硫化物
關(guān)注創(chuàng)建者：heibailovin 創(chuàng)建時(shí)間：2019-11-21
硫化物的實(shí)例教程
介孔金屬硫化物具有大的比表面積，理想的能帶結(jié)構(gòu)和出色的電子性能，因此在傳感器，太陽能電池和光催化領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前介孔金屬硫化物的合成仍面臨諸多挑戰(zhàn)。例如，在使用分子自組裝法時(shí)，無機(jī)前體與表面活性劑之間的相互作用、金屬硫化物的沉淀速率以及結(jié)晶過程均對(duì)實(shí)驗(yàn)條件敏感，難以控制反應(yīng)條件以同時(shí)實(shí)現(xiàn)介孔結(jié)構(gòu)的形成和金屬硫化物結(jié)晶成純相。此外，由于普通金屬前驅(qū)物與金屬硫化物之間的體積差異較大，在無機(jī)前驅(qū)物結(jié)晶并轉(zhuǎn)變?yōu)?em>硫化物的過程中會(huì)發(fā)生明顯的體積收縮，這使得相互連接的多孔結(jié)構(gòu)難以保持，從而造成介孔結(jié)構(gòu)崩塌。使用特殊的金屬前體或者通過高溫硫化介孔相前體合成介孔金屬硫化物成本高昂，步驟復(fù)雜，因此，需要一種普適的，易于調(diào)控的方法用于合成介孔金屬硫化物以推動(dòng)介孔材料的基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用。
為此，吉林大學(xué)喬振安課題組在前期使用聚乙烯亞胺（PEI）作為造孔劑合成介孔金屬氧化物的工作的基礎(chǔ)上（Advanced Science, 2019, 6, 1801543）(Advanced Energy Materials, 2019, 9, 1901634)、（Chemical Engineering Journal，2020, 398, 125527）、（Angewandte Chemie International Edition, 2020, 59, 11053-11060），開發(fā)了一種通用且簡(jiǎn)便的聚合物導(dǎo)向酸介導(dǎo)自組裝方法來合成高度結(jié)晶的介孔金屬硫化物。在此方法中，PEI作為造孔劑，其富有氨基，可以質(zhì)子化并通過靜電作用與無機(jī)前體組裝成介孔相復(fù)合物。醋酸（HOAc）作為pH調(diào)節(jié)劑和配位劑以調(diào)節(jié)PEI和金屬前體的相互作用。
展開 據(jù)外媒報(bào)道，阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）的研究人員，通過抑制多硫化物穿梭問題，提高鋰硫電池的容量。
（圖片來源：KAUST）
與常用電池類型相比，鋰硫電池具有諸多潛在優(yōu)勢(shì)。它們具有更高的理論儲(chǔ)能容量，而且硫是易于從自然界獲得的無毒元素。硫也是石化行業(yè)的廢產(chǎn)物，成本相對(duì)較低。然而，在電池的化學(xué)過程中，含硫中間體在正負(fù)極之間移動(dòng)，會(huì)引起多硫化物穿梭效應(yīng)。在目前的技術(shù)中，這會(huì)嚴(yán)重降低鋰硫電池的容量和充電能力。
KAUST團(tuán)隊(duì)的解決方案基于石墨烯層。通過一種名為激光劃片（laser scribing）的工藝，將聚酰亞胺聚合物置于激光能量下，從而創(chuàng)造出一種結(jié)構(gòu)合理的多孔材料。這種材料的關(guān)鍵特征在于三維分層多孔，因此具有一系列大小不同的孔隙。然后，添加納米碳顆粒，這些顆粒被孔隙吸收后，形成最終產(chǎn)物。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在鋰硫電池的正負(fù)極之間放置一層薄薄的這種材料，可以明顯抑制多硫化物穿梭。主要研究人員Eman Alhajji表示：“這個(gè)獨(dú)立的中間層只有幾微米厚，我不得不以非常溫和的方式進(jìn)行處理，尤其是在電池組裝過程中。”
研究人員表示，以往提出的解決多硫化物穿梭問題的方法，大多不適合大規(guī)模投入商用。相比之下，KAUST開發(fā)的方法“具有可擴(kuò)展性且簡(jiǎn)單”。
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展開 Solid Power主要研發(fā)基于硫化物的全固體電池。此次寶馬和福特?cái)U(kuò)大投資，無疑是為了搶占先機(jī)，在固態(tài)電池技術(shù)上奪得優(yōu)勢(shì)。而Solid Power的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手們走的是氧化物路線。
據(jù)悉，寶馬和福特將于2022年分別向Solid Power采購試驗(yàn)車用的全固體電池。而且，近日寶馬集團(tuán)董事韋博凡對(duì)媒體表示，“2030年前，我們將為量產(chǎn)車配備固態(tài)電池。在此之前，我們將于2025年前推出首款采用這種技術(shù)的原型車。”
實(shí)際上，了解固態(tài)電池技術(shù)的知道，大眾集團(tuán)投資的QuantumScape固態(tài)電池走的是氧化物路線，而寶馬和福特的路線是硫化物，也就是類似于豐田正在研發(fā)的固態(tài)電池路線。這兩種路線的爭(zhēng)奪，明顯可以看出各家車企對(duì)未來的取向。那么，誰能獲勝呢？
全固態(tài)才是未來
固態(tài)電池，在業(yè)內(nèi)被視為動(dòng)力電池的終極技術(shù)之一，相比現(xiàn)在純電動(dòng)汽車使用的鋰電池，全固體電池具備很多優(yōu)勢(shì)，比如能量密度更高、續(xù)航距離更長(zhǎng)、充電時(shí)間也更短。發(fā)生事故時(shí)，也具有更高的安全性。
根據(jù)荷蘭市場(chǎng)分析公司Future Bridge的說法，到2025年，SSB（固態(tài)電池）的成本將與鋰離子電池達(dá)到同等水平。不過，因?yàn)槭请娊赓|(zhì)是全固態(tài)的，與現(xiàn)有的液態(tài)鋰電池完全不同，解決“界面問題”的技術(shù)難度也是最高的。
從技術(shù)上來說，Solid Power的首席執(zhí)行官道格·坎貝爾（Doug Campbell）信心爆棚，“將我們的電池稱為‘全固態(tài)’，是因?yàn)槲覀儎?chuàng)造了一種真正全固態(tài)的電解質(zhì)……我們已經(jīng)完全除去了易燃的液體電解質(zhì)，并用我們的固體離子導(dǎo)電硫化物電解質(zhì)代替了它。
展開 這項(xiàng)工作為異質(zhì)結(jié)構(gòu)硫主體材料中多硫化物吸附的起源提供新的見解。此外，這種新的2D異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料有望刺激更多的2D雜化材料，這些材料可能應(yīng)用于其他能量?jī)?chǔ)存設(shè)備。
文獻(xiàn)鏈接：2D MoN-VN Heterostructure to Regulate Polysulfides for Highly Efficient Lithium-Sulfur Batteries（Angew, 2018, DOI: 10.1002/anie.201810579）。
來源：材料人
【結(jié)論】
該研究利用NiFe硫化物作為前驅(qū)體，制備了NiFe羥基氧化物作為高效的OER催化劑，在10 mA/cm2的電流密度下表現(xiàn)出優(yōu)異的過電位和塔菲爾斜率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)OER催化活性的顯著改善。其中，硫元素不僅作為催化劑前驅(qū)體，而且還降低了OER反應(yīng)中O*和OH*的吸附能，促進(jìn)了OER反應(yīng)的進(jìn)行。這為OER催化劑的研究和設(shè)計(jì)提供了新的思路。
文獻(xiàn)鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201800757（Adv. Mater. 2018, DOI: 10.1002/adma.201800757）
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硫化物的最新內(nèi)容
使用VASP軟件計(jì)算MoS2電子性質(zhì)9個(gè)月前
二維材料硫族化合物是具有多種優(yōu)異性能的單分子層結(jié)構(gòu)的過渡金屬硫化物，在基礎(chǔ)研究和商業(yè)應(yīng)用中受到越來越多的關(guān)注。二維材料由于獨(dú)特的光電特性，并且能夠?qū)⑤d流子限制在二維平面內(nèi)具有高載流子濃度，使其在光電探測(cè)、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、p-n二極管和光伏電子學(xué)等光電器件領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，并被廣泛的研究。對(duì)于二維材料的計(jì)算也是最近科研工作者的關(guān)注重點(diǎn)。
用于采礦和油氣勘探的重力數(shù)據(jù)10個(gè)月前
來自不同地質(zhì)環(huán)境的案例研究將說明實(shí)際應(yīng)用，包括塊狀硫化物、鐵礦床和鹽穹的檢測(cè)。該課程還將涉及與其他地球物理方法的集成，例如電磁和遙感，以及低谷案例歷史。建議具備基礎(chǔ)物理學(xué)和地質(zhì)學(xué)的先驗(yàn)知識(shí)，但也建議具備物理陸地和大地測(cè)量學(xué)的知識(shí)。
本課程適合
學(xué)生地質(zhì)學(xué)家
實(shí)習(xí)地球物理學(xué)家
DMC、碳酸二乙酯（DEC）、甲苯、二苯基硫化物、三甲基磷酸酯、十六烷、1,3-二氧戊環(huán)-2-酮（EC）和N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）是常見的八種成分。圖3展示了來自三個(gè)樣品的化合物。
圖3. 28種化合物
2. LC/Q-TOF分析非揮發(fā)性有機(jī)物
使用LC/Q-TOF進(jìn)行精確質(zhì)量分析在識(shí)別痕量有機(jī)成分或與GC/MS不兼容的高沸點(diǎn)物質(zhì)方面具有優(yōu)勢(shì)。
服務(wù)對(duì)象
本案例適用于：
? 催化材料（單原子催化劑、合金/氧化物復(fù)合體系）
? 能源存儲(chǔ)（鋰離子電池電極/電解質(zhì)界面、鋰硫電池多硫化物錨定）
? 低維材料（二維異質(zhì)結(jié)、拓?fù)浣^緣體表面態(tài)）
? 光電轉(zhuǎn)化（鈣鈦礦/有機(jī)半導(dǎo)體界面載流子動(dòng)力學(xué)）
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環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)先行，自動(dòng)化、信息化是做好環(huán)境監(jiān)測(cè)的前提和保障。在地方經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的同時(shí)、各地區(qū)不斷出現(xiàn)不同程度的水、氣、噪聲等環(huán)境污染事件，嚴(yán)重影響了人們的生活質(zhì)量，阻礙了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。隨著國家制定的各種環(huán)境保護(hù)政策及法規(guī)的頒布實(shí)施，各級(jí)地方政府在對(duì)轄區(qū)內(nèi)的環(huán)境治理日益重視的同時(shí)，加大了對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的投資力度，各地區(qū)陸續(xù)規(guī)劃安裝了大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)地面站，實(shí)施城市空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)。
隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，其中煙氣中的硫化物排放是一個(gè)重要的污染源。為了有效減少硫化物的排放，脫硫塔作為一種重要的污染控制設(shè)備被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域。而在脫硫塔的運(yùn)作過程中，電化學(xué)氣體傳感器發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
脫硫塔結(jié)構(gòu)特征及工作原理根據(jù)結(jié)構(gòu)不同又可分為填料塔和噴淋塔。
惡臭氣體主要有氨、硫化物和甲醇等組成。大致可以分為5類：含硫化合物（如硫化氫、硫醇類、硫醚類）；含氯化合物（如胺類、酰胺、吲哚類）；鹵素以及衍生物（如cl2、鹵代烴）；烴類（如烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴）；含氧的有機(jī)物（如醇、酚、醛酮、有機(jī)酸等）。
2. 惡臭氣體的來源和危害
惡臭氣體主要來源于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門及人們的生活。
硫含量過高易形成較多硫化物雜質(zhì)，特別在球化劑加入量不變時(shí)，硫高必然消耗較多的球化劑，會(huì)造成球化元素殘留量少而導(dǎo)致球化不良或球化衰退的現(xiàn)象，嚴(yán)重降低球化穩(wěn)定性和球鐵的力學(xué)性能。
此外，反應(yīng)生成的低熔點(diǎn)硫化物Ni3S2（熔點(diǎn)787℃）可與金屬Ni形成更低熔點(diǎn)的共晶體（熔點(diǎn)645℃），液態(tài)的硫化物共晶體可沿晶界向金屬內(nèi)部浸透；此外，液態(tài)硫化物及其與Ni的共晶體比氧化物的晶體缺陷數(shù)高得多，為金屬的擴(kuò)散提供了快速的通道，從而導(dǎo)致基體合金的迅速破壞。
天然氣在液化過程中進(jìn)一步得到凈化，甲烷純度更高，幾乎不含二氧化碳和硫化物，且無色無味、無毒。
液化天然氣（LNG）在中國已經(jīng)成為一門新興工業(yè)，正在迅猛發(fā)展。液化天然氣（LNG）技術(shù)除了用來解決運(yùn)輸和儲(chǔ)存問題外，還廣泛地用于天然氣使用時(shí)的調(diào)峰裝置上。由于天然氣的產(chǎn)地往往不在工業(yè)或人口集中地區(qū)，因此必須解決運(yùn)輸和儲(chǔ)存問題。
