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A new mobile grazing-incidence X-ray absorption fine spectroscopy endstation at Beijing Synchrotron Radiation Facility

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Radiation Detection Technology and Methods 2022年第2期6卷 194-200页

作者： Zi Yin guikai zhang Yaning Xie Yu Chen Shengqi Chu Cheng Shao Dongyan Song Lirong Zheng Pengfei An Jing zhang Beijing Synchrotron Radiation Facility Institute of High Energy PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100049China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

Purpose A new mobile grazing-incidence X-ray absorption fine spectroscopy(GIXAFS)endstation was developed at Beijing Synchrotron Radiation Facility(BSRF)to improve the function of general XAFS beamlines and extend their capabilities to a wider user *** We developed a facile GIXAFS endstation through modifying the regular XAFS in grazing-incidence ***,a soller slit,filter,photographic film and tiny lead sheets were assembled to improve the signal-to-noise ratio of XAFS ***,combined with time-resolved quick scanning XAFS(QXAFS)techniques,the systems can perform in situ XAFS measurement to study materials under operando *** The GIXAFS had been used to collect the Ga K-edge XAFS of InGaN thin film on sapphire substrate,which demonstrated that signal-to-noise ratio of XAFS data had been greatly improved through suppressing the effect of substrate ***,the feasibility of GIXAFS-QXAFS combination was illustrated with in situ exploring the degradation of organic-inorganic perovskites under X-ray *** A new mobile and facile GIXAFS endstation has been developed for thin films *** on the photographic film and lead sheets,the contamination of the XAFS from the matrix is *** combined with QXAFS techniques,the systems are used to reveal the X-ray-induced organic-inorganic perovskite thin films photodegrading process,which proved their successful application in the time-resolved measurements,extending the capabilities of general beamlines available to a wider user community.

关键词： Grazing-incidence X-ray absorption spectroscopy Thin films In situ High-quality data BSRF

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PdY_(8.5)Ru_(0.19)合金吸放氢氘特性

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稀有金属材料与工程 2005年第7期34卷 1098-1101页

作者：张桂凯陆光达中国工程物理研究院四川绵阳621900

在25℃～100℃的温度范围内,测定了PdY8.5Ru0.19合金吸放氢、氘的P-C-T曲线.与纯钯相比,合金的P-C-T曲线坪区变窄,坪压降低,有显著的同位素效应,但迟滞效应较小.合金吸放氢氘的P-C-T曲线可拟合成p=A(er/B-1)形式.吸氘热焓为-13.9 kJ/mol... 详细信息

在25℃～100℃的温度范围内,测定了PdY8.5Ru0.19合金吸放氢、氘的P-C-T曲线.与纯钯相比,合金的P-C-T曲线坪区变窄,坪压降低,有显著的同位素效应,但迟滞效应较小.合金吸放氢氘的P-C-T曲线可拟合成p=A(er/B-1)形式.吸氘热焓为-13.9 kJ/mol·D2,熵变为-9.4 J/mol K·D2.进行了25℃下合金吸氢、氘速率的测量,合金吸氢、氘速率常数分别为KH=2.39×10-4 mol·s-1,KD=1.16×10-4 mol·s-1.而且合金的氢化过程用渐进转化模型描述.

关键词： Pd Pd-Y-Ru合金氢同位素热力学动力学

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FeAl/Al_2O_3复合阻氚涂层制备技术的研究进展

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稀有金属材料与工程 2016年第2期45卷 522-528页

作者：向鑫张桂凯汪小琳赖新春中国工程物理研究院四川绵阳621900

FeAl/Al_2O_3复合膜层是聚变堆氚增殖包层及辅助涉氚系统结构材料首选的阻氚涂层。其制备过程通常需要铝化和氧化2个步骤,铝化是Al原子与基体Fe原子通过相互扩散在基体表面形成铁铝固溶体(Fe,Al)或Fe-Al金属间化合物过渡层;氧化是使铝... 详细信息

FeAl/Al_2O_3复合膜层是聚变堆氚增殖包层及辅助涉氚系统结构材料首选的阻氚涂层。其制备过程通常需要铝化和氧化2个步骤,铝化是Al原子与基体Fe原子通过相互扩散在基体表面形成铁铝固溶体(Fe,Al)或Fe-Al金属间化合物过渡层;氧化是使铝化涂层表面选择性氧化形成Al_2O_3膜。该阻氚涂层的制备可采用物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、热浸铝化(HDA)、包埋渗铝(PC)、等离子体喷涂(PS)和电化学沉积(ECD)等技术。相对而言,CVD、HDA和PC等3种技术有较好的应用前景,有望成为聚变堆中FeAl/Al_2O_3阻氚涂层工程化制备的候选技术而ECD技术因其制备过程容易控制、涂层性能稳定、可涂镀复杂结构件等特点在FeAl/Al_2O_3阻氚涂层制备方面颇具吸引力。

关键词： FeAl/Al2O3 阻氚涂层制备技术

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海绵钯表面CO、O_2、CH_4的吸附特性

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稀有金属材料与工程 2009年第3期38卷 541-544页

作者：张桂凯陆光达陈淼李炬中国工程物理研究院四川绵阳621900

在300K和0～13-3kPa压力范围内，测量了海绵钯表面对CO、O2、CH4的吸附等温线。结果表明：钯表面对CO的吸附量先随压力的升高而增加，之后呈现饱和吸附状态；对02的吸附至少可以分3个区间，在0-100Pa压力区间，吸附量随压力升高快速增... 详细信息

在300K和0～13-3kPa压力范围内，测量了海绵钯表面对CO、O2、CH4的吸附等温线。结果表明：钯表面对CO的吸附量先随压力的升高而增加，之后呈现饱和吸附状态；对02的吸附至少可以分3个区间，在0-100Pa压力区间，吸附量随压力升高快速增加，此后直至4kPa的区间内，吸附量随压力升高较缓慢增加，但当压力高于4kPa时，吸附量随压力的升高而增加又变得较为显著：CH4的吸附量相对较小，并持续随压力升高而缓慢增加。在整个压力测量区间，CO、CH4的吸附等温线符合兰缪尔模型，而O2的吸附等温线只在压力小于1．33kPa的区间才符合。

关键词： CO O2 CH4 吸附钯

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Understanding synergistic catalysis on Pt–Cu diatomic sites via operando X-ray absorption spectroscopy in sulfur redox reactions

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eScience 2024年第5期4卷 110-119页

作者： Shuai Xie Xingjia Chen Leilei Wang guikai zhang Haifeng Lv Guolei Cai Ying-Rui Lu Ting-Shan Chan e Jing zhang Juncai Dong Hongchang Jin Xianghua Kong Junling Lu Song Jin Xiaojun Wu Hengxing Ji Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale CAS Key Laboratory of Materials for Energy ConversionDepartment of Applied ChemistryUniversity of Science and Technology of ChinaHefei 230026China School of Chemistry and Material Sciences CAS Key Laboratory of Materials for Energy Conversionand CAS Center for Excellence in Nanoscience and Synergetic Innovation of Quantum Information and Quantum TechnologyUniversity of Science and Technology of ChinaHefei 230026China Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale Department of Chemical PhysicsSchool of Chemistry and Materials ScienceUniversity of Science and Technology of ChinaHefei 230026China Beijing Synchrotron Radiation Laboratory Institute of High Energy PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100049China National Synchrotron Radiation Research Center Hsinchu 300092China School of Chemistry and Chemical Engineering Hefei University of TechnologyHefei 230009China

Sulfur redox reactions render lithium–sulfur(Li–S)batteries with an energy density of>500Whkg−1 but suffer a low practical capacity and fast capacity fade due to sluggish sulfur redox reaction(SRR)kinetics,which lies in the complex reaction process that involves a series of reaction intermediates and proceeds via a cascade ***,we present a Pt–Cu dual-atom catalyst(Pt/Cu-NG)as an electrocatalyst for sulfur redox ***/Cu-NG enabled the rapid conversion of soluble polysulfide intermediates into insoluble Li2S2/Li2S,and consequently,it prevented the accumulation and shuttling of lithium polysulfides,thus outperforming the corresponding single-atom catalysts(SACs)with individual Pt or Cu *** X-ray absorption spectroscopy and density functional theory calculations revealed that a synergistic effect between the paired Pt and Cu atoms modifies the electronic structure of the Pt site through d-orbital interactions,resulting in an optimal moderate interaction of the metal atom with the different sulfide *** optimal interaction enhanced charge transfer kinetics and promoted sulfur redox *** work thus provides important insights on the atomic scale into the synergistic effects operative in dual-atom catalysts and will thus pave the way to electrocatalysts with enhanced efficiency for high-performance Li–S batteries.

关键词： Dual-atom catalysts Sulfur redox reaction Lithium-sulfur batteries Synergistic interaction X-ray absorption spectroscopy

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合金元素对V(110)表面O吸附影响的第一性原理研究

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金属学报 2020年第6期56卷 919-928页

作者：高翔张桂凯向鑫罗丽珠汪小琳表面物理与化学重点实验室江油621908 中国工程物理研究院材料研究所江油621907 中国工程物理研究院绵阳621900

采用第一性原理方法研究了V(110)表面的氧吸附行为以及Al、Ti、Cr等合金元素的影响,并结合热力学原理构建了钒合金表面氧化相图,分析了钒合金表面氧化的微观机制。结果表明,Al和Ti倾向于在V(110)表面偏析,Cr不会在V(110)表面偏析。在V(1... 详细信息

采用第一性原理方法研究了V(110)表面的氧吸附行为以及Al、Ti、Cr等合金元素的影响,并结合热力学原理构建了钒合金表面氧化相图,分析了钒合金表面氧化的微观机制。结果表明,Al和Ti倾向于在V(110)表面偏析,Cr不会在V(110)表面偏析。在V(110)表面会发生Al和Ti的选择性氧化,而Cr不会发生选择性氧化。对钒合金表面氧化机制的研究结果可以很好地解释钒合金的氧化行为,并可预测V-Al合金的选择性氧化行为,从而为钒合金表面氧化物阻氚涂层的制备提供指导。

关键词：第一性原理 V(110)表面氧吸附表面氧化相图氧化物阻氚涂层

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Al3V表面氧吸附的第一性原理研究

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稀有金属材料与工程 2020年第12期49卷 4185-4191页

作者：高翔张桂凯向鑫罗丽珠汪小琳表面物理与化学重点实验室四川江油621908 中国工程物理研究院材料研究所四川江油621907 中国工程物理研究院四川绵阳621900

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了低指数Al3V表面的表面能,分析其稳定性;然后采用最稳定表面研究了Al3V表面的O吸附行为以及合金元素的影响。结果表明,终止于Al原子的(110)面是最稳定的表面。O原子倾向于吸附在(2×1)-(110)... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了低指数Al3V表面的表面能,分析其稳定性;然后采用最稳定表面研究了Al3V表面的O吸附行为以及合金元素的影响。结果表明,终止于Al原子的(110)面是最稳定的表面。O原子倾向于吸附在(2×1)-(110)-Al表面桥位,且随着覆盖度增加,O吸附的稳定性增加。从态密度(density of states,DOS)分析和O与表面各原子的间距可以推断,该表面在氧化的初始阶段发生Al的氧化和V的内氧化,氧化后有可能形成具有保护性的Al2O3膜。合金元素Ti和Cr均倾向于占据表面第2层V原子位,且都促进O原子在表面的吸附,但二者的作用机制不同,Ti与O相互作用较强,从而降低了Al与O的相互作用,在氧化过程中Ti与Al有可能同时氧化,从而形成Al和Ti的混合氧化物;Cr对于Al和O的相互作用有微弱的增强作用,使得O的吸附更加稳定,可能会促进Al的氧化,从而形成保护性的Al2O3。

关键词：第一性原理 Al3V表面氧吸附

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Fe-Al金属间化合物氢脆效应研究现状

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材料导报 2018年第11期32卷 1878-1883页

作者：黄广棋张桂凯罗朝以唐涛表面物理与化学重点实验室绵阳621908 中国工程物理研究院材料研究所绵阳621907

Fe-Al金属间化合物具有良好的抗氧化、抗硫化腐蚀性能以及高温结构性质,而且质轻价廉,在航空航天、汽车工业、能量转换系统、过滤材料等领域具有广阔的应用前景,但在室温下易发生环境脆化,这也是其未能得到大规模应用的主要原因。本文... 详细信息

Fe-Al金属间化合物具有良好的抗氧化、抗硫化腐蚀性能以及高温结构性质,而且质轻价廉,在航空航天、汽车工业、能量转换系统、过滤材料等领域具有广阔的应用前景,但在室温下易发生环境脆化,这也是其未能得到大规模应用的主要原因。本文在介绍Fe-Al金属间化合物特性的基础上,重点综述了Fe-Al金属间化合物氢脆行为及其机制的实验和理论研究进展,提出了今后的研究方向。

关键词： Fe-Al金属间化合物氢脆效应氢脆机制

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Pd_(71.5)Cu_(12)Si_(16.5)金属玻璃的氢相关性能（英文）

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稀有金属材料与工程 2018年第12期47卷 3629-3633页

作者：杜晓清叶小球张桂凯任清波中国工程物理研究院材料研究所四川绵阳621908

通过电弧熔炼、铜辊甩带的方法制备了Pd_(71.5)Cu_(12)Si_(16.5)金属玻璃的宽带样品。通过常规X射线衍射仪和短波长X射线应力分析仪的X射线衍射谱确定了样品的完全非晶态结构。在室温、100kPa压力条件下,对样品进行了多次的吸、放氢循... 详细信息

通过电弧熔炼、铜辊甩带的方法制备了Pd_(71.5)Cu_(12)Si_(16.5)金属玻璃的宽带样品。通过常规X射线衍射仪和短波长X射线应力分析仪的X射线衍射谱确定了样品的完全非晶态结构。在室温、100kPa压力条件下,对样品进行了多次的吸、放氢循环实验。经过10次以上的循环后,样品没有发生破坏,表现出良好的抗氢脆性能。通过气体直接渗透的方法进一步测试了Pd_(71.5)Cu_(12)Si_(16.5)金属玻璃及其同成分晶态合金的氢渗透性能。在金属玻璃的过冷液相区温度范围内,其氢渗透率明显高于晶态相,这一结果由金属玻璃在该区间内的等温保持引入了更多的自由体积进行解释。

关键词：金属玻璃非晶态材料 X射线衍射氢脆氢渗透性能

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HR-2不锈钢室温熔盐镀铝

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稀有金属材料与工程 2010年第7期39卷 1219-1223页

作者：张桂凯李炬陈长安李岩凌国平表面物理与化学国家重点实验室四川绵阳621907 浙江大学浙江杭州310027

为在不锈钢表面制备铝化物阻氚渗透层奠定基础,采用AlCl3-MEIC(氯化1-甲基3-乙基咪唑)室温熔盐在HR-2不锈钢表面进行镀铝实验,主要研究镀前处理方式,电流密度对镀层的形貌、结合力、纯度的影响。结果表明,采用AlCl3-MEIC室温熔盐体系在H... 详细信息

为在不锈钢表面制备铝化物阻氚渗透层奠定基础,采用AlCl3-MEIC(氯化1-甲基3-乙基咪唑)室温熔盐在HR-2不锈钢表面进行镀铝实验,主要研究镀前处理方式,电流密度对镀层的形貌、结合力、纯度的影响。结果表明,采用AlCl3-MEIC室温熔盐体系在HR-2不锈钢上镀铝是可行的。传统的酸洗镀前处理能得到质量较高的镀层,但界面结合不好;电化学清洗镀前处理后可制得结合良好的高质量镀层。纯白色铝镀层表面光滑、均匀、致密,呈现有一定棱角的球形颗粒状生长特性。镀层颗粒尺寸随电流密度的增加而增大。较优的电流密度范围为10～20mAcm-2,电镀时间至少40min。

关键词：电镀铝 HR-2不锈钢 AlCl3-MEIC熔盐阻氚层

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