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含富勒烯微纳结构调控及其光、电性能研究

含富勒烯微纳结构调控及其光、电性能研究

作者：李金芮山东大学

学位级别：硕士

随着“纳米构筑学”这一概念的出现,富勒烯在微/纳米尺度上组成和结构的调控越发受到人们的关注。通过合适的方法和手段,可以将纳米结构单元自下而上地构筑成结构可控的功能材料。分子堆积排列方式及结构有序性的改变,使得设计合成的功... 详细信息

随着“纳米构筑学”这一概念的出现,富勒烯在微/纳米尺度上组成和结构的调控越发受到人们的关注。通过合适的方法和手段,可以将纳米结构单元自下而上地构筑成结构可控的功能材料。分子堆积排列方式及结构有序性的改变,使得设计合成的功能材料出现许多引人注目的性质,在能量存储,吸附,传感,光、电学领域表现出广阔的应用前景。富勒烯C60(以下简称C60)作为一种π共轭笼状分子,由于自身独特的结构和丰富的物理化学性质,是一种理想的“零维”超分子结构构筑基元。研究至今,科学家们已经通过多种方法制备了各种结构和形貌的C60有序晶体提升并赋予组装体固有或新的性质,拓宽其应用范围。本论文集中于C60及其衍生物微纳结构的调控及其非线性光学性能、电化学性能的研究。主要内容包括:1.制备了多孔富勒醇-Ni2+/Co2+有机/无机杂化材料,系统研究了杂化材料的结构对性能的影响,并深入分析了该复合材料具有良好非线性光学性能的原因。结果表明,多孔结构的存在有利于提升材料的分散性,富勒醇与金属离子络合可以诱导电荷转移并扩展π电子离域体系,以上因素协同作用使得水溶性富勒烯衍生物的非线性光学性能显著提升,证明我们的方法简便、有效且普适性良好,进一步扩大了含C60材料在非线性光学领域的应用范围。2.首次以杂环化合物喹啉为良溶剂,通过改变醇的种类(甲醇、乙醇),溶剂比例,反应时间等参数,利用液/液界面沉淀法制备得到了 C60空心多面体和多层花状晶体,并对其成核机理进行探究。此外,我们利用多种表征手段和Z-扫描技术,系统深入地研究了富勒烯微纳结构超分子晶格中溶剂分子的种类,含量,以及喹啉-C60之间电荷转移复合物的形成对富勒烯晶体非线性光学吸收系数和光限幅性能的影响,为利用超分子化学的方法调控富勒烯非线性光学性能提供新思路。3.利用液/液界面沉淀法,将PCBM与C60按一定比例分散于良溶剂甲苯中,以异丙醇为不良溶剂,成功制备了 C60/PCBM共掺杂的空心花状晶体,系统研究了溶剂比例、物质浓度、反应时间以及PCBM的引入对富勒烯微纳结构的影响。最后,我们以制得的空心花状晶体为前驱体,750℃热处理即可得到具有石墨碳结构和较大比表面积的多孔碳材料,该材料具有较好的电容性质,扫速为5 mV s-1时比电容值可达213 F g-1,电流密度为1 A g-1时比电容值可达157.5 Fg-1,可用作超级电容器电极材料,在电化学储能领域具有广阔的应用前景。

关键词：富勒烯微纳结构非线性光学超级电容器

跨临界CO内部过冷增压制冷系统高级(火用)分析

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热科学与技术 2023年

作者：杨俊兰白杨姬旭李金芮天津城建大学能源与安全工程学院

为了进一步认识系统的不可逆能量损失,采用高级(火用)分析方法应用于跨临界CO2内部过冷增压制冷系统,以室外环境温度15和30℃为例进行计算。结果表明,可避免火用损失最大的部件是高压级压缩机,其次是气体冷却器,优化的重点应放在这些可... 详细信息

为了进一步认识系统的不可逆能量损失,采用高级(火用)分析方法应用于跨临界CO2内部过冷增压制冷系统,以室外环境温度15和30℃为例进行计算。结果表明,可避免火用损失最大的部件是高压级压缩机,其次是气体冷却器,优化的重点应放在这些可避免(火用)损失占比较大的部件上;对于整个系统而言,系统(火用)损的绝大部分是可以避免、内因性的,说明系统大部分的不可逆性可以通过优化部件本身来降低。

关键词： CO 跨临界增压制冷系统高级（火用）分析（火用）损失

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表面活性剂:化学世界古老又年轻的成员

科学通报 2023年第10期68卷 1147-1155页

作者：冯宁徐奥雪付雯雯李金芮李洪光郝京诚山东大学化学与化工学院胶体与界面化学教育部重点实验室济南250100

表面活性剂(surfactant)是一类结构特殊的有机化合物,历史悠久,种类繁多[1,2].传统的表面活性剂分子结构中同时含有亲水和疏水两部分,因而具有降低水表面张力的能力——而这也正是它们名称的由来.在学科分类中,表面活性剂属于物理化学... 详细信息

表面活性剂(surfactant)是一类结构特殊的有机化合物,历史悠久,种类繁多[1,2].传统的表面活性剂分子结构中同时含有亲水和疏水两部分,因而具有降低水表面张力的能力——而这也正是它们名称的由来.在学科分类中,表面活性剂属于物理化学属下的胶体与界面化学的研究范畴;同时,又与其他学科有着千丝万缕的联系.比如:表面活性剂能够在溶液中自发形成高度有序的超分子结构,与热力学中的熵增定律背道而驰;各种自组装结构刚好处于纳米科学的研究范围,且能够被用来作为合成其他纳米材料的模板.

关键词：熵增定律自组装结构胶体与界面化学超分子结构纳米科学学科分类表面活性剂研究范畴

3种型式CO_(2)跨临界带膨胀机热泵循环性能研究

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流体机械 2022年第7期50卷 64-70页

作者：杨俊兰姬旭李金芮白杨天津城建大学能源与安全工程学院天津300384

为了提高CO_(2)跨临界热泵系统的性能,通过建立热力学模型,将3种带膨胀机的CO_(2)跨临界循环,即单级膨胀机循环(SCE)、双级一次节流中间完全冷却循环(TPCE)、双级二次节流中间完全冷却循环(TSCE)与单级节流阀循环(BASE)进行了制热性能... 详细信息

为了提高CO_(2)跨临界热泵系统的性能,通过建立热力学模型,将3种带膨胀机的CO_(2)跨临界循环,即单级膨胀机循环(SCE)、双级一次节流中间完全冷却循环(TPCE)、双级二次节流中间完全冷却循环(TSCE)与单级节流阀循环(BASE)进行了制热性能对比分析。结果表明:蒸发温度变化时,TSCE循环的制热系数COP_(h)最大,分别比SCE和TPCE循环平均高出6.32%和10.01%;当气体冷却器出口温度高于37 ℃时,SCE循环的COP_(h)最大,低于37 ℃时,TSCE性能最好;TPCE和TSCE循环在蒸发温度变化过程中,存在蒸发温度的最优值,对应对基础循环的提升程度ΔCOP最大,TPCE和TSCE循环的ΔCOP最大值分别为27.27%和15.21%;根据假设条件,进而得到了最优高压和蒸发温度和气体冷却器出口温度之间的关联式。

关键词： CO_(2)跨临界循环膨胀机系统性能双级压缩

跨临界CO_(2)内部过冷增压制冷系统高级[火用]分析

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热科学与技术 2023年第6期22卷 521-526页

作者：杨俊兰白杨姬旭李金芮天津城建大学能源与安全工程学院天津300384

为了进一步认识系统的不可逆能量损失,采用高级[火用]分析方法应用于跨临界CO_(2)内部过冷增压制冷系统,以室外环境温度15.0和30.0℃为例进行计算。结果表明,可避免[火用]损失最主要的部件是高压级压缩机,其次是气体冷却器,优化的重点... 详细信息

为了进一步认识系统的不可逆能量损失,采用高级[火用]分析方法应用于跨临界CO_(2)内部过冷增压制冷系统,以室外环境温度15.0和30.0℃为例进行计算。结果表明,可避免[火用]损失最主要的部件是高压级压缩机,其次是气体冷却器,优化的重点应放在这些可避免[火用]损失占比较大的部件上;对于整个系统而言,系统[火用]损的绝大部分是可以避免、内因性的,说明系统大部分的不可逆性可以通过优化部件本身来降低。

关键词：跨临界CO_(2) 增压制冷系统高级[火用]分析 [火用]损失

CO_(2)/HCs混合工质跨临界制冷循环的热力学性能分析

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化学工程 2022年第6期50卷 56-60页

作者：杨俊兰韩一飞李金芮天津城建大学能源与安全工程学院天津300384

为了分析CO_(2)/HCs混合工质用于单级带膨胀机系统的性能,研究了CO_(2)/R170,CO_(2)/R290,CO_(2)/RE170,CO_(2)/R12704种混合工质的特性,建立单级带膨胀机系统热力学模型,分析了不同混合工质配比对系统性能和高压压力的影响。结果表明:... 详细信息

为了分析CO_(2)/HCs混合工质用于单级带膨胀机系统的性能,研究了CO_(2)/R170,CO_(2)/R290,CO_(2)/RE170,CO_(2)/R12704种混合工质的特性,建立单级带膨胀机系统热力学模型,分析了不同混合工质配比对系统性能和高压压力的影响。结果表明:为实现系统跨临界运行,混合工质中HCs的摩尔分数存在上限;对于系统性能,与纯CO_(2)相比,CO_(2)/R1270的最大制冷性能系数COP最高可提升2%,而CO_(2)/R170、CO_(2)/R290以及CO_(2)/RE170则分别降低25%、12%和10%。当高压压力较低时,CO_(2)/R290对系统性能的提升效果最为明显,最高可提升93%。在最优高压压力方面,与纯CO_(2)相比,CO_(2)/R290、CO_(2)/RE170以及CO_(2)/R1270均可降低系统最优高压压力,最大可分别降低13%、10%和7%,而CO_(2)/R170则提升了15%;综合考虑系统性能和降压效果,CO_(2)/R1270和CO_(2)/RE170的综合性能较好,CO_(2)/R290更适用于运行压力较低的设备环境,而CO_(2)/R170综合性能较差。

关键词：二氧化碳碳氢化合物混合制冷剂跨临界循环系统性能

成都市四环内工业棕地生境类型划分研究——以成都电力金具总厂旧址为例

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绿色科技 2023年第24期25卷 273-280页

作者：李金芮黄瑞西南交通大学建筑学院四川成都611756

棕地生境是城市生境的组成部分,城市生境多样性及连通性是城市生物多样性的必要条件,而城市生物多样性又是评价城市生态质量的重要标准。随着城市转向存量发展,城市建成区中棕地的人文价值与潜在的积极生态价值逐渐得到了重视。选取处... 详细信息

棕地生境是城市生境的组成部分,城市生境多样性及连通性是城市生物多样性的必要条件,而城市生物多样性又是评价城市生态质量的重要标准。随着城市转向存量发展,城市建成区中棕地的人文价值与潜在的积极生态价值逐渐得到了重视。选取处于成都市四环内的成都电力金具总厂旧址为研究对象,首先,结合城市生境类型划分方式及工业类棕地分类方式,构建城市尺度下的工业棕地生境类型划分体系,明确成都电力金具总厂旧址在城市尺度下所属的类型,并做出该尺度下的生境特征总结;其次,基于对生境类型划分影响因子的研究,根据不同因子主导下的类型分异,构建场地尺度下的工业棕地生境类型划分体系,并提出小生境命名方式。研究结果表明:在光照、土壤和水分三大直接因子的主导下,成都电力金具总厂旧址内存在11种一级生境大类,再结合每类别下的间接因子特征进行细分,样地内共存在24种具体生境类型,分别具有不同的环境特征及植被构成特征。生境类型的划分是研究生境的首要步骤,以成都市四环内的工业棕地为例进行的棕地生境类型划分探讨,希望能够为棕地生境研究提供支撑,为后续棕地再利用及公园城市建设提供科学指导。

关键词：生境棕地生境因子生境类型工业废弃地