全球70%以上的锂矿以盐湖形式存在,对盐湖提锂技术进行全面系统梳理至关重要。以基金项目(探索研究)、会议论文(前沿研究)、科学论文(基础研究)、专利文献(应用研发)等公开文献数据为基础,基于创新价值链不同环节的表征物及其相互之间的知识关联关系开展了盐湖提锂重点领域全球发展态势分析,通过多源数据的融合与关联挖掘,描摹驱动技术进步的科学知识演变过程,跟踪前沿技术萌芽、发展、突变的演化轨迹,研判盐湖提锂未来产业与技术重点发展方向。分析结果表明,盐湖资源提取技术主要集中在吸附法、膜分离法、萃取法等技术方向上,另外沉淀法、电化学法、渗析法、结晶法、离子交换法也有一定的研发布局;此外,技术融合及各种技术工艺路线组合应用特征明显。
采用化学氧化法制备聚吡咯(PPy),研究了氧化剂种类[FeCl3和(NH4)2S2O8]、反应温度(冰浴和室温)以及反应时间(6 h和12 h)对合成导电聚吡咯的影响,并对反应条件进行了优化。重点考察了不同浓度表面活性剂SDS掺杂对吡咯单体聚合的结构及形貌的影响,利用SEM、FT-IR、XRD、XPS、TGA、N2吸附-脱附等表征方法及电导率测试对产物进行分析。结果表明,合成导电聚吡咯的最佳工艺条件为:以FeCl3作氧化剂,在冰浴条件下反应6 h,产物电导率可达到0.076 9 S/cm;适量掺杂剂SDS的添加改变了样品的微观形貌,有利于提高PPy的热稳定性及导电性。
以六亚甲基亚胺(HMI)为水热合成模板制备H-MOR和Cu/H-MOR系列丝光沸石催化剂,并在二甲醚羰基化反应中对其进行评价。为了研究Cu的掺入量对丝光沸石反应性能的影响,利用XRD、SEM、氮气吸附/脱附、ICP-AES、NH3-TPD和CO-TPD等对催化剂进行表征。结果表明,随着Cu的掺入,催化剂的酸量和酸强度明显增加,同时促进了催化剂对CO的吸附,进而提高了催化剂的反应性能。在反应温度为200℃、反应压力为1.0 MPa和反应空速为2 040 mL/(g·h)条件下的评价结果表明,当掺入Cu的质量分数达到2.36%时,催化剂的反应性能最优,二甲醚转化率为58%且乙酸甲酯(MA)选择性为95%。
木质素是重要的天然可再生芳香族化合物,是潜在的化石燃料替代者,是新型能源和芳香原料的来源。首先制备了催化剂g-C3N4和NC-800,并利用XRD、XPS、SEM、N2-TPD等表征方法对其进行表征。以过一氧硫酸盐(PMS)为氧化剂,在 g-C3N4和NC-800的催化下解聚α-O-4型木质素模型化合物4-苄氧基苯酚。研究了催化剂在不同温度、时间下对4-苄氧基苯酚的解聚历程,结果表明,催化剂的比表面积越大、石墨N质量分数越高,模型化合物的解聚速率越高。提出了PMS氧化解聚α-O-4型木质素模型化合物的反应机理:活性氧自由基攻击模型化合物形成各种自由基,自由基进一步氧化形成单体产物。
为探究虎杖根6种不同溶剂提取物的抗氧化活性,利用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除法、2,2-二氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)铵盐(ABTS)自由基清除法和总还原力检测法对6种不同溶剂虎杖根提取物进行抗氧化能力评价。选用抗氧化活性较强的95%乙醇提取物进行细胞层面内源性抗氧化能力的研究,评价其对抗氧化基因Nrf2、SOD、CAT、HO-1的调控作用。结果表明,相较于其他5种提取物,95%乙醇提取物的抗氧化能力最强且具有最高的多酚含量。95%乙醇提取物可显著增加Nrf2、SOD、CAT、HO-1等抗氧化基因的表达。95%虎杖根乙醇提取物具有较好的抗氧化活性,具有开发成为天然抗氧化剂的潜力。
以棉秆为生物质源、KOH为活化剂、单质硫为储能物质,采用炭化-活化-高压3步法制备高性能碳硫复合材料,并探究KOH用量对活性碳结构以及复合材料电化学性能的影响。结果表明,KOH的活化促进了活性碳中10 nm以下孔的发育,碳碱质量比(棉秆碳化后的碳:KOH质量比)为1:4时活性碳的比表面积和孔体积达到最大,分别为3 068.15 m2/g和1.68 cm3/g。过量的KOH活化导致3~9 nm部分孔的坍塌,使得微孔/小介孔向大介孔或大孔转化,比表面积和孔体积缩小。复合材料的电化学性能和活性碳的孔体积呈正相关,碳碱质量比为1:4时制备的活性碳与硫进行复合的碳硫复合材料展现出最佳的电化学性能。在0.1 C的电流密度下经过100次循环之后,仍可保留787 mAh/g的放电容量;在2 C的电流密度下也可展现出582 mAh/g的高比容量。
通过浸渍法制备了6种Na盐修饰的Cu/SiO2催化剂,利用XRD、TEM和XPS对其晶相结构、粒径大小和Cu物种价态进行了分析,考察了Na盐促进剂种类和摩尔分数对Cu/SiO2催化剂上丙烯氧气环氧化反应性能的影响。结果表明,6种Na盐可以不同程度地还原Cu2+物种,生成不同含量的Cu0或Cu+物种。6种Na盐都可以提高Cu/SiO2的丙烯环氧化活性,而且Na2CO3最有利于环氧丙烷的生成。适量的Na2CO3可以促进Cu+物种的形成,有利于丙烯环氧化反应的进行,但过量的Na2CO3会导致Cu0物种的产生以及Cu物种的聚集,反而不利于环氧丙烷的生成。Cu+物种摩尔分数越高,Cu/SiO2的丙烯环氧化活性和环氧丙烷的形成速率也越大。小粒径的Cu+物种具有最高的丙烯环氧化活性,是丙烯氧气环氧化反应的活性中心。
分别采用乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)、乙基三乙氧基硅烷(ETES)以及3-(氨基丙基)三乙氧基硅烷(APTES)对氢氧化镁(MH)进行表面改性,研究了改性工艺对改性MH粒子表面特性的影响。结果表明,确定的最佳改性条件为:改性剂为VTES、改性剂质量分数为8%、反应温度为80℃、搅拌转速为500 r/min、反应时间为2.0 h。将改性MH共混入硅橡胶,当 VTES-MH质量分数为50%时,与未添加MH的硅橡胶相比,VTES-MH/硅橡胶复合材料的拉伸强度和断裂伸长率仅分别降低了5%和11%,具有良好的力学性能;极限氧指数为40.2%,具有优良的阻燃性能。
以典型内分泌干扰物双酚A(BPA)为目标污染物,研究了高铁酸钾[Fe(Ⅵ)]对其的去除效果及机理。通过高效液相色谱仪、离子色谱仪等手段考察了pH、Fe(Ⅵ)投加量和共存离子等因素对BPA去除效果的影响。结果表明,在pH为8.0、Fe(Ⅵ)与BPA浓度比为30:1时,反应10 min后BPA的降解率达到81.5%。Cl-、SO2-4、NO-3、HCO-3等共存阴离子未影响 Fe(Ⅵ)体系的氧化能力,但Ca2+和Mg2+因加速了Fe(Ⅵ)自分解而抑制了BPA降解。通过淬灭实验对体系中的活性氧物种进行识别,Fe(Ⅵ)及其高价铁氧中间体Fe(Ⅴ)/Fe(Ⅳ)在氧化BPA中起主导作用。在实际水体(自来水、市政二级出水和地下水)中,Fe(Ⅵ)氧化体系对BPA的降解未受到明显影响,证实其具有较高的环境适应性。
以尿素、硝酸铋、钨酸钠等为主要原料,在热缩聚法制备g-C3N4的基础上,通过水热法制备Bi2WO6/g-C3N4复合光催化剂。在模拟太阳光照射下,研究Bi2WO6/g-C3N4复合光催化剂对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,复合光催化剂相比于单体光催化剂的性能有显著提高。在Bi2WO6与g-C3N4质量比为2:1、水热温度为180℃、水热时间为12 h条件下,复合光催化剂的性能最好。光照时间210 min时,甲基橙降解率达到了98.15%,相比于单体Bi2WO6和g-C3N4光催化剂的效率分别提高了25.1%和37.7%,且光催化降解过程符合一级动力学方程。复合光催化剂具有优异的稳定性,经过4次重复性实验,甲基橙降解率仍达到95.17%。
选取咪唑型离子液体修饰金属有机框架填料ZnBDC制备IL@ZnBDC纳米复合填料,通过物理共混的方式将其引入PI中制备PI-IL@ZnBDC混合基质膜。结果表明,复合填料的引入改善了填料与PI间的相容性,增加了混合基质膜的分子链间距,强化了膜内CO2扩散过程。同时,离子液体中含有与CO2有较强亲和作用的三氟甲基、磺酸基团和咪唑基团,促进了CO2在膜内的溶解,进而协同强化了PI-IL@ZnBDC混合基质膜的溶解-扩散机制,提升了CO2气体通量和选择性。相较于纯PI膜,PI-IL@ZnBDC-2膜表现出优异的气体分离性能,CO2的渗透系数为10.97 Barrer,CO2/CH4的选择性为42.21,分别较纯膜提升了59.9%和41.5%。
将ZIF-67与g-C3N4按一定质量比复合制备Co3O4/g-C3N4复合光催化材料,并以此来提高Co3O4的光催化性能。利用XRD、SEM和FT-IR对复合材料结构、性能和元素分布进行表征。结果表明,当盐酸四环素(TC-HCl)质量浓度为 3 mg/L、质量分数为3%的Co3O4/g-C3N4投加量为15 mg且pH为中性时,催化剂光催化性能最佳,90 min降解盐酸四环素效率达到了91.1%。3% Co3O4/g-C3N4复合光催化剂重复使用5次后,其降解率仍可达到88.5%,表明该材料具有一定的光催化稳定性和重复利用性。体系自由基捕获实验证明,产生了·O-2、h+、·OH 3种自由基,其中·O-2在Co3O4/g-C3N4光催化降解TC-HCl中发挥主要作用。
采用沉淀法制备了钼酸钴(CoMoO4),采用离子交换法制备了硫化钼钴(CoMoS4),通过XRD、SEM、XPS对制备的CoMoS4进行表征。通过循环伏安法(CV)和差脉冲伏安法(DPV)考察了CoMoS4修饰电极对抗坏血酸的电化学检测性能。结果表明,采用pH 6的磷酸缓冲液作电解液,当抗坏血酸浓度为0~10 mmol/L、外加电压为-2.0~1.0 V时,响应电流(Ip)与抗坏血酸浓度(c)呈现良好的线性关系,线性回归方程为Ip=-116.05c+717.99,R2=0.960 3,检测限为0.001 mmol/L。通过MS软件对抗坏血酸分子进行模拟并计算电负性及电子云分布,再结合红外光谱分析的结果推测氧化机理为抗坏血酸的羟基发生了化学反应且转化为酮基。重复实验结果表明,CoMoS4修饰的玻碳电极具有较高的可重现性和较好的抗干扰性。