The Researches on Surface Modification of Lithium Manganese Oxide Spinel and Latest Progresses
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摘要: LiMn2O4作为未来钾离子电池正极材料的基材，一直是人们研究的热点。但高温下与循环中容量衰减的问题, 是制约它商品化的最重要因素。笔者详细阐述了近年来有关尖晶石LiMn2O4容量衰减机理和表面改性的研究与最新进展。Abstract: Lithium manganese oxide is becoming the basic material of Li-ion cells cathode material in the future.As a hot pot, it has been investigated until now. The problem which the capacity is degraded in high temperature and cycling is the most important factor to restrict it commercialize.The researches on the capacity degradation mechanismand and the surface modification of lithium manganese oxide spinel and latest progresses in recent years are related.
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Keywords:
- Lithium manganese /
- degradation mechanism /
- coating /
- surface modification
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土壤的重金属污染主要来自工业“三废”、城市生活垃圾、农药和肥料以及汽车尾气等.其中交通运输造成的重金属污染不容忽视.机动车尾气作为环境污染源，是土壤化学污染的一个重要来源.随着我国运输业的发展，机动车拥有量迅速增加，致使公路边重金属污染日趋严重.因此，开展公路旁土壤的重金属污染监测和评价，有利于揭示重金属在土壤圈中的残留和累积动态，具有重要的理论意义[1-6].
1 研究方法
1.1 研究区域概况
研究区域为赣州市章贡区至赣县王母渡镇之间的三级道路体系—323国道(简称G323)、234省道(简称S234)以及348县道(简称X348)所构成的线形区域两侧的农田土壤.如图 1、图 2所示.
1.2 试验仪器与试剂
仪器：ICP-AES(HK—2000)；
试剂：100mg/L锌标准溶液、100mg/L铜标准溶液、100mg/L镉标准溶液、100mg/L铅标准溶液.
1.3 土样处理
采集0~20 cm表层土多点混合样约1 kg，经风干，去除杂质，按四分法取100 g样品，研磨过0.27 mm孔径尼龙筛，用盐酸、硝酸、氢氟酸及高氯酸消解，重金属全量采用国家标准方法测定[6-7].
1.4 计算
重金属元素(Pb、Zn、Cu、Cd)的质量比(mg/kg)=
式中c为由ICP-AES所测得的吸收值，减去试剂空白的吸收值，mg/mL；V为定容体积，mL；m为试样质量，g.
2 测试结果
道路沿线农田土壤中重金属元素(Pb、Zn、Cu、Cd)的含量如表 1所示.
表 1 农田土壤样品中重金属元素(Pb、Zn、Cu、Cd)的质量比/(mg·kg-1)
3 污染评价
3.1 农田土壤重金属污染模型
评价方法选用单因子污染指数法和内梅罗(N.L. Nemerow)综合污染指数法相结合进行评价[8-10].该评价方法同时兼顾了单因子污染指数的平均值和最高值，突出了污染较重的污染物的权重，能较全面地反映土壤样品中的总体质量.
(1) 单因子污染指数法计算各个重金属元素的污染分指数，公式为：
式中，Ii为土壤中第i种污染物实际浓度超过评价标准的程度, 即超标倍数；Ci为土壤中第i种污染物的实测含量；Si为土壤中第i种污染物的背景值.
单因子污染分指数
(2) 内梅罗综合污染指数，计算公式为：
式中，Pi为土壤重金属综合污染指数；Ci为土壤中第i种污染物的实测含量；Si为土壤中第i种污染物的背景值.avr(Ci/Si)为土壤各重金属污染分指数的平均值；max(Ci/Si)为土壤各重金属污染分指数的最大值.
土壤重金属内梅罗综合污染指数分级采用《土壤监测技术规范》(HJ/T166-2004)中的标准如表 2.
表 2 土壤重金属内梅罗污染综合指数分级标准
3.2 农田土壤重金属污染评价分析
根据三级道路—G323、S234、X348两侧各重金属元素(Pb、Zn、Cu、Cd)的实测含量，对各个采样点的每种重金属元素进行了单因子污染分指数和内梅罗综合污染指数评价[11-12]，具体数据见表 3、表 4.
表 3 农田土壤中重金属元素单因子污染分指数
表 4 农田土壤中重金属内梅罗综合污染指数
表 3中分析可知：县道X348、省道S234、国道G323两侧农田土壤中重金属元素单因子污染倍数的顺序为：Cd>Cu>Pb>Zn.其中Cd污染倍数均大于1，Cu、Pb、Zn 3种重金属元素污染倍数的均值小于1.这表明在县道两侧≤100m的范围内Cu、Pb、Zn 3种重金属元素未达到污染水平，主要是镉污染.县道X348、省道S234、国道G323在赣州市章贡区至赣县王母渡镇之间，一方面路况不好，弯多，上下坡较多，车流量大、车辆行驶缓慢、刹车现象频繁、尾气排放加重等问题.尤其是刹车里衬中就有重金属元素镉，刹车时，里衬发生摩擦产生出镉微粒，随即沉降在公路沿线的土壤中，导致镉超标.
表 4分析可知：县道≤100m的范围、省道≤200m的范围以及国道≤100m的范围之内均受到重金属污染.其中，县道两侧土壤大部分为中污染，只有西北侧25m处为重污染；省道两侧土壤大部分也为中污染，只有西侧5m处为重污染；国道东南侧土壤均为中污染，西北侧土壤均为重污染.三级道路两侧土壤重金属污染综合指数均值的大小顺序为：国道(3.401)>省道(2.795)>县道(2.682)；县道处西北侧(2.763)>东南侧(2.600)，省道处西侧(2.941)>东侧(2.648)，国道处西北侧(4.038)>东南侧(2.764).
4 结论
赣州市章贡区至赣县王母渡镇之间的不同级道路两侧距路肩100 m和200m范围内农田土壤其镉污染指数已达严重污染，三级道路两侧土壤重金属污染综合指数均值的大小顺序为：国道(3.401)>省道(2.795)>县道(2.682)；县道处西北侧(2.763)>东南侧(2.600)，省道处西侧(2.941)>东侧(2.648)，国道处西北侧(4.038)>东南侧(2.764).污染程度多为距路基25m和50m处最为严重.交通引起的重金属污染也应引起人类的重视.
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