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钾离子交换膜的制备与性能探析.pdf80页
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谨以此论文献给我的父母家人、导师 以及曾经帮助过我的老师、同学和朋友们! ――I到茔叟再――闫圣娟 ㈣必炒
钾离子交换膜的制备与性能研究 学位论文完成同期：垫!f：丛：冯 指导教师签字：趔 辫 瓶高 皇!壶± 避 彩f?坌 独创 声
明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的
研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其
他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 【洼!垫遗直基丝益噩挂剔直盟的：奎拦亘窒 或其他教育机构的学位或证书使用
过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确
的说明并表示谢意。 ． 学位论文作者签名：同星埚 签字日期：加If年D《月07日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人
授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用
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众提供信息服务。 保密的学位论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名：f习圣娟 导师签名 钾离子交换膜的制备与性能研究 捅 芰 离子交换膜分离法是海水提钾的方法之一，钾离子筛具有与离子交换膜类似
的结构和功能，并且对10有独特选择性，将二者结合到一起，不仅能克服钾离
子筛膜易碎、不耐用的缺点，还可以提高单纯的离子交换膜对K+的选择性。 首先采用水热合成法
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物理所室温钠离子电池研究取得系列进展时间：日02:31来源：IT168网
原标题：物理所室温钠离子电池研究取得系列进展
　　url:/syky/1639.shtml,id:0　　大规模储能技术作为可再生能源利用和智能电网的核心关键技术之一，目前还处于发展初期。与其它储能技术相比，室温钠离子电池具有资源丰富、成本低、能量转换效率高、循环寿命长、维护费用低等诸多优势。寻找成本低廉且性能优异的钠离子电池电极材料是实现钠离子储能电池实际应用的关键之一。目前关于钠离子电池层状正极材料的研究报道已经很多，但大都含过渡金属ni或co元素，而ni和co是锂离子电池正极材料中广泛使用的元素，用到钠离子电池中其成本下降空间有限，所以ni和co不是钠离子电池正极材料的首选元素；而且这些材料在空气中不稳定，易吸水或与水-氧气（二氧化碳）发生化学反应，这无疑会增加材料的生产、运输及储存成本，而且会对电池性能带来影响。因此，要实现钠离子电池的实际应用，就必须发展能够替代ni或co的电化学活性元素及稳定的新型电极材料。　　中国科学院物理研究所／北京凝聚态物理国家实验室(筹)清洁能源实验室e01课题组博士生徐淑银、研究员胡勇胜等另辟蹊径，发现过渡金属cu元素在钠离子电池层状材料中可以实现cu3+/cu2+氧化还原电对的可逆转变。首先，他们设计和制备了p2相层状氧化物材料na0.68[cu0.34mn0.66]o2和na0.68[cu0.34mn0.50ti0.16]o2（氧化物中cu是2+，mn和ti都是4+），作为正极材料中能实现可逆的脱嵌钠离子，对应的储钠电位在3.2vvs.na+/na以上，这是首次在二次电池中真正实现cu3+/cu2+氧化还原电对的可逆转变，并且表现出非常小的电化学极化，作为此领域研究的国内外最新突破，此重要研究结果优先发表在我国科技期刊chinesephysicsb,202。这对于设计和发展室温钠离子电池正极材料提供了一个新的方向，基于此，他们又设计了一系列更具有实用化前景的含铜、铁、锰元素的钠离子电池层状正极材料：p2-na7/9[cu2/9fe1/9mn2/3]o2和o3-na0.90[cu0.22fe0.30mn0.48]o2。　　博士生李云明、研究员胡勇胜等利用成本更加低廉的过渡金属fe元素替换部分cu元素，得到了电化学性能优异的p2-na7/9[cu2/9fe1/9mn2/3]o2材料，其在2.5-4.2v的电压范围内可逆储钠容量达90mahg-1；该材料的最大优点是在电化学脱嵌钠过程中其结构保持p2相不变，而且体积变化只有1.3%左右。充放电过程中，小的体积变化有利于实现长的循环性能（请参考advancedscience,2015,2,*******,doi:10.1002/advs*******）。　　进一步，博士生穆林沁、研究员胡勇胜等又设计了一系列含cu的o3相层状氧化物材料，其通式可以写为naa[cu1-x-y-z-dfexmnytizdd]o2(d:dopant,e.g.,li,mg,al,etc.,0&x&1,0&y&1,0z&1,0d&1,0.6&a1)，实现了cu2+/cu3+的氧化还原反应。其中，o3-na0.90[cu0.22fe0.30mn0.48]o2正极材料可以实现0.4个钠离子的可逆脱嵌，可逆容量达到100mah/g。该钠离子电池正极材料是迄今发现的唯一可在空气中稳定的o3相层状氧化物材料；且循环性能优异，100周循环后容量保持率97%。使用该材料作为正极、硬碳作为负极组装的钠离子全电池具有210wh/kg的能量密度（基于正负极活性物质质量计算得到）、90%的能量转换效率、优异的倍率性能（6c充放电，容量保持率74%）和循环性能。基于此，该研究组已开发出了一款2ah的软包钠离子电池，经过进一步优化后实际能量密度可达100wh/kg。这为后续实现低成本、环境友好的室温钠离子储能电池奠定了良好基础。相关研究结果发表在chinesephysicsb,202和advancedmaterials,8-6933。　　该系列工作得到了国家自然科学基金委优秀青年基金、科技部“863”创新团队项目、基金委创新群体和中国科学院百人计划的支持。　　文章链接：1234　　图1.层状氧化物的结构示意图:o3(na+在八面体中)(a)和p2(na+在三棱柱中)(b)　　图2.p2-na0.68[cu0.34mn0.66]o2材料的首周充放电曲线(a)和循环伏安曲线(b)　　图3.p2-na7/9[cu2/9fe1/9mn2/3]o2材料的表征：(a)前两周的充放电曲线；(b)循环曲线；(c)原位xrd测试结果，脱嵌钠过程显示单相反应，体积变化为1.3%左右　　1 2
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＞＞＞下图中A、B、C、D是四种粒子的结构示意图，E是银元素在元素周期表..
下图中A、B、C、D是四种粒子的结构示意图，E是银元素在元素周期表中的信息。请回答下列问题：（1）图中A、B、C、D粒子共表示&&&&&&&&&&&种元素。（2）A、B、C、D中表示的阳离子符号为&&&&&&&&&&&&&，阴离子符号为&&&&&&&&&，该阴、阳离子所形成的化合物的化学式为&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&。（3）D中x =&&&&&&&&&&&&&&&&。（4）E中银元素原子的质子数为&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&，一个银原子质量是一个碳12原子质量的&&&&&&倍。
题型：填空题难度：中档来源：不详
&（1）三&&&&（2）Al3+&&& Cl—&&&& AlCl3&（3）&&8&&&&（4）47&& 9试题分析：（1）元素是具有相同质子数（或核电荷数）的一类原子的总称，质子数不同，元素种类不同，既元素的种类由原子的质子数决定，观察四种粒子的结构示意图，有三种不同的质子数，所以共表示三种元素（2）从A图可看出，核内质子数为13，核外电子数为10，说明失去了三个电子，带上三个单位正电荷，成为阳离子Al3+，从C图可看出，核内质子数为17，核外电子数为18，说明得到了一个电子，带上一个单位负电荷，成为阴离子Cl—（3）原子中核内质子数=核外电子数，所以x=18-10=8（4）元素周期表中每一方格提供的信息：1、元素的原子序数（即质子数、电子数，荷电荷数），2、元素符号，3、元素名称（从而判断金属、非金属元素），4、元素的相对原子质量；从图中看出，银元素原子的原子序数是47，故质子数也是47，银元素原子的相对原子质量是108，而碳原子的相对原子质量是12，一个银原子质量是一个碳12原子质量的9倍
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据魔方格专家权威分析，试题“下图中A、B、C、D是四种粒子的结构示意图，E是银元素在元素周期表..”主要考查你对&&单质和化合物，纯净物和混合物，氧化物，同素异形体&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：
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因为篇幅有限，只列出部分考点，详细请访问。
单质和化合物纯净物和混合物氧化物同素异形体
单质：(1)概念：由同种元素组成的纯净物。 (2)单质的分类：依据组成单质元素的性质把一单质分为三类。金属单质：由金属元素组成的单质，如铁、铜、银等非金属单质：由非金属元素组成的单质，如碳、磷、氧气等稀有气体单质：由稀有气体元素组成的单质，如氦、氖、氛等单质 化合物： (1)概念:由不同种元素组成的纯净物。 (2)化合物的分类：化合物分为有机化合物和无机化合物。单质和化合物的区别和联系：
化合物与氧化物的区别和联系：
同种元素组成的物质一定是单质吗？&&&& 由同种元素组成的纯净物叫做单质。理解单质的概念必须抓住两点：①由同种元素组成；②必须是纯净物，如氧气是一单质。由同种元素组成的物质不一定是单质，也可能是混合物，但绝不可能是化合物，如氧气 (O2)、臭氧(O3）两种物质混在一起是一种混合物，但是只有一种氧元素；同样的例子还有红磷和白磷，金刚石和石墨等。对单质和化合物概念的理解：(1)单质的概念：①理解一单质的概念不仅要关注它是由一种元素组成，还应注意它首先是一种纯净物。如:氧气、氮气、碳、硫、铁、铜、各种稀有气体等都属于单质。②由同种元素组成的物质不一定是单质，还可能是混合物：如:氧气与臭氧的混合物、白磷与红磷的混合物、金刚石与石墨的混合物等都只含一种元素，但都属于混合物。 (2)化合物的概念:理解化合物的概念同样不仅要关注它是由两种或两种以上的元素组成，还应注意它首先是一种纯净物。如二氧化碳，氯化钠、高锰酸钾等都属于化合物。 共价化合物与离子化合物的区别：1. 共价化合物（1）概念：像HCl、CO2这样以共用电子对结合在一起的化合物为共价化合物。（2）共价化合物的类型：①两种非金属原子结合成的化合物，如HCl、CO2等。②非金属与酸根构成的化合物，如H2SO4、HNO3等。2. 离子化合物与共价化合物的区别：离子化合物是由阴、阳离子相互作用形成的化合物；共价化合物是原子间全部以共用电子对结合形成的化合物。离子化合物由离子构成，共价化合物大多数由分子构成。混合物：（1）概念：由两种或多种物质混合而成的物质，没有有固定的组成，各成分保持自己原有的化学性质。（3）常见的混合物:空气、合金、矿石、溶液等。 （4）混合物的提纯:混合物经过物理或化学的方法可以提纯。 纯净物： （1）概念：只由一种物质组成的物质。 （3）纯净物的分类：纯净物根据物质组成的元素种类，分为两大类：单质和化合物。纯净物和氧化物的区别：
对纯净物和混合物概念的理解：（1）混合物概念：混合物可以看作是由几种纯净物混合而成的，混合物的形成过程中发生的是物理变化。由于混合物的组成一般不固定，所以往往不能用化学式表示。（2）纯净物概念：纯净物只由一种物质组成，有固定的组成.可以用化学式表示。
&常考的纯净物与混合物： (1)混合物：石油、煤、天然气、洁净的空气、生理盐水、矿泉水、汽水、碘酒、白酒、双氧水、盐酸、合金等都是混合物。 (2)纯净物：水银、烧碱、纯碱、胆矾、液态氧、液态氮、蒸馏水(纯水)、干冰、冰水共存物、金刚石、石墨、生石灰、熟石灰、氯化钠、氧化铁等都是纯净物:&物质的分类示意图：氧化物：1.定义:由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物(即由氧元素和另一种元素组成的化合物)。 2.分类：(1)根据组成分类：金属氧化物，如Na2O，CuO等非金属氧化物，如CO2，NO等 (2)根据性质分类：①酸性氧化物能和碱反应生成盐和水的氧化物如CO2，SO3等②碱性氧化物能和酸反应生成盐和水的氧化物如CaO、Fe2O3等③两性氧化物(初中不作要求) ④不成盐氧化物不能直接反应生成盐的氧化物如CO，NO等金属氧化物性质小结： 1.与水反应生成碱(可溶性金属氧化物)Na2O+H2O==2NaOH CaO+H2O==Ca(OH)2 2.与强酸反应 CaO+2HCI==CaCl2+H2OFe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O Fe2O3+3H2SO4==Fe2(SO)3+3H2O CuO+2HCl==CuCl2+H2O CuO+H2SO4==CuSO4+H2O 3.与H2、CO或C反应 CuO+H2==Cu+H2O2CuO+C==2Cu+CO2↑CuO+CO==Cu+CO2 Fe2O3+3H2==2Fe+3H2O 2Fe2O3+3C==4Fe+3CO2↑ Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2 Fe3O4+4H2==3Fe+4H2O Fe3O4+2C==3Fe+2CO2↑ Fe3O4+4CO==3Fe+4CO2 非金属氧化物性质小结： 1.部分非金属氧化物与水反应生成相应的酸 CO2+H2O==H2CO3SO2+H2O==H2SO3 2.与碱反应生成盐和水 Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O Ca(OH)2+SO2==CaSO3↓+H2O 2NaOH+SO2==Na2SO3+H2O易错点：①酸性氧化物多数是非金属氧化物，但也可能是金属氧化物(如Mn2O7)；碱性氧化物肯定是金属氧化物。②非金属氧化物一般都是酸性氧化物，但H2O、CO、NO等不是酸性氧化物。过氧化物：常见的过氧化物有过氧化氢(H2O2)、过氧化钠 (Na2O2)。过氧化氢俗称双氧水，在催化剂的催化作用下能分解生成水和氧气，常用于实验室制取氧气。过氧化氢具有极强的氧化性，可用作杀菌剂，漂白剂。过氧化钠能与二氧化碳反应：2Na2O2+2CO2== 2Na2CO3+O2，根据该性质，可将过氧化钠用在坑道、潜艇或宁宙飞船等缺氧的场所，将人们呼出的CO2转换成O2，供给呼吸。&定义： 同一种元素组成的性质不同的单质叫做同素异形体。 如碳元素就有金刚石、石墨、无定形碳等同素异形体。注意事项： 由于构成物质的原子（或分子）的排列不同，或原子的成键、排列方式不同，使得同一种元素产生多种单质。各种同素异形体都是不同的物质，具有不同的物理性质，但化学性质不一定不同。初中化学常见的同素异形体：氧气，臭氧金刚石，碳，石墨红磷，白磷
发现相似题
与“下图中A、B、C、D是四种粒子的结构示意图，E是银元素在元素周期表..”考查相似的试题有：
27559345310240076254811286064260043这是个机器人猖狂的时代，请输一下验证码，证明咱是正常人~锂离子、氧离子、氟离子、钠离子、镁离子、铝离子、硫离子、氯离子、钾离子、钙离子符号及电子排布示意图
锂离子Li2+：2氧离子O2-：2 8钠离子Na+：2 8镁离子Mg2+：2 8铝离子Al3+：2 8硫离子S2-：2 8 8氯离子Cl-：2 8 8钾离子K+：2 8 8钙离子Ca2+：2 8 8
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