1 上海科技大学上海 201210
2 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
3 中国科学院大学北京 100049
熔盐堆核燃料后处理过程中分离去除裂变产物，回收载体熔盐，既可减少废物量，又有利于实现有用物质的循环利用。采用水合硫化钠（Na2S?5H2O）作为沉淀剂，研究了LiF-BeF2熔体中研究了氟化稀土（Ce、Nd、Sm、Eu、Y、Yb）以及氟化钍的高温沉淀反应，比较了不同条件下稀土的去除率。研究表明：600 °C、稀土与沉淀剂的比例为1∶2时，稀土的去除率均低于90%。为进一步提高去除率，采用沉淀-蒸馏联合的方法，沉淀后的混合盐继续升温至950 °C，压力10 Pa的真空条件下蒸馏20 min，冷凝收集盐中稀土Nd的含量降低至1.39×10-4 g?g-1，Nd的去除率提高至99.6%，同时氧、硫的含量分别为8.5×10-5 g?g-1、1.50×10-4 g?g-1。进一步利用X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）、X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy，XPS）、能量色谱仪（Energy Dispersive Spectrometer，EDS）等手段分析沉淀物的组成，确定沉淀物主要为稀土硫化物及稀土硫氧化物。研究表明，硫化物沉淀法从废熔盐中分离稀土具有可行性，采用沉淀-蒸馏联合处理获得稀土99%以上的分离效率，这为纯化废盐、实现熔盐的重复利用提供参考。
熔盐 硫化物 沉淀 稀土 分离 Molten salt Sulfide Precipitation Rare earth Separation
1 1.武汉理工大学 材料复合新技术国家重点实验室, 武汉 430070
2 2.武汉理工大学 纳微结构研究中心, 武汉 430070
锂硫电池(LSBs)因能量密度高、原料储量丰富、环境友好等优点引起了广泛关注。然而, 多硫化物的穿梭效应、反应过程中较大的体积膨胀以及硫较差的电子电导率等缺点极大地限制了其发展。本研究设计了一种SnS2纳米颗粒与ZIF-8衍生的花状二维多孔碳纳米片/硫复合材料(ZCN-SnS2-S), 并研究了其作为锂硫电池正极的电化学性能。其独特的二维花状多孔结构不仅有效缓解了反应过程中的体积膨胀, 而且为Li+和电子的传输提供了快速通道, 杂原子N也促进了对多硫化物的吸附作用。并且负载的极性SnS2纳米颗粒极大地增强了对多硫化物的吸附, 从而使ZCN-SnS2-S复合材料表现出优异的电化学性能。在0.2C(1C=1675 mA·g-1)电流密度下, ZCN-SnS2-S电极循环100次后仍能保持948 mAh·g-1的高可逆比容量, 容量保持率为83.7%。即使在2C的高电流密度下循环300圈, ZCN-SnS2-S电极仍具有546 mAh·g-1的可逆比容量。
锂硫电池 二维多孔氮掺杂碳纳米片 SnS2 多硫化物 穿梭效应 lithium-sulfur battery 2D porous nitrogen-doped carbon nanosheet SnS2 polysulfide shuttle effect 光子学报
2023, 52(11): 1106003
通过溶剂热法制备了一种纳米尺寸的VS2薄片原位钉扎在Ti3C2Tx MXene上形成铆钉结构的复合材料(VS2/Ti3C2Tx MXene)应用于钠离子电池。通过Ti3C2Tx MXene的原位限域作用抑制了VS2的团聚生长。VS2和Ti3C2Tx MXene之间形成稳定的化学耦合作用也提升了VS2的电荷传输动力。结果表明：该复合材料在10 A/g的电流密度下具有340 mA·h/g的高倍率性能，以及5 A/g的电流密度下稳定循环2 000圈的电化学性能。该复合设计为发展兼具高能量密度和高功率密度钠离子电池负极材料提供了新的选择。
钠离子电池 负极 硫化物 二硫化钒 过渡金属碳化物 sodium ion battery anode sulfide vanadium disulfide transition metal carbides
过渡族金属硫化物是一种具有较高比电容的活性材料。采用简单且耗时短的方法，在泡沫镍上水热生成MnS/Ni3S2电极材料，并研究水热反应时间、温度对样品形貌、电化学性能的影响。结果表明：MnS/Ni3S2电极材料具有较高的比电容和优良的倍率性能，2 500次循环后比电容的保持率为90%。以MnS/Ni3S2为正极，活性碳(AC)为负极组装了混合型超级电容器器件，MnS/Ni3S2//AC在功率密度为700 W·kg-1时可以提供30.2 Wh·kg-1能量密度。在3 000次循环后比电容保持率高达116.0%，表明MnS/Ni3S2有望在超级电容器领域提供潜在的应用价值。
异质结构 硫化锰 硫化镍 硫化物 超级电容器 heterojunction manganese sulfide nickel sulfide sulfide supercapacitor
安徽科技学院化学与材料工程学院, 凤阳 233100
气体传感器能够有效检测浓度低于人类嗅觉极限的有毒有害及易燃易爆等气体, 在****、环境安全、医疗诊断等领域具有重大的研究意义。其中电阻式气体传感器因其成本低廉, 普遍适用于民用气体检测而受到广泛应用。气敏材料是气体传感器的核心, 设计合成合适的气敏材料对发展高性能气体传感器至关重要。本文在简单介绍气体传感器、电阻式气体传感器以及电阻式气体传感器常用的几种传感材料的基础上, 聚焦于n型半导体SnS2气敏材料, 归纳了该材料的结构与性质, 重点阐述了提升SnS2气敏材料传感性能的方法, 包括空位工程、热激活工程、光激活工程和异质结工程, 并对SnS2气敏材料的研究趋势进行了展望。
电阻式气体传感器 气敏材料 过渡金属硫化物 n型半导体 resistive gas sensor gas sensing material transition metal sulfide n-type semiconductor SnS2 SnS2
1 内蒙古工业大学化工学院, 呼和浩特 010051
2 包头师范学院化学学院, 包头 014030
铜基硫化物禁带宽度窄, 具有局域表面等离子体共振效应, 对可见光有良好的吸收能力, 且储量丰富、无毒, 这些优势使铜基硫化物光催化剂引起了研究者们的广泛关注。然而, 铜基硫化物光生电子和空穴复合速率高, 可见光利用效率低, 阻碍了其在光催化领域的应用, 因此研究者们尝试了不同的改性策略提高其光催化性能。本文综述了铜基硫化物的改性策略, 主要论述了形貌调控、晶相调控、半导体异质结等方式对铜基硫化物光催化性能的改性, 分析了不同改性方法对铜基硫化物光催化性能提高的作用, 以及铜基硫化物在光催化降解有机污染物、光解水产氢、光催化还原CO2等方面的应用, 并对铜基硫化物改性研究方向做出了展望。
铜基硫化物 光催化 降解 光生载流子 异质结 纳米复合材料 copper based sulfide photocatalytic degradation photocarrier heterojunction nanocomposite
二维WS2是一种层状过渡金属硫化物，因其具有特殊的层状结构、可调带隙及稳定的物理化学性质而备受关注。结合玻尔兹曼输运方程(BTE)和密度泛函理论(DFT)，利用第一性原理研究了单层WS2声子的输运特性，分析了声子的谐性效应和非谐性效应对WS2晶格热导率的影响机理，计算了其声子的临界平均自由程，提出通过调整阻断频率的方法来调控WS2的晶格热导率。研究结果表明：单层WS2在300 K时的本征晶格热导率为149.12 W/(m·K)，且随温度的升高而降低；从各声子支对总热导率的贡献来看，声学声子支起主要作用，特别是纵向声学(longitudinal acoustic, LA)声子支对单层WS2热导率的贡献百分比最大(44.28%)；单层WS2声学声子支和光学声子支之间的较大带隙(声光学声子支之间无散射)导致其具有较高的晶格热导率。本文研究可为基于单层WS2纳米电子器件的设计和改进提供借鉴和理论指导。
层状过渡金属硫化物 声子 热输运特性 第一性原理 谐性效应 晶格热导率 WS2 WS2 layered transition metal sulfide phonon thermal transport property first-principle harmonic effect lattice thermal conductivity
超级电容器作为一种新型储能器件, 凭借其高功率密度和超长的使用寿命等优点, 已被实际应用于多个领域。在超级电容器组成部件中, 电极材料对器件性能优劣起着关键作用, 因此制备电化学性能优异的电极材料具有重要意义。采用乙酸镍、乙酸钴为原料, 还原型谷胱甘肽(GSH)为形貌控制剂和硫源, 通过水热法制备NiCo2S4电极材料, 并研究了水热反应时间对NiCo2S4微观结构、形貌、电化学性能的影响。结果表明: 在GSH作用下制备的NiCo2S4材料呈现“蛋黄-蛋壳”结构; 当电流密度为0.5 A/g时, 比电容为1 552.7 F/g; 在电流密度为10 A/g条件下可以保持61.3%的比电容; 经过2 000次循环后, NiCo2S4电极材料的比电容保持率可以维持在79.3%。分别以NiCo2S4与活性炭为正负极组装一个混合型超级电容器, 在功率密度为800 W/kg时可以提供33.9 W·h/kg能量密度, 在2 000次充放电循环后样品的比电容保持率为89%。
谷胱甘肽 蛋黄?蛋壳结构 过渡族双金属硫化物 超级电容器 电化学性能 glutathione yolk-shell structure transitional bimetallic sulfide supercapacitor electrochemical performance
