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表/界面调控策略在氢/氧反应电极中的研究进展

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化工进展 2022年第5期41卷 2416-2428页

作者：王亚楠孟秀霞张维民杨乃涛山东理工大学化学化工学院山东淄博255000

高效的非贵金属基电催化剂对于提升氢气析出反应(HER)、氧气析出反应(OER)、氧气还原反应(ORR)等电催化反应的整体效率、促进能源转换技术的发展及应用起着至关重要的作用。近年来,对现有的电催化剂进行表/界面调控以诱导其产生新的理... 详细信息

高效的非贵金属基电催化剂对于提升氢气析出反应(HER)、氧气析出反应(OER)、氧气还原反应(ORR)等电催化反应的整体效率、促进能源转换技术的发展及应用起着至关重要的作用。近年来,对现有的电催化剂进行表/界面调控以诱导其产生新的理化性质,从而提高催化活性的研究受到了广泛的关注。本文综述了近年来利用形貌尺寸调控、缺陷调控、杂原子掺杂、异质结结构等表/界面调控策略在设计非贵金属基电催化剂方面的研究进展,揭示了催化材料体系改性对优化和提升催化性能的关键特性。从催化剂制备、先进表征手段、理论计算、应用性评价等方面展望了非贵金属基电催化剂在实际应用中存在的挑战和未来的研究方向,为实现清洁能源的大规模应用提供参考。

关键词：表/界面调控电催化剂能源改性优化

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二维层状双金属氢氧化物在去除磷酸盐中的应用

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化工进展 2022年第7期41卷 3689-3706页

作者：杨靖范议议王赛娣王福凯孟秀霞杨乃涛刘少敏山东理工大学化学化工学院山东淄博255049 北京化工大学化学工程学院北京100029

层状双金属氢氧化物(LDH)是磷酸盐去除的良好吸附剂,具有表面易改性、电荷可调、层间距可控、吸附能力强和吸附速度快的特点,能够有效解决水体富营养化问题。本文从LDH除磷性能的优化出发,综述了LDH的结构特征、除磷机理、制备方法、剥... 详细信息

层状双金属氢氧化物(LDH)是磷酸盐去除的良好吸附剂,具有表面易改性、电荷可调、层间距可控、吸附能力强和吸附速度快的特点,能够有效解决水体富营养化问题。本文从LDH除磷性能的优化出发,综述了LDH的结构特征、除磷机理、制备方法、剥离方法的前沿理论和应用案例;基于目前LDH用作磷酸盐吸附剂面临着易团聚、胶体溶液不稳定、性能受控于pH以及难回收等问题,分析了磁性LDH、生物炭/LDH、GO(rGO)/LDH等复合材料的复合方法和性能改进方案,指出了LDH复合改性和LDH膜材料的研究新趋势,以及主要研究重点与热点。希望本文能够为LDH在水处理领域的研究提供新思路,为深入优化LDH吸附和膜分离性能提供理论支持和方向引导。

关键词：层状双金属氢氧化物功能性LDH复合材料阴离子去除磷酸盐吸附

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YSZ/Ni-YSZ双层中空纤维电解质层厚度控制及其影响

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无机材料学报 2013年第10期28卷 1108-1114页

作者：宫勋孟秀霞杨乃涛谭小耀尹屹梅马紫峰山东理工大学化工学院淄博255049 上海交通大学化学工程系上海200240 天津工业大学化学工程系天津300160

本研究利用相转化共纺丝法一步制备出微管式固体氧化物燃料电池(MT-SOFC)用电解质/阳极(YSZ/NiO-YSZ)双层中空纤维膜,将制得的YSZ/NiO-YSZ双层中空纤维膜前驱体经1450℃烧结后,以纯H2在700℃下还原4 h得到YSZ/Ni-YSZ双层中空纤维膜。电... 详细信息

本研究利用相转化共纺丝法一步制备出微管式固体氧化物燃料电池(MT-SOFC)用电解质/阳极(YSZ/NiO-YSZ)双层中空纤维膜,将制得的YSZ/NiO-YSZ双层中空纤维膜前驱体经1450℃烧结后,以纯H2在700℃下还原4 h得到YSZ/Ni-YSZ双层中空纤维膜。电解质YSZ膜层厚度通过改变YSZ铸膜液挤出速率来调节。将La0.8Sr0.2MnO3-δ(LSM)阴极乳浆浸渍涂覆在烧结后的YSZ/NiO-YSZ双层中空纤维膜外,经1200℃烧结后形成微管式固体氧化物燃料电池。结果表明,当阳极铸膜液以10 mL/min速率挤出,而电解质铸膜液挤出速率为0.5、1、1.5、2 mL/min时,构造的YSZ/Ni-YSZ双层中空纤维膜电解质层厚度分别为6、13、18、28μm,其机械强度、气密性均随着电解质层厚度增加而增大,但电导率与孔隙率受电解质层厚度的影响较小。YSZ膜厚度为28μm的MT-SOFC,800℃时以20 mL/min氢气作为燃料,30 mL/min空气作为氧化剂,最大开路电压为1.01 V,最大输出功率只有75 mW/cm2。但同样测试条件下,YSZ膜厚度为6μm的MT-SOFC,开路电压为0.92 V,最大输出功率升至329 mW/cm2。

关键词：双层中空纤维 YSZ电解质膜相转化法微管式固体氧化物燃料电池共纺丝-共烧结

用于VOC回收的PVDMS-Al2O3中空纤维复合膜

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2005年第5期13卷 678-685页

作者：谭小耀杨乃涛孟波 Shandong University of Technology

Sorption isotherm of chloroform in polyvinyl dimethylsiloxane (PVDMS) polymer film was measured via the gravimetric method, and this film was confirmed experimentally to be good membrane material to recover chloroform from gas stream with high sorption capacity. A new PVDMS-Al2O3 composite hollow fibre membrane was further prepared by coating a PVDMS film on the outer surface of Al2O3 hollow fibre porpous substrate prepared by a dry/wet phase inversion method. Microstructure of the composite membranes was examined by scanning electron microscopy (SEM), indicating the PVDMS coating layer was uniform, free of defects, and around 15μm thick. Performance of the PVDMS-Al2O3 composite hollow fibre membranes for chloroform recovery was investigated. By comparing the experimental data that derived from a mathematical model, the permeabilities of chloroform and nitrogen in the PVDMS polymer membrane were obtained. The effects of temperature and feed flow rate on the chloroform recovery and permeate concentration were investigated both experimentally and theoretically.

关键词： PVDMS-Al2O3 中空纤维复合膜氯仿回收聚乙烯二甲基硅氧烷聚合体吸附等温线

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陶瓷中空纤维透氧膜的制备与性能

无机材料学报 2006年第1期21卷 245-249页

作者：谭小耀孟波杨乃涛山东理工大学化工学院淄博255049

应用相转化法制备了La0．6Sr0．4Co0．2Fe0．8O3-α(LSCF)氧离子-电子混合传导陶瓷中空纤维膜,该陶瓷中空纤维膜具有由多孔层和致密层组成的非对称结构．经1300℃的4h烧结后,可得到致密的LSCF陶瓷中空纤维膜．烧结后,LSCF粒度变大而其... 详细信息

应用相转化法制备了La0．6Sr0．4Co0．2Fe0．8O3-α(LSCF)氧离子-电子混合传导陶瓷中空纤维膜,该陶瓷中空纤维膜具有由多孔层和致密层组成的非对称结构．经1300℃的4h烧结后,可得到致密的LSCF陶瓷中空纤维膜．烧结后,LSCF粒度变大而其钙钛矿型晶相结构没有发生变化．LSCF中空纤维膜的透氧速率大大高于一般管式膜的氧透量．

关键词：中空纤维陶瓷膜透氧膜氧透量

聚乙烯二甲基硅氧烷-聚偏氟乙烯复合分离膜的性能

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东北大学学报（自然科学版） 2004年第8期25卷 808-811页

作者：孟波谭小耀杨乃涛张宝砚东北大学理学院辽宁沈阳110004 山东理工大学化工学院山东淄博255012

为预测和评价聚偏氟乙烯(PVDF)和聚乙烯二甲基硅氧烷(PVDMS)多孔中空纤维复合膜的气体分离性能,提出了孔分布模型·通过比较模拟和实验结果,证明理论预测和实验结果具有很好的一致性·应用干湿相转化法制备了PVDF多孔中空纤维膜,并且... 详细信息

为预测和评价聚偏氟乙烯(PVDF)和聚乙烯二甲基硅氧烷(PVDMS)多孔中空纤维复合膜的气体分离性能,提出了孔分布模型·通过比较模拟和实验结果,证明理论预测和实验结果具有很好的一致性·应用干湿相转化法制备了PVDF多孔中空纤维膜,并且采用浸涂技术在PVDF中空纤维膜上制成厚度约为5～12μm的PVDMS致密膜层·通过气体渗透测试估计PVDF多孔基底膜的结构参数,同时也以氮气/氧气为介质对PVDMS PVDF复合中空纤维膜的分离性能进行了评价·实验结果表明,该复合膜具有较高的分离选择性,要制得致密无缺陷的复合膜,PVDMS致密涂层厚度不应小于5μm·

关键词：纤维复合膜气体分离干-湿相转化法 PVDMS

微管式固体氧化物燃料电池阳极微结构及其性能

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无机材料学报 2014年第12期29卷 1246-1252页

作者：杨乃涛申义驰延威孟秀霞谭小耀马紫峰山东理工大学化工学院淄博255049 天津工业大学化工系天津300387 上海交通大学化工系上海200240

利用相转化纺丝法制备了Ni O-YSZ中空纤维,在其外表面负载YSZ膜1450℃共烧后形成YSZ/Ni O-YSZ双层中空纤维。阳极孔结构通过芯液(N-甲基砒咯烷酮(NMP)+乙醇)中溶剂NMP的含量来控制。当NMP含量从0、30wt%、50wt%、70wt%增加到100wt%时,... 详细信息

利用相转化纺丝法制备了Ni O-YSZ中空纤维,在其外表面负载YSZ膜1450℃共烧后形成YSZ/Ni O-YSZ双层中空纤维。阳极孔结构通过芯液(N-甲基砒咯烷酮(NMP)+乙醇)中溶剂NMP的含量来控制。当NMP含量从0、30wt%、50wt%、70wt%增加到100wt%时,阳极的孔结构由指状孔/海绵孔/指状孔三明治结构逐渐成为贯通的指状孔结构,电解质膜致密性、还原后的双层中空纤维的机械强度、阳极电导率逐渐减小,而孔隙率则增加。多孔的阴极Ag涂敷于致密的电解质膜外表面构成微管SOFC。H2/空气微管SOFC的浓差极化随着指状孔长度的增加而减小,当NMP含量为70wt%时,输出性能最佳,最大功率密度为662 m W/cm2(800℃),此时极化阻抗最小。

关键词：微管固体氧化物燃料电池相转化法阳极微结构浓差极化

Y_2O_3/ZrO_2中空纤维陶瓷膜的制备与表征

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高等学校化学学报 2006年第4期27卷 599-601页

作者：孟秀霞杨乃涛孟波谭小耀山东理工大学化学工程学院淄博255049 上海交通大学化学化工学院上海200240

Fluorite-type Y2O2/ZrO2（YSZ） powders with the mean particle size of 1.74 μm were synthesized by the citric acid combustion *** the prepared YSZ powders,gas-tight hollow fibre membranes were fabricated by a dry-wet spinning process based on the phase inversion technique,followed by sintering at 1 400 ℃ for（4 h.） The gas tightness,porosity,mechanical strength,microstructure and crystalline phase of the hollow fibre membranes were *** results indicate that the prepared YSZ hollow fibre membranes are gas-tight while the porosity remains around 23.04% and the bending strength may be up to 322 *** diameter of the pores in the hollow fibres ranges from 60 to 500 *** spectra show that the fluorite-type phase is kept unchanged,but the crystal size grows bigger after *** micrographs show that the prepared YSZ hollow fibre membranes possess an asymmetric structure that includes a dense layer and porous layers,while the inner and outer surfaces are also dense.

关键词：氧化钇稳定的氧化(YSZ) 中空纤维无机膜非对称膜

羟基化MXene二维层状膜对重金属离子的脱除

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膜科学与技术 2022年第1期42卷 57-64,71页

作者：王赛娣范议议孟秀霞靳昀张津津杨乃涛山东理工大学化学化工学院淄博255049

近年来,现代工业迅速发展的同时,也导致了废水排放量的增加,其中水体重金属污染已经成为目前亟待解决的问题之一.膜分离高效、环保和无污染的优势,被广泛用于重金属废水处理.本实验利用LiF和HCl混合溶液刻蚀MAX相(Ti_(3)AlC_(2)),制备... 详细信息

近年来,现代工业迅速发展的同时,也导致了废水排放量的增加,其中水体重金属污染已经成为目前亟待解决的问题之一.膜分离高效、环保和无污染的优势,被广泛用于重金属废水处理.本实验利用LiF和HCl混合溶液刻蚀MAX相(Ti_(3)AlC_(2)),制备了稳定的Ti_(3)C_(2)(MXene)胶体溶液;通过真空辅助抽滤,组装成层间通道可控的、稳定性较好的MXene膜;利用KOH溶液碱化处理,得到表面改性的碱化MXene(Ak-MXene)膜.以压力为驱动力,考察了膜对水体中Cr^(6+)、Pb^(2+)、Cu^(2+)和Cd^(2+)的脱除率.结果表明,随着膜厚的逐渐增加,Ak-MXene膜对重金属离子的拦截率逐渐增大;0.02 MPa下,厚度为496 nm的Ak-MXene膜对Cr^(6+)、Pb^(2+)、Cu^(2+)和Cd^(2+)的最高拦截率分别为66.19%、76.57%、78.65%和79.21%.可见Ak-MXene膜对重金属具有较高的拦截率,有望应用于水体净化.

关键词：膜分离 MXene层状膜羟基化重金属脱除率