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多级孔碳材料的制备及其超级电容器性能研究

功能材料 2022年第4期53卷 4230-4236页

作者：陈野张一刘旭坡高书燕河南师范大学材料科学与工程学院河南新乡453007 河南师范大学化学化工学院河南新乡453007

超级电容器因其容量大、充放电速度快、循环寿命长、功率密度高、环境污染小以及工作温度范围宽等优点而被广泛关注,可应用于存储再生能量、备用电池和替代电源等众多场景,展现出巨大的应用价值和市场潜力。然而,现有超级电容器较低的... 详细信息

超级电容器因其容量大、充放电速度快、循环寿命长、功率密度高、环境污染小以及工作温度范围宽等优点而被广泛关注,可应用于存储再生能量、备用电池和替代电源等众多场景,展现出巨大的应用价值和市场潜力。然而,现有超级电容器较低的能量密度限制了其应用前景,为此研究者们提出了优化电极材料以提高其能量密度的方案。基于此,该研究以生物质——塌地松为碳源,通过高温碳化和氢氧化钾活化制备出性能优异的多级孔碳材料,性能测试证实该材料具有优异的电化学性能(电容:532.0 F/g,能量密度:12.5 Wh/kg,功率密度:5245.6 W/kg)。研究结果表明,高比表面积(3948.6 m^(2)/g)、多级孔结构、均匀孔径分布及杂原子掺杂有利于提高碳材料的比电容,为超级电容器电极材料的选择和制备提供了技术指导。

关键词：超级电容器多级孔碳材料杂原子掺杂生物质

醇盐自模板法构筑碳封装NiFeV基电催化剂用于析氧反应

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电化学（中英文） 2023年第11期29卷 10-18页

作者：马恩辉刘旭坡申涛王得丽华中科技大学化学与化工学院湖北武汉430074 河南师范大学材料科学与工程学院河南新乡453007

发展绿色可持续的水电解制氢技术有利于实现“碳中和”战略目标,而开发高效稳定的析氧反应催化剂对水电解技术至关重要。本研究以NiFeV固态金属醇盐为前驱体,采用醇盐自模板法制备碳封装NiFeV基催化剂。研究结果表明,NiFeV基催化剂呈现... 详细信息

发展绿色可持续的水电解制氢技术有利于实现“碳中和”战略目标,而开发高效稳定的析氧反应催化剂对水电解技术至关重要。本研究以NiFeV固态金属醇盐为前驱体,采用醇盐自模板法制备碳封装NiFeV基催化剂。研究结果表明,NiFeV基催化剂呈现出均匀的球状结构,用于电解水析氧反应电催化剂时仅需381 mV的过电位即可获得20 mA·cm^(–2)的电流密度。NiFeV基催化剂良好的催化活性和稳定性主要得益于均匀的球状结构,V对电子结构的优化调控以及封装碳层对金属颗粒的保护作用。此工作通过V掺杂和碳封装的策略,为提升析氧催化剂的电催化性能提供了有利借鉴。

关键词：析氧催化剂固态金属醇盐高温裂解碳封装钒掺杂

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燃料电池用聚合物质子交换膜的研究进展

电化学 2020年第1期26卷 103-120页

作者：刘旭坡张运丰邓邵峰王得丽程寒松中国地质大学(武汉)材料与化学学院可持续能源实验室湖北武汉430074 华中科技大学化学与化工学院能量转换与存储材料化学教育部重点实验室材料化学与服役失效湖北省重点实验室湖北武汉430074

质子交换膜(PEM)是质子交换膜燃料电池的核心组件之一,具有隔绝阴阳极、提供质子传递通道和阻止燃料渗透的作用.商业化应用的全氟磺酸PEM存在燃料渗透严重、高温条件下导电性差和成本高的问题,开发性能优良的聚合物PEM显得很有必要.本... 详细信息

质子交换膜(PEM)是质子交换膜燃料电池的核心组件之一,具有隔绝阴阳极、提供质子传递通道和阻止燃料渗透的作用.商业化应用的全氟磺酸PEM存在燃料渗透严重、高温条件下导电性差和成本高的问题,开发性能优良的聚合物PEM显得很有必要.本文讨论了近年来聚合物PEM的研究进展,分别从聚合物的主链、支链和交联结构角度介绍了分子结构对薄膜相分离、质子导电性、稳定性和电池性能等性能的影响,并讨论了聚合物分子结构设计方面存在的问题,最后对燃料电池用聚合物PEM在未来的发展方向进行了展望.

关键词：燃料电池聚合物质子交换膜分子结构相分离质子导电性

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淀粉基可生物降解材料研究进展

河南师范大学学报(自然科学版) 2023年第5期51卷 1-14+181页

作者：高书燕李家栋陈野刘旭坡齐静河南师范大学材料科学与工程学院

目前，人们日常生活中使用的塑料制品主要通过石油化工生产，考虑到石油资源短缺以及传统塑料的不可降解性，开发绿色、低成本、可降解和可循环的塑料制品显得日益重要.淀粉基材料具有来源广泛、可再生、性能可调控性强等优势，是一种... 详细信息

目前，人们日常生活中使用的塑料制品主要通过石油化工生产，考虑到石油资源短缺以及传统塑料的不可降解性，开发绿色、低成本、可降解和可循环的塑料制品显得日益重要.淀粉基材料具有来源广泛、可再生、性能可调控性强等优势，是一种取代传统不可降解塑料的优良选择.然而，淀粉基材料具有强亲水性，遇水容易发生溶胀变形甚至溶解，导致其机械强度和韧性急剧下降，难以满足实际应用需求，所以提升机械强度与疏水性能是淀粉基材料研究需要解决的关键瓶颈.鉴于此，系统总结了淀粉基材料当前的研究进展，重点探讨淀粉基材料的性能提升策略及其潜在构效关系.首先对比了淀粉基材料的物理改性与化学改性方法的优缺点，然后分析了在增塑剂辅助下淀粉表面羟基与增塑剂的结合使得淀粉基材料具备热塑性，介绍了通过添加增强材料来增强淀粉基材料的机械性能，最后对淀粉基材料的研究前景和存在的问题进行了展望.

关键词：可生物降解材料淀粉改性热塑性淀粉增塑剂增强材料

乙醇调控铁腐蚀构筑RuO_(x)/FeOOH电催化剂用于增强析氢性能

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Science China Materials 2023年第7期66卷 2689-2697页

作者：张翠翠刘旭坡李晓沣刘云鹏位港亚杨天芳张静陈野高书燕 School of Materials Science and Engineering Henan Normal UniversityXinxiang 453007China School of Chemistry and Chemical Engineering Henan Normal UniversityXinxiang 453007China

RuO_(x)是一种有潜力的析氢反应(HER)电催化剂,然而,其表面上*OH和*H中间体的竞争吸附以及过度H结合导致其析氢性能较差.FeOOH具有较强的亲氧性,有望与RuO_(x)耦合形成RuO_(x)/FeOOH复合材料来有效促进HER动力学.鉴于Ru^(3+)的强氧化性... 详细信息

RuO_(x)是一种有潜力的析氢反应(HER)电催化剂,然而,其表面上*OH和*H中间体的竞争吸附以及过度H结合导致其析氢性能较差.FeOOH具有较强的亲氧性,有望与RuO_(x)耦合形成RuO_(x)/FeOOH复合材料来有效促进HER动力学.鉴于Ru^(3+)的强氧化性,构建温和的反应环境是设计结构均匀、Ru位点可及的RuO_(x)/FeOOH复合材料的关键.本文提出一种乙醇调控铁腐蚀策略,在泡沫铁上原位生长了RuO_(x)/FeOOH电催化剂.醇羟基与Ru^(3+)配位降低了Ru^(3+)的氧化性,并减缓了其扩散,避免了剧烈的氧化还原反应.优化的纳米结构以及RuO_(x)和FeOOH之间的强电子相互作用,使所制备的催化剂在50和100 mA cm^(-2)电流密度下驱动HER和全解水,分别仅需67 mV过电位和1.56 V电压.基于羟基调控策略,乙二醇、正丙醇、异丙醇和甲醇同样可替代乙醇来增强RuO_(x)/FeOOH的HER活性.本工作提出了一种调节铁腐蚀行为的配位调控方法,为制备新型钌基复合催化剂提供了理论依据.

关键词： electrocatalysis hydrogen evolution reaction iron corrosion ethanol regulation electron interaction

Self-catalyzed growth of Zn/Co-N-C carbon nanotubes derived from metal-organic frameworks as efficient oxygen reduction catalysts for Zn-air battery

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Science China Materials 2022年第3期65卷 653-662页

作者： Jing Zhang Ye Chen Yang Liu Xupo Liu Shuyan Gao School of Materials Science and Engineering Henan Normal UniversityXinxiang 453007China

Designing cost-effective and high-performance carbon-based oxygen reduction reaction(ORR)electrocatalysts is crucial in the development of Zn-air batteries(ZABs).In this study,a facile one-pot synthesis approach is engineered to construct Zn/Co-N-C carbonaceous polyhedrons interconnected with self-catalyzed-grown carbon nanotubes(CNTs)from zeolitic imidazolium frameworks linked with graphene oxide *** special N-doped threedimensional(3 D)carbon matrix allows manipulating the exposure of active sites and the synergistic interaction between metal nanoparticles and *** as-synthesized catalyst features impressive ORR activity in 0.1 mol L^(-1)KOH(E_(1/2)=0.83 V)and 0.5 mol L^(-1)H_(2)SO_(4)(E_(1/2)=0.73 V),satisfactory cycling stability and methanol resistance comparable to those of the benchmark Pt/C catalyst(E_(1/2)=0.80 V in 0.1 mol L^(-1)KOH,E_(1/2)=0.75 V in 0.5 mol L^(-1)H_(2)SO_(4)).Furthermore,the asestablished ZAB demonstrates a competitive peak power density(90 mW cm^(-2))and prominent long-term stability,which are better than those of devices based on the commercial Pt/C catalyst(82 mW cm^(-2)).This work provides promising guidance for fabricating highly effective ORR catalysts with in situ formed CNTs,which can be applied in portable ZABrelated devices.

关键词： oxygen reduction reaction carbon nanotubes self-catalyzed growth synergistic interaction Zn-air batteries

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实验室安全管理体系助力研究生培养质量提升

北京市医药健康行业典型园区减污降碳协同路径

科教导刊（电子版） 2023年第4期 71-73页

作者：刘洋陈野刘旭坡田苗吴呈珂高书燕河南师范大学材料科学与工程学院河南新乡 453007

随着科学技术的飞速发展,实验室为研究生掌握科学知识、检验科学真理提供了实践平台,愈发成为研究生培养的重要场所.因此,确保实验室安全运行,是关乎广大师生生命财产安全、深入贯彻平安校园建设的重大问题,既是研究生培养工作的重要组... 详细信息

随着科学技术的飞速发展,实验室为研究生掌握科学知识、检验科学真理提供了实践平台,愈发成为研究生培养的重要场所.因此,确保实验室安全运行,是关乎广大师生生命财产安全、深入贯彻平安校园建设的重大问题,既是研究生培养工作的重要组成部分,更是高校安全管理的有力支撑.构筑系统完备的实验室安全准入、药品管理、突发事故应急预案等安全管理保障体系,是确保教育教学和科研活动的有序进行的重要保障,对于提升研究生培养质量,实现"为党育人、为国育才"的根本目标具有重要意义.

关键词：实验室安全管理体系研究生培养

来源：博看期刊评论

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环境科学 2024年第10期45卷 5624-5631页

作者：刘旭北京市生态环境保护科学研究院国家城市环境污染控制工程技术研究中心

北京市医药健康行业已逐渐趋于集群化，开展产业园区减污降碳协同发展路径研究，对如何实现经济发展、污染减排及绿色低碳协同增效具有重要意义.以制造型和研发型两个典型园区为样本，采用园区2020年实际生产活动水平数据，选取6项减污... 详细信息

北京市医药健康行业已逐渐趋于集群化，开展产业园区减污降碳协同发展路径研究，对如何实现经济发展、污染减排及绿色低碳协同增效具有重要意义.以制造型和研发型两个典型园区为样本，采用园区2020年实际生产活动水平数据，选取6项减污降碳协同增效措施，构建协同发展情景，针对不同类型的产业园区提出协同发展路径.结果表明：(1)典型园区的碳排放主要来自天然气和电等能源消费环节，污染物排放主要来自重点排污企业.研发型园区各排放量明显低于制造型园区，大气污染排放量仅占制造型园区的25%.(2)能源结构及强度和污染物减排措施可分别促成研发型园区减污降碳协同排放量减排62.6%和37.4%，制造型园区为81.6%和13.5%.(3)调整园区能源结构及治理重点排污企业可实现协同减排，减排速度更多体现在大气污染物；降低能耗强度可实现协同减排，碳减排速度更快；受园区产业结构特殊性影响，优化产业结构可能导致园区不同程度的协同增排或不协同.(4)优先选择调整能源结构、降低能耗强度和污染物减排纳入协同路径；制造型园区可适当扩大重点排污企业治理范围，研发型园区还应另外关注园区公用环保设施的协同作用；园区层面的优化产业结构措施需因地制宜，科学引导产业转型和高新技术企业入驻.

关键词：医药健康减污降碳产业园区协同效应北京路径

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高效学习能力培养贯穿研究生教育全过程--以材料科学与工程专业为例

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高教学刊 2022年第32期8卷 155-158,162页

作者：刘旭坡陈野康萌萌吴呈珂刘洋高书燕河南师范大学材料科学与工程学院河南新乡453007

目前,我国研究生的招生规模持续增长,高素质研究生培养是我国研究生教育面临的一项重大挑战。材料科学与工程专业作为重要的工科类专业之一,在社会发展和科技进步中占有举足轻重的地位。如何培养思想觉悟高、科学素养优良、创新能力强... 详细信息

目前,我国研究生的招生规模持续增长,高素质研究生培养是我国研究生教育面临的一项重大挑战。材料科学与工程专业作为重要的工科类专业之一,在社会发展和科技进步中占有举足轻重的地位。如何培养思想觉悟高、科学素养优良、创新能力强的材料专业研究生,对材料领域发展乃至国家科技进步都至为重要。将高效学习能力培养贯穿材料专业研究生教育全过程,提升研究生的学习效率、科研素养和自主创新能力,对研究生的综合质量提升具有积极作用,是落实立德树人根本任务培养优秀社会主义建设者的重要保障。

关键词：研究生教育材料科学与工程学习能力科学素养创新能力