Mit dem rasanten Wachstum der neuen Energie-, Bergbau-, Metallurgie- und Galvanisierungsindustrie stellt die Nickelbelastung von Gewässern eine zunehmende Bedrohung für die Umweltqualität und die menschliche Gesundheit dar. In industriellen Prozessen reagieren Nickelionen häufig mit verschiedenen chemischen Zusätzen und bilden hochstabile organische Schwermetallkomplexe (HMCs). Bei der Nickelgalvanisierung wird beispielsweise Citrat (Cit) häufig eingesetzt, um die Gleichmäßigkeit und den Glanz der Beschichtung zu verbessern. Die beiden Carboxylgruppen des Citrats koordinieren jedoch leicht mit Ni²⁺ und bilden Ni-Citrat-Komplexe (Ni-Cit) (log β = 6,86). Diese Komplexe verändern die Ladung, die sterische Konfiguration, die Mobilität und die ökologischen Risiken des Nickels erheblich, und ihre Stabilität erschwert die Entfernung mit herkömmlichen Fällungs- oder Adsorptionsverfahren. Derzeit gilt die „komplexe Dissoziation“ als Schlüsselschritt bei der Entfernung von Schwermetallverbindungen. Typische Oxidations- oder chemische Behandlungen sind jedoch mit hohen Kosten und einem aufwendigen Verfahren verbunden. Multifunktionale Materialien mit sowohl oxidativen als auch adsorptiven Eigenschaften stellen daher eine vielversprechende Alternative dar. Forscher der Beihang-Universität unter der Leitung von Prof. Xiaomin Li und Prof. Wenhong Fan, benutzte die CIQTEK Rasterelektronenmikroskop (REM) Und Elektronenparamagnetische Resonanz (EPR)-Spektrometer eine eingehende Untersuchung durchführen Sie entwickelten eine neue Strategie unter Verwendung von KOH-modifiziertem Arundo donax L. Biokohle zur effizienten Entfernung von Nickel und Citronensäure aus Wasser. Die modifizierte Biokohle zeigte nicht nur eine hohe Entfernungseffizienz, sondern ermöglichte auch die Rückgewinnung von Nickel auf der Biokohleoberfläche. Die Studie trägt den Titel „Entfernung von Nickelcitrat durch KOH-modifizierte Arundo donax L. Biochar: Kritische Rolle persistenter freier Radikale“ wurde kürzlich veröffentlicht in Wasserforschung Die Materialcharakterisierung Biokohle wurde hergestellt aus Arundo Donax Blätter wurden mit KOH in unterschiedlichen Massenverhältnissen imprägniert. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen (Abb. 1) zeigten: Die ursprüngliche Biokohle (BC) wies eine ungeordnete, stäbchenförmige Morphologie auf. Bei einem KOH-zu-Biomasse-Verhältnis von 1:1 (1KBC) bildete sich eine geordnete, wabenartige Porenstruktur. Bei Verhältnissen von 0,5:1 oder 1,5:1 waren die Poren unterentwickelt oder kollabiert. Die BET-Analyse bestätigte die höchste spezifische Oberfläche für 1KBC (574,2 m²/g), die die der anderen Proben deutlich übertrifft. SEM- und BET-Charakterisierung lieferten eindeutige Beweise dafür, dass die Modifizierung mit KOH die Porosität und die Oberfläche dramatisch erhöht – Schlüsselfaktoren für die Adsorption und die Redoxreaktivität. Abbildung 1. Herstellung und Charakterisierung von KOH-modifizierter Biokohle. Leistung bei der Ni-Cit-Entfernung Abbildung...

Aluminiumlegierungen, die aufgrund ihres außergewöhnlichen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses geschätzt werden, sind ideale Werkstoffe für den Leichtbau im Automobilbau. Widerstandspunktschweißen (RSW) ist nach wie vor das gängigste Fügeverfahren im Karosseriebau. Die hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit von Aluminium in Verbindung mit seiner Oberflächenoxidschicht erfordert jedoch Schweißströme, die weit über denen für Stahl liegen. Dies beschleunigt den Verschleiß der Kupferelektroden, was zu instabiler Schweißnahtqualität, häufigem Elektrodenwechsel und erhöhten Produktionskosten führt. Verlängerung der Elektrodenlebensdauer Die Sicherstellung der Schweißnahtqualität hat sich zu einem kritischen technologischen Engpass in der Branche entwickelt. Um dieser Herausforderung zu begegnen, führte das Team von Dr. Yang Shanglu am Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics eine eingehende Studie durch, in der die CIQTEK FESEM SEM5000 Sie entwickelten eine innovative Elektrode mit erhöhtem Ring und untersuchten systematisch den Einfluss der Ringanzahl (0–4) auf die Elektrodenmorphologie. Dabei deckten sie den intrinsischen Zusammenhang zwischen Ringanzahl, Kristallfehlern im Schweißkern und Stromverteilung auf. Ihre Ergebnisse zeigen, dass eine Erhöhung der Anzahl der erhabenen Ringe die Stromverteilung optimiert, die Wärmeeinbringungseffizienz verbessert, den Schweißpunkt vergrößert und die Lebensdauer der Elektrode deutlich verlängert. Die erhöhten Ringe verbessern insbesondere das Eindringen in die Oxidschicht, wodurch der Stromfluss erhöht und gleichzeitig Lochfraßkorrosion reduziert wird. Dieses innovative Elektrodendesign bietet einen neuen technischen Ansatz zur Minderung des Elektrodenverschleißes und legt eine theoretische und praktische Grundlage für den breiteren Einsatz des Widerstandsschweißens von Aluminiumlegierungen in der Automobilindustrie. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift veröffentlicht. Zeitschrift für Materialverarbeitungstechnik. unter dem Titel „ Untersuchung des Einflusses der Elektrodenoberflächenmorphologie auf das Widerstandspunktschweißen von Aluminiumlegierungen. „ Durchbruch im Design von Elektroden mit erhöhtem Ring Angesichts der Herausforderung des Elektrodenverschleißes ging das Team das Problem von der Elektrodenmorphologie aus an. Sie bearbeiteten 0 bis 4 konzentrische Erhebungen auf der Endfläche herkömmlicher sphärischer Elektroden und schufen so eine neuartige Newton-Ring-Elektrode (NTR). Abbildung 1. Oberflächenmorphologie und Querschnittsprofil der im Experiment verwendeten Elektroden. SEM-Analyse deckt Kristallfehler und Leistungsverbesserung auf Wie beeinflussen erhabene Ringe die Schweißleistung? Verwendung der CIQTEK FESEM SEM5000 und EBSD-Techniken Das Team charakterisierte die Mikrostruktur der Schweißpunkte detailliert. Sie stellten fest, dass die erhabenen Ringe während des Schweißens die Aluminiumoxidschicht durchdringen, die Stromverteilung optimieren, den Wärmeeintrag beeinflussen...

Festkörper-Lithium-Metall-Batterien (SSLMBs) gelten weithin als Energiequelle der nächsten Generation für Elektrofahrzeuge und großtechnische Energiespeicher und bieten eine hohe Energiedichte und ausgezeichnete Sicherheit. Ihre Kommerzialisierung wurde jedoch lange durch die geringe Ionenleitfähigkeit der Festelektrolyte und die unzureichende Grenzflächenstabilität an der Festkörper-Festkörper-Grenzfläche zwischen Elektroden und Elektrolyten eingeschränkt. Trotz signifikanter Fortschritte bei der Verbesserung der Ionenleitfähigkeit stellt das Versagen der Grenzfläche unter hoher Stromdichte oder bei niedrigen Betriebstemperaturen weiterhin ein großes Problem dar. Ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Feiyu Kang, Prof. Yanbing He, Assoc. Prof. Wei Lü und Asst. Prof. Tingzheng Hou vom Institut für Materialforschung der Tsinghua Shenzhen International Graduate School (SIGS) hat in Zusammenarbeit mit Prof. Quanhong Yang von der Universität Tianjin einen Vorschlag unterbreitet. neuartiges Designkonzept einer duktilen Festelektrolyt-Grenzschicht (SEI) um diese Herausforderung zu bewältigen. Ihre Studie mit dem Titel „Eine duktile Festelektrolyt-Grenzschicht für Festkörperbatterien“ wurde kürzlich veröffentlicht in Natur Die CIQTEK FE-SEM ermöglicht hochauflösende Grenzflächencharakterisierung In dieser Studie nutzte das Forschungsteam die CIQTEK Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop ( SEM4000X ) für mikrostrukturelle Charakterisierung der Festkörper-Festkörper-Grenzfläche. Das FE-SEM von CIQTEK lieferte Hochauflösende Bildgebung und exzellenter Oberflächenkontrast Dadurch können Forscher die Morphologieentwicklung und die Integrität der Grenzfläche während des elektrochemischen Zyklierens präzise beobachten. Duktile SEI: Ein neuer Weg jenseits des reinen Festigkeitsprinzips Paradigma Herkömmliche, anorganisch reichhaltige SEIs sind zwar mechanisch steif, neigen aber während des Lade-Entlade-Zyklus zu Sprödbrüchen, was zu Lithiumdendritenwachstum und einer schlechten Grenzflächenkinetik führt. Das Team der Tsinghua-Universität löste sich vom Paradigma der reinen Festigkeit, indem es die Duktilität als zentrales Designkriterium für SEI-Materialien hervorhob. Mithilfe des Pugh-Verhältnisses (B/G ≥ 1,75) als Indikator für die Duktilität und KI-gestütztem Screening identifizierten sie Silbersulfid (Ag₂S) und Silberfluorid (AgF) als vielversprechende anorganische Komponenten mit überlegener Verformbarkeit und niedrigen Lithiumionen-Diffusionsbarrieren. Aufbauend auf diesem Konzept entwickelten die Forscher einen organisch-anorganischen Komposit-Festelektrolyten mit AgNO₃-Zusätzen und Ag/LLZTO (Li₆.₇₅La₃Zr₁.₅Ta₀.₅O₁₂)-Füllstoffen. Während des Batteriebetriebs wandelte eine In-situ-Verdrängungsreaktion die spröden Li₂S/LiF-SEI-Komponenten in duktile Ag₂S/AgF-Schichten um und bildete so eine Gradienten-SEI-Struktur mit „weicher Außenseite und starkem Kern“. Dieser mehrschichtige Aufbau reduziert effektiv die Grenzflächenspannungen, erhält die strukt...

Kürzlich wurde der Nobelpreis für Chemie 2025 an Susumu Kitagawa, Richard Robson und Omar Yaghi verliehen, in Anerkennung „ihrer Entwicklung von Metall-organischen Gerüstverbindungen (MOFs)“. Die drei Preisträger schufen Molekülstrukturen mit riesigen Innenräumen, durch die Gase und andere chemische Verbindungen strömen können. Diese als Metall-organische Gerüstverbindungen (MOFs) bekannten Strukturen finden Anwendung in vielen Bereichen, von der Wassergewinnung aus Wüstenluft und der Kohlendioxidabscheidung über die Speicherung giftiger Gase bis hin zur Katalyse chemischer Reaktionen. Metall-organische Gerüstverbindungen (MOFs) sind eine Klasse kristalliner poröser Materialien, die aus Metallionen oder -clustern bestehen, die über organische Liganden verknüpft sind (Abbildung 1). Ihre Struktur kann man sich als dreidimensionales Netzwerk aus „Metallknoten + organischen Linkern“ vorstellen, das die Stabilität anorganischer Materialien mit der Designflexibilität der organischen Chemie vereint. Diese vielseitige Konstruktion ermöglicht die Zusammensetzung von MOFs aus nahezu jedem Metall des Periodensystems und einer Vielzahl von Liganden wie Carboxylaten, Imidazolaten oder Phosphonaten, was eine präzise Kontrolle über Porengröße, Polarität und chemische Umgebung ermöglicht. Abbildung 1. Schema eines Metall-organischen Gerüsts Seit dem Aufkommen der ersten permanent porösen MOFs in den 1990er Jahren wurden Tausende von Strukturgerüsten entwickelt, darunter klassische Beispiele wie HKUST-1 und MIL-101. Sie weisen ultrahohe spezifische Oberflächen und Porenvolumina auf und bieten einzigartige Eigenschaften für die Gasadsorption, Wasserstoffspeicherung, Trennung, Katalyse und sogar die Arzneimittelabgabe. Einige flexible MOFs können als Reaktion auf Adsorption oder Temperatur reversible Strukturänderungen erfahren und dynamische Verhaltensweisen wie „Atmungseffekte“ zeigen. Dank ihrer Vielfalt, Anpassbarkeit und Funktionalisierung sind MOFs zu einem zentralen Thema der porösen Materialforschung geworden und bieten eine solide wissenschaftliche Grundlage für die Untersuchung der Adsorptionsleistung und Charakterisierungsmethoden. MOF-Charakterisierung Die grundlegende Charakterisierung von MOFs umfasst typischerweise Pulver-Röntgenbeugungsmuster (PXRD) zur Bestimmung der Kristallinität und Phasenreinheit sowie Stickstoff-(N₂)-Adsorptions-/Desorptionsisothermen zur Validierung der Porenstruktur und Berechnung der scheinbaren Oberfläche. Zu den weiteren häufig verwendeten ergänzenden Techniken gehören: Thermogravimetrische Analyse (TGA) : Bewertet die thermische Stabilität und kann in einigen Fällen das Porenvolumen schätzen. Wasserstabilitätstests : Bewertet die strukturelle Stabilität in Wasser und unter verschiedenen pH-Bedingungen. Rasterelektronenmikroskopie (REM) : Misst Kristallgröße und -morphologie und kann mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDS) zur Bestimmung der Elementzusammensetzung und -verteilung kombiniert werden. Kernspinreson...

Mit der zunehmenden Industrialisierung und dem kontinuierlichen Anstieg der Schadstoffemissionen stellt organisches Abwasser eine ernsthafte Bedrohung für Ökosysteme und die menschliche Gesundheit dar. Statistiken zeigen, dass der Energieverbrauch für die industrielle Abwasserbehandlung 28 % des weltweiten Energieverbrauchs für die Wasseraufbereitung ausmacht. Die herkömmliche Fenton-Technologie leidet jedoch unter der Katalysatordeaktivierung, was zu einer geringen Behandlungseffizienz führt. Metallbasierte Katalysatoren in fortschrittlichen Oxidationsprozessen sind mit häufigen Engpässen konfrontiert: Der Redox-Zyklus kann nicht effektiv aufrechterhalten werden, Elektronentransferwege sind eingeschränkt, und traditionelle Herstellungsmethoden basieren auf hohen Temperaturen und hohem Druck mit Ausbeuten von nur 11–15 %. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, hat ein Forschungsteam von Technische Universität Dalian entwickelten einen Cu-C-Nanokatalysator durch gerichtete Kopplung von kommerzieller Zellulose mit Kupferionen mittels nasschemischer galvanischer Austauschmethode. Darüber hinaus etablierten sie ein neuartiges Abbausystem mit Zweikanal-Katalysemechanismus (Radikalweg + direkter Elektronentransfer) und breite pH-Anpassungsfähigkeit. Das Material erreichte einen Tetracyclin-Abbau von 65 % innerhalb von 5 Minuten (gegenüber