氰化钾为0.12g，水体中氰化物对鱼致死的质量浓度为0.04一0.1mg/L。含氰废水治理措施主要有：(1)改革工艺，减少或消除外排含氰废水，如采用无氰电镀法可消除电镀车间工业废水。(2)含氰量高的废水，应采用回收利用，含氰量低的废水应净化处理方可排放。回收方法有酸化曝气—碱液吸收法、蒸汽解吸法等。治理方法有碱性氯化法、电解氧化法、加压水解法、生物化学法、生物铁法、硫酸亚铁法、空气吹脱法等。其中碱性氯化法应用较广，硫酸亚铁法处理不彻底亦不稳定，空气吹脱法既污染大气，出水又达不到排放标准.较少采用。农药废水的特点及其处理方法是什么?农药品种繁多，农药废水水质复杂.其主要特点是(1)污染物浓度较高，化学需氧量(COD)可达每升数万mg (2)毒性大，废水中除含有农药和中间体外，还含有酚、砷、汞等有毒物质以及许多生物难以降解的物质 (3)有恶臭，对人的呼吸道和粘膜有刺激性 (4)水质、水量不稳定。因此，农药废水对环境的污染非常严重。农药废水处理的目的是降低农药生产废水中污染物浓度，提高回收利用率，力求达到无害化。农药废水的处理方法有活性炭吸附法、湿式氧化法、溶剂萃取法、蒸馏法和活性污泥法等。但是，研制高效、低毒、低残留的新农药，这是农药发展方向。一些国家已禁止生产六六六等有机氯、有机汞农药，积极研究和使用微生物农药，这是一条从根本上防止农药废水污染环境的新途径。食品工业废水污染特点及其处理方法是什么?食品工业原料广泛，制品种类繁多，排出废水的水量、水质差异很大。废水中主要污染物有(1)漂浮在废水中固体物质，如菜叶、果皮、碎肉、禽羽等 (2)悬浮在废水中的物质有油脂、蛋白质、淀粉、胶体物质等 (3)溶解在废水中的酸、碱、盐、糖类等：(4)原料夹带的泥砂及其他有机物等 (5)致病菌毒等。食品工业废水的特点是有机物质和悬浮物含量高，易腐败，一般无大的毒性。其危害主要是使水体富营养化，以致引起水生动物和鱼类死亡，促使水底沉积的有机物产生臭味，恶化水质，污染环境。食品工业废水处理除按水质特点进行适当预处理外，一般均宜采用生物处理。如对出水水质要求很高或因废水中有机物含量很高，可采用两级曝气池或两级生物滤池，或多级生物转盘.或联合使用两种生物处理装置，也可采用厌氧—需氧串联。怎样处理造纸工业废水?造纸废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程。制浆是把植物原料中的纤维分离出来，制成浆料，再经漂白 抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干，制成纸张。这两项工艺都排出大量废水。制浆产生的废水，污染最为严重。洗浆时排出废水呈黑褐色，称为黑水，黑水中污染物浓度很高，BOD高达5—40g/L，含有大量纤维、无机盐和色素。漂白工序排出的废水也含有大量的酸碱物质。抄纸机排出的废水，称为白水，其中含有大量纤维和在生产过程中添加的填料和胶料。造纸工业废水的处理应着重于提高循环用水率，减少用水量和废水排放量，同时也应积极探索各种可靠、经济和能够充分利用废水中有用资源的处理方法。例如浮选法可回收白水中纤维性固体物质，回收率可达95%，澄清水可回用 燃烧法可回收黑水中氢氧化纳、硫化钠、硫酸钠以及同有机物结合的其他钠盐。中和法调节废水pH值 混凝沉淀或浮选法可去除废水中悬浮固体 化学沉淀法可脱色 生物处理法可去除BOD，对牛皮纸废水较有效 湿式氧化法处理亚硫酸纸浆废水较为成功。此外，国内外也有采用反渗透、超过滤、电渗析等处理方法。怎样处理印染工业废水?印染工业用水量大，通常每印染加工1t纺织品耗水100一200t.其中80%一90%以印染废水排出。常用的治理方法有回收利用和无害化处理。回收利用：(1)废水可按水质特点分别回收利用，如漂白煮炼废水和染色印花废水的分流，前者可以对流洗涤.一水多用，减少排放量 (2)碱液回收利用，通常采用蒸发法回收，如碱液量大，可用三效蒸发回收，碱液量小，可用薄膜蒸发回收 (3)染料回收.如士林染料可酸化成为隐巴酸，呈胶体微粒.悬浮于残液中，经沉淀过滤后回收利用。无害化处理可分：(1)物理处理法有沉淀法和吸附法等。沉淀法主要去除废水中悬浮物 吸附法主要是去除废水中溶解的污染物和脱色。(2)化学处理法有中和法、混凝法和氧化法等。中和法在于调节废水中的酸碱度，还可降低废水的色度 混凝法在于去除废水中分散染料和胶体物质 氧化法在于氧化废水中还原性物质，使硫化染料和还原染料沉淀下来。(3)生物处理法有活性污泥、生物转盘、生物转筒和生物接触氧化法等。为了提高出水水质，达到排放标准或回收要求.往往需要采用几种方法联合处理。怎样处理染料生产废水?染料生产废水含有酸、碱、盐、卤素、烃、胺类、硝基物和染料及其中间体等物质，有的还含有吡啶、氰、酚、联苯胺以及重金属汞、镉、铬等。这些废水成分复杂.具有毒性，较难处理。因此染料生产废水的处理.应根据废水的特性和对它的排放要求.选用适当的处理方法。例如：去除固体杂质和无机物，可采用混凝法和过滤法 去除有机物和有毒物质主要采用化学氧化法、生物法和反渗透法等 脱色一般可采用混凝法和吸附法组成的工艺流程，去除重金属可采用离子交换法等。怎样处理化学工业废水?化学工业废水主要来自石油化学工业、煤炭化学工业、酸碱工业、化肥工业、塑料工业、制药工业、染料工业、橡胶工业等排出的生产废水。化工废水污染防治的主要措施是：首先应改革生产工艺和设备，减少污染物，防止废水外排，进行综合利用和回收 必须外排的废水，其处理程度应根据水质和要求选择。一级处理主要分离水中的悬浮固体物、胶体物、浮油或重油等。可采用水质水量调节、自然沉淀、上浮和隔油等方法。二级处理主要是去除可用生物降解的有机溶解物和部分胶体物，减少废水中的生化需氧量和部分化学需氧量，通常采用生物法处理。经生物处理后的废水中，还残存相当数量的COD，有时有较高的色、嗅、味，或因环境卫生标准要求高，则需采用三级处理方法进一步净化。三级处理主要是去除废水中难以生物降解的有机污染物和溶解性无机污染物。常用的方法有活性炭吸附法和臭氧氧化法，也可采用离子交换和膜分离技术等。各种化学工业废水可根据不同的水质、水量和处理后外排水质的要求，选用不同的处理方法。酸碱废水的特性及其处理原则是什么?酸性废水主要来自钢铁厂、化工厂、染料厂、电镀厂和矿山等，其中含有各种有害物质或重金属盐类。酸的质量分数差别很大，低的小于1%，高的大于10%。碱性废水主要来自印染厂、皮革厂、造纸厂、炼油厂等。其中有的含有机碱或含无机碱。碱的质量分数有的高于5%，有的低于1%。酸碱废水中，除含有酸碱外，常含有酸式盐、碱式盐以及其他无机物和有机物。酸碱废水具有较强的腐蚀性，需经适当治理方可外排。治理酸碱废水一股原则是：(1)高浓度酸碱废水，应优先考虑回收利用，根据水质、水量和不同工艺要求，进行厂区或地区性调度，尽量重复使用：如重复使用有困难，或浓度偏低，水量较大，可采用浓缩的方法回收酸碱。(2)低浓度的酸碱废水，如酸洗槽的清洗水，碱洗槽的漂洗水，应进行中和处理。对于中和处理，应首先考虑以废治废的原则。如酸、碱废水相互中和或利用废碱(渣)中和酸性废水，利用废酸中和碱性废水。在没有这些条件时，可采用中和剂处理。选矿废水中含有哪些浮选药剂，怎样处理?选矿废水具有水量大，悬浮物含量高，含有害物质种类较多的特点。其有害物质是重金属离子和选矿药剂。重金属离子有铜、锌、铅、镍、钡、镉以及砷和稀有元素等。在选矿过程中加入的浮选药剂有如下几类：(1)捕集剂.如黄药(RocssMe)、黑药[(RO)2PSSMe]、白药[CS(NHC6H5)2] (2)抑制刑，如氰盐(KCN，NaCN)、水玻璃(Na2SiO3) (3)起泡剂，如松节油、甲酚(C6H4CH30H) (4)活性刑，如硫酸铜(CuS04)、重金属盐类 (5)硫化剂，如硫化钠 (6)矿桨调节剂，如硫酸、石灰等。选矿废水主要通过尾矿坝可有效地去除废水中悬浮物，重金属和浮选药剂含量也可降低。如达不到排放要求时，应作进一步处理，常用的处理方法有：(1)去除重金属可采用石灰中和法和焙烧白云石吸附法 (2)主除浮选药剂可采用矿石吸附法、活性炭吸附法 (3)含氰废水可采用化学氧化法。冶金废水可分为几类，其治理发展趋向是什么?冶金废水的主要特点是水量大、种类多、水质复杂多变。按废水来源和特点分类，主要有冷却水、酸洗废水、洗涤废水(除尘、煤气或烟气)、冲渣废水、炼焦废水以及由生产中凝结、分离或溢出的废水等。冶金废水治理发展的趋向是：(1)发展和采用不用水或少用水及无污染或少污染的新工艺、新技术，如用干法熄焦，炼焦煤预热，直接从焦炉煤气脱硫脱氰等 (2)发展综合利用技术，如从废水废气中回收有用物质和热能，减少物料燃料流失 (3)根据不同水质要求，综合平衡，串流使用，同时改进水质稳定措施，不断提高水的循环利用率 (4)发展适合冶金废水特点的新的处理工艺和技术，如用磁法处理钢铁废水.具有效率高，占地少，操作管理方便等优点。来源:净水技术

2022年，加州大学尔湾分校的忻获麟课题组在材料，物化，以及人工智能等领域共发表文章 26 篇，其中包括Nature, Nature Materials, Nature Nanotechnology, Science Advances, PNAS等。小编从物化与先进电子显微技术两个方面回顾一下2022年忻教授课题组的工作，希望带给读者一定的收获。忻获麟教授忻获麟，加州大学尔湾分校教授，康奈尔大学博士学位。2013年到2018年间，他在布鲁克海文实验室建立了三维原位表征课题组。2018年夏，转职于美国加州大学尓湾分校物理系并建立了以深度学习为基础的人工智能和能源材料研究组DeepEM Lab。忻获麟教授是电子显微学领域国际上的知名专家，是电镜行业顶级年会Microscopy and Microanalysis 2020的大会主席以及2019年的大会副主席，是NSLSII光源的科学顾问委员会成员，是布鲁克海文国家实验室的功能纳米材料中心和劳伦斯伯克利国家实验室提案审查委员会成员。他于2021年获得Materials Research Society的杰青奖（Outstanding Early-Career Investigator Award），Microscopy Society of America 的伯顿奖章（Burton Medal），UC Irvine的杰青奖（UCI Academic Senate Early-Career Faculty Award）；2020年获得能源部杰青奖(DOE Early Career Award)。他在表征何物化方面的研究受到政府和大型企业的关注。2018年至今四年时间，他作为项目带头人得到政府和企业界超过五百万美元的资助用于其课题组在绿色储能，电/热催化和软物质材料方向的研究。他是Nature, Nat. Mater, Nat.Energy, Nat. Nanotechnol., Nat. Commun., Sci. Adv., Joule, Nano Lett., Adv. Mater. 等众多期刊的审稿人。他从事人工智能电镜和深度学习、原子级扫描透射电镜以及能谱相关的理论和技术、高能电子隧道理论以及三维重构理论等方向的研究。除了理论和方法学的研究，他应用三维电子断层扫描术对锂电池、软硬物质界面、金属催化剂等多方面进行了深入的研究。其课题组发表文章超过300篇，其中在Science，Nature，Nat. Mater.，Nat. Nanotechnol.，Nat. Energy，Nat. Catal.，Nat. Commun. 等顶级期刊上发表文章42篇（其中17篇作为通讯发表）。储能材料研究与先进电子显微技术1. Nature: 高熵掺杂实现零应变的高镍无钴正极高镍-无钴材料作为下一代高能量密度锂离子电池正极已经成为共识，然而高镍体系普遍存在化学-力学稳定性差的问题。当前的表面包覆、掺杂以及改善电解液等策略，尽管可以提升其容量保持率，但是难以抑制高镍正极内部的应变，且难以实现优异的热稳定性。这篇工作提出了一种“高熵掺杂”的效应，即在保证高镍-无钴的基本结构下，引入多种并不具有电化学活性的掺杂离子，极大地抑制了材料在充放过程中轴向应力与体积变化，同时实现了与商用NMC-532相媲美的热稳定性，从而大幅提升了该材料的循环性能。该工作指出了一种在各种商业化NMC材料中都能够实现无钴化的策略，为实现高安全性、高稳定性、高容量、低成本的新一代锂离子电池提供了解决思路。参考文献Zhang, Rui, et al., Huolin Xin, Nature 610.7930 (2022): 67-73.2. Nature Materials: 高镍正极脱锂切变形成的相界面原子结构层状氧化物的失效机理研究是推动长寿命、高能量密度锂离子电池研发的重要基石。目前，相比于已被广泛研究的晶格失氧—过渡金属迁移诱导的相变失效机制，人们对于脱锂导致的晶格失稳与剪切相变的认识还非常有限。该工作利用深度学习辅助的超分辨透射电镜技术首次全面揭示了高镍层状氧化物正极中脱锂-切变形成的相界面原子结构组态。这一研究为高镍层状正极材料的脱锂诱导的剪切相变提供了新的深入认识，并为通过“界面工程”优化现有高镍正极材料以及开发下一代长寿命锂电正极材料提供了理论基础。参考文献C.Y. Wang, X.L. Wang, R. Zhang, T.J. Lei, K. Kisslinger, H.L. Xin. Nature Materials, (2023).3. Nature Nanotechnology: 冷冻电镜揭示Li/聚合物电解质界面设计加州大学尔湾分校忻获麟教授联合美国陆军研究实验室许康研究员以及布鲁克海文国家实验室杨晓青研究员，Ruoqian Lin博士等人通过使用冷冻电镜成像和光谱技术研究了固态聚合物电解质和Li负极之间的SEI的结构和化学性质。并发现了Li负极的降解机制：由于缺乏稳定的 SEI，Li负极会由于副反应和体积变化引起的应力腐蚀而降解。以此表征为指导，研究人员通过加入FEC添加剂成功开发了一种新型SPE，成功地消除了腐蚀性副反应并控制SEI的形成，最终证明了新型 FEC-SPE在全电池中的应用，实现了长循环寿命、高电流密度和高面积容量。作者发现，固态聚合物电解质中的FEC添加剂会产生稳定且富含无定形LiF的SEI，最终可以在提高 Li负极的可逆性方面发挥重要作用。这项工作还为固态聚合物电解质提供了一种设计策略，即通过添加剂工程控制SEI。参考文献Lin, R., He, Y., et al., Xiaoqing Yang, Kang Xu, Huolin Xin, Nature Nanotechnology 17.7 (2022): 768-776.4. Nature Energy: LiF和Fe复合衬底助力锂电池快充锂金属负极的稳定性决定了锂金属电池的循环寿命，因此，控制锂金属的形核和生长至关重要。加州大学圣地亚哥分校刘平教授与尔湾分校忻获麟教授再次合作，报道了一种单晶晶种的生长，即使在高电流密度下也会导致致密锂的沉积。与广泛接受的使用亲锂表面实现无枝晶沉积的做法相反，本工作使用LiF和Fe的纳米复合材料制成的疏锂表面沉积六方晶体，从而诱导随后的致密锂沉积，实现快速充电。本工作表明，纳米复合材料具有均匀的Fe位点用于成核，而LiF可以实现快速的锂传输。使用3 mAh/cm2 的NMC811正极，1倍过量的锂和3 g Ah-1电解液在1 C倍率下循环130次以上，容量保持率为80%，比基准电池提高了550%。本工作的发现推进了对锂成核的理解，为实现高能量、快速充电的锂金属电池铺平了道路。参考文献Wu, Z., Wang, C., Hui, Z. et al. Nature Energy (2023). 5. AM: 高镍正极脱锂切变形成的相界面原子结构在所有控制锂金属沉积/剥离的因素中，固态电解质界面（SEI）对锂金属的生长/剥离动力学和形貌有至关重要的影响。到目前为止，人们虽然对锂金属生长机制的研究较为深入，但是对锂金属的剥离机制，以及在剥离过程中锂金属与SEI的相互作用行为尚不清楚。本工作利用原位透射电镜技术系统研究了锂金属的剥离行为，并首次提出了锂金属剥离过程中SEI的力学失稳判据。 研究发现了受SEI厚度与锂枝晶半径 比值控制的两种锂金属剥离模式。对于非力学稳定剥离模式 (t/r 临界值)，SEI发生屈曲和颈缩，导致锂残留或“死锂”的形成；对于力学稳定的剥离模式 (t/r 临界值)，锂金属剥离只涉及单一空腔的近平面推进，SEI不发生屈曲变形。该工作首次提出了锂金属剥离过程中的定量力学判据，指出锂金属与SEI的尺度匹配与力学优化设计是实现可逆锂金属沉积/剥离的有效策略。参考文献C.Y. Wang, R.Q. Lin, Y.B. He, P.C. Zou, K. Kisslinger, Q. He, Ju Li, H.L. Xin. Advanced Materials, (2022)6. ACS Energy Letters: LiF-Li3N复合界面实现Li-S电池800圈无衰减锂硫电池具备极高的能量密度，但锂金属负极的低库伦效率和枝晶生长，以及硫正极的溶解和多硫化物(LiPS)穿梭等问题严重制约了Li-S电池的循环稳定性。本工作中，作者选择了具备低LUMO能级和高还原电位的TMS-N3添加剂 (trimethylsilyl azide)，并将其应用于氟化局部高浓电解液体系(LHCE)中，首次实现了在锂负极和硫正极表面同时构筑LiF-Li3N界面层。其中，LiF对锂负极具备高表面能，可有效抑制枝晶的生成；高离子电导率的Li3N则能大幅降低界面处的电荷转移阻抗。该工作进一步采用同步辐射和冷冻电镜等表征，揭示了LiF-Li3N复合界面对Li2S形成和LiPS穿梭的抑制机理，最终实现了800圈循环性能仅衰减 0.7 %的Li-SPAN (硫化聚丙烯腈)电池。参考文献He, Yubin, et al, Huolin Xin, ACS Energy Letters 7.9 (2022): 2866-2875. 7. Nano Letters: 残余晶界对单晶正极的影响单晶化策略是抑制正极材料晶间开裂的有效途径，由于不存在内部晶界引起的衰减，单晶颗粒通常表现出更加稳定的结构和性能。单晶化过程需要将前驱体在更高的温度下烧结，从而使得原本一次颗粒逐渐长大，融合，然而这种单晶化过程通常是很缓慢的，且速度不均匀。该工作通过简单的两步法设计合成了一种模型材料-准单晶NMC-811(QSC-811)，该QSC-811的形貌与单晶（SC-811）几乎一致，但是通过FIB切面发现，QSC-811内部存在少数几个紧密结合的晶界。通过多种X射线技术结合高分辨STEM，作者发现QSC-811内部残留的晶界不仅使得电极产生开裂，更重要的是，晶界导致新生成的表面变得更加不稳定，从而加速了正极性能的衰减。这些研究结果为单晶正极降解机制提供了新的见解。同时，该工作也额外强调了，为了避免单晶正极性能的快速衰减，在材料烧结过程中，应格外注意前驱体的尺寸分布，烧结时间等影响，尽可能地消除残留晶界。参考文献Zhang, Rui, et al, Huolin Xin Nano Letters 22.9 (2022): 3818-3824. 8. Nano Letters: 锌电解液中的局部疏水性改善锌金属的可逆性水系锌金属电池的可再充电性受到锌金属负极的寄生反应和有害形态如树枝状或死锌的严重困扰。美国加州大学尔湾分校忻获麟教授团队与美国JPL实验室林若倩博士、美国陆军研究实验室许康博士团队等人，通过在水系电解液中引入一种“亲阳离子” 、”疏阴离子” 的新型稀释剂，首次实现了一种具有局部疏水性的新型水系电解液结构。该疏水性水系电解液概念在水系ZnSO4-H2O体系中得到了验证，其中引入的新型稀释剂为具有单一极性官能基团的小分子DMF。相比于H2O分子，DMF分子更易于吸附在Zn金属负极表面；而DMF分子同时具有很强的氢氧根反应活性，使得该局部疏水电解液能够进一步消耗水分解产生的氢氧根，从而抑制负极表面碱式盐副产物的沉积、消除负极表面钝化层的形成、提升界面反应动力学。将以上具有局部疏水性和界面碱性消除功能的水系电解液应用锌金属电池中，实现了极高的锌沉积/溶解可逆性。所构筑的锌离子电容器和锌离子全电池在低温及低N/P ratio条件下均具有优异的长循环稳定性。参考文献Zou, Peichao, et al, Huolin Xin Nano Letters 22.18 (2022): 7535-7544. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c025149. AEM: 高熵-超晶格实现稳定钠电正极过渡金属层状氧化物因其在能量密度和成本方面的整体优势，使其成为钠离子电池极具潜力的阴极材料。然而，在高工作电压区间内，氧化物电极的稳定性通常会受到复杂相转变和不可逆氧氧化还原反应的影响，从而导致较差的结构稳定性和快速的容量损失。加州大学尔湾分校忻获麟教授与美国布鲁克海文国家实验室胡恩源博士和东南大学徐峰教授等人，通过多组分调控和引入无变价的锂元素，首次提出并构筑了高熵结构与超晶格结构（锂/过渡金属有序排列）共存的层状氧化物钠电正极，实现了在高截止电压范围内（4.5 V）电极材料长循环的稳定性。“高熵设计”与“超晶格结构”结合的策略也为开发新型层状结构材料，降低高电压条件下应变和相变，提升阴离子氧化还原可逆性等方面提供了更多可能性。参考文献Yao, Libing, et al. Advanced Energy Materials 12.41 (2022): 2201989.物化领域的设计与应用1. Nature Materials: 单金属到多金属的单原子催化剂库原子级分散的单原子催化剂作为连接均相催化剂和多相催化剂的桥梁，兼具了二者的优点。尽管单原子催化剂具有广阔的发展前景，但对于单金属的单原子相空间的分界的了解仍十分有限，更不用说针对更复杂的多金属相空间，这导致单原子催化剂的开发面临巨大挑战。加州大学尔湾分校忻获麟教授、厦门大学郑金成教授、天津理工大学罗俊教授等人采用溶解-碳化法合成了基于37种单金属元素的单原子催化剂，并对其进行了表征和分析，建立了目前报道的最大的单原子催化剂库。原子级分散的金属原子被锚定在N掺杂的碳上，结合原位研究，作者揭示了单原子的氧化态、配位数、键长、配位元素和金属负载的统一原理，以指导单原子催化剂的设计。参考文献Han, Lili, et al, Jincheng Zheng, Jun Luo, Huolin Xin, Nature Materials 21.6 (2022): 681-688.2. Science Advances: 设计用于高效碱性氢氧化的Ru-Ni双原子位点碱性氢氧化反应（HOR）的缓慢动力学严重限制了阴离子交换膜燃料电池的发展。该工作通过理论和实验相结合的方法开发了一种针对最佳HOR催化剂的设计策略，并通过原位技术加深了对HOR反应机理的理解。研究人员首先通过密度泛函理论计算预测出在筛选的单原子和双原子中心体系中，Ru-Ni双原子位点具有最佳的HOR催化活性。实验结果表明，具有Ru-Ni双原子位点的RuNi/NC催化剂在碱性电解液中表现出良好的电催化HOR活性。SECM研究表明，RuNi/NC的优异电化学活性源于Ru-Ni双原子中心。DFT计算和原位X射线吸收光谱研究进一步揭示了Ru和Ni在HOR过程中促进分子H2解离和加强OH吸附的协同作用。参考文献Han, Lili, et al, Huolin Xin, Science Advances 8.22 (2022): eabm3779. 3. JACS: 第二壳层阴离子调节单原子位点配位环境锚定在碳基体上的基于TM-N4活性位点的TM-N-C单原子型电催化剂有望用于高效催化氧还原反应。相对于3d过渡金属，以4d和5d过渡金属为活性中心的TM-N-C催化剂更加持久耐用，并且不易发生Fenton反应而造成催化剂、离聚物和膜的降解。然而，这类催化剂的ORR活性仍不能达到最佳，且目前为止，关于如何精确调控4d, 5d金属单原子位点的配位环境以提升其ORR性能的研究报道尚少。在本工作中，作者以单原子 Ru-N-C 作为模型体系，研究报道了一种采用电负性相对较弱的S阴离子配位来改善催化剂电子结构和ORR性能的方法策略。电化学测试与DFT计算表明S阴离子在Ru位点的第二配位壳层中与第一壳层的N 原子键合，间接调控了Ru位点的电子结构，从而降低了对反应中间体的吸附能，使ORR与金属空气电池放电性能提升。参考文献Qin, Jiayi, et al, Huolin Xin, Journal of the American Chemical Society 144.5 (2022): 2197-2207.4. PANS: SnO2/MXene催化剂实现高效CO2RR电化学二氧化碳还原提供了一种缓解全球变暖并同时缓解日益严重的能源危机的方法。特别是电还原CO2生产甲酸，因为它在甲酸燃料电池、化学中间体和储氢系统等各种应用中具有广阔的应用前景。Sn基材料是一种有前景的CO2RR催化剂，然而其能量效率对于实际电解而言太低，需要较大的过电势才能实现较高的电流密度。为了解决Sn基催化剂过电势大和甲酸选择性低的问题，忻获麟团队报道了一种低维SnO2量子点与超薄Ti3C2Tx MXene纳米片（SnO2/MXene）化学耦合的催化剂，这可以暴露更多的活性位点、缩短离子扩散距离、增加电解液-电极之间的接触面积，从而提高电催化活性。此外，杂化材料中两种组分的化学偶联也为通过它们的协同效应和活性位电子结构调整来改善催化性能提供了很好的机会。参考文献Han, Lili, et al, Huolin Xin, Proceedings of the National Academy of Sciences 119.42 (2022): e2207326119.5. ACS Catalysis: 单原子Pd催化剂实现高效二电子ORR贵金属具有较高的H2O2催化活性、选择性和稳定性，是电化学生成H2O2最有潜力的催化剂。Pd-C催化剂通常用于二电子 ORR，低钯负载量和高粒子间距可以促进H2O2的选择性。Pd单原子催化剂一般是在纯碳材料上合成的，但是，这种合成方式很容易导致Pd团簇或纳米粒子的聚集。因此，有必要制备高性能、低负载量的Pd单原子电催化剂，同时保持高催化活性、高选择性和良好的耐久性。本文中，作者将Pd有效分散到ZIF前驱体骨架中，从而在氮-碳上获得原子分散的Pd单原子催化剂(Pd-NC)。Pd-NC催化剂在碱性介质中表现出优异的2e- ORR活性和H2O2选择性。在0.1 M KOH中，H2O2的选择性为~95%，起始电位为~0.8 VRHE。DFT计算证明Pdx-NC催化剂在热力学上更倾向于H2O2 (*-O)裂解而不是H2O(O-O)裂解。本工作提供了一种新的Pd SACs合成方法，并为2e- ORR催化机理提供了新的认识。

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