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A comprehensive overview of the electrochemical mechanisms in emerging alkali metal-carbon dioxide batteries

Carbon Energy 2023年第5期5卷 78-114页

作者： Jiangfeng Lin Wanqing Song Caixia Xiao jingnan ding Zechuan Huang Cheng Zhong Jia ding Wenbin Hu Key Laboratory of Advanced Ceramics and Machining Technology(Ministry of Education) School of Materials Science and EngineeringTianjin UniversityTianjinChina Joint School of National University of Singapore and Tianjin University International Campus of Tianjin UniversityBinhai New CityFuzhouChina

Alkali metal-carbon dioxide(Li/Na/K-CO_(2))batteries are emerging electrochemical energy storage technologies in the context of the energy crisis and the urgent demand for carbon neutrality.Alkali metal-CO_(2) batteries offer a new strategy for CO_(2) fixation and utilization,and thus has been receiving considerable attention in recent years.Considerable progress has been achieved since alkali metal-CO_(2) batteries were invented,especially in terms of development of new electrode materials,and yet,research is lacking on the underlying mechanisms of the systems.This is the first typical review focusing on the electrochemical mechanisms of metal-CO_(2) batteries that summarizes the current understanding of and provides insights into the thermodynamic reaction pathways,the kinetic characteristics,and the crucial factors determining the reaction mechanisms in alkali metal-CO_(2) batteries.The review starts with the fundamental concepts of alkali metal-CO_(2) batteries,followed by a comprehensive discussion of the working mechanisms on cathodes and anodes.Moreover,the operation mechanisms of state-of-the-art electrolytes,including liquid and(quasi-)solid-state electrolytes,are also described.Finally,we identify the unsolved problems in current alkali metal-CO_(2) batteries and propose potential topics for future research.

关键词： alkali metal anodes CO_(2)reduction reaction electrochemical mechanism Li-CO_(2)battery Na-CO_(2)battery

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Selective electrocatalytic reduction of CO_(2) to formate via carbon-shell-encapsulated In_(2)O_(3) nanoparticles/graphene nanohybrids

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Journal of Materials Science & Technology 2022年第26期121卷 220-226页

作者： Yidu Wang jingnan ding Jun Zhao Jiajun Wang Xiaopeng Han Yida Deng Wenbin Hu Key Laboratory of Advanced Ceramics and Machining Technology(Ministry of Education) Tianjin Key Laboratory of Composite and Functional MaterialsSchool of Materials Science and EngineeringTianjin UniversityTianjin 300072China State Key Laboratory of Marine Resource Utilization in South China Sea School of Materials Science and EngineeringHainan UniversityHaikou 570228China Joint School of National University of Singapore and Tianjin University International Campus of Tianjin UniversityFuzhouBinhai New City 350207China

Constructing nanohybrids with a synergistic effect using multi-components and specific micro/nanostructures can significantly enhance their electrocatalytic activity.In this work,we fabricated an In_(2)O_(3)■NC@GO nanohybrid,in which In_(2)O_(3)nanoparticles(NPs)were encapsulated by an N-doped carbon(NC)shell and supported on graphene.The multi-components in In_(2)O_(3)■NC@GO synergistically optimize the structural and electronic properties of the material.The particle size and dispersion of In_(2)O_(3)NPs were optimized owing to the separation effect of the amorphous NC shell and graphene support.This separation effect exposes more number of active sites for the electrochemical reaction.Abundant oxygen vacancies exist in In_(2)O_(3),leading to a stronger ability for the adsorption and activation of CO.The NC shell inhibits the direct contact between the electrolyte and In_(2)O_(3),which significantly suppresses competitive Hevolution.The charge transfer during the electrocatalysis process is also effectively enhanced due to the carbon components.The synergistic effect of multi-components in the In_(2)O_(3)■NC@GO sample results in a significantly improved COreduction reaction performance with a high HCOOFaradic efficiency(FE)of 91.2%and a current density of 40.38 m A cmat–0.8 V obtained using a flow cell.The present work demonstrates that rationally designing nanohybrids with multifunctional components is an effective strategy for optimizing the structural and electrocatalytic properties of materials for energy conversion.

关键词： In_(2)O_(3) CO_(2)reduction electrocatalyst Oxygen vacancies N-doped carbon Nanohybrids

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Identifying Heteroatomic and Defective Sites in Carbon with Dual-Ion Adsorption Capability for High Energy and Power Zinc Ion Capacitor

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Nano-Micro Letters 2021年第4期13卷 58-75页

作者： Wenjie Fan Jia ding jingnan ding Yulong Zheng Wanqing Song Jiangfeng Lin Caixia Xiao Cheng Zhong Huanlei Wang Wenbin Hu Key Laboratory of Advanced Ceramics and Machining Technology(Ministry of Education) School of Materials Science and EngineeringTianjin UniversityTianjin 300072People’s Republic of China School of Materials Science and Engineering Ocean University of ChinaQingdao 266100People’s Republic of China

Aqueous zinc-based batteries(AZB s)attract tremendous attention due to the abundant and rechargeable zinc anode.Nonetheless,the requirement of high energy and power densities raises great challenge for the cathode development.Herein we construct an aqueous zinc ion capacitor possessing an unrivaled combination of high energy and power characteristics by employing a unique dual-ion adsorption mechanism in the cathode side.Through a templating/activating co-assisted carbonization procedure,a routine protein-rich biomass transforms into defect-rich carbon with immense surface area of 3657.5 m^(2) g^(-1) and electrochemically active heteroatom content of 8.0 at%.Comprehensive characterization and DFT calculations reveal that the obtained carbon cathode exhibits capacitive charge adsorptions toward both the cations and anions,which regularly occur at the specific sites of heteroatom moieties and lattice defects upon different depths of discharge/charge.The dual-ion adsorption mechanism endows the assembled cells with maximum capacity of 257 mAh g^(-1) and retention of72 mAh g^(-1) at ultrahigh current density of 100 A g^(-1)(400 C),corresponding to the outstanding energy and power of 168 Wh kg^(-1)and 61,700 W kg^(-1).Furthermore,practical battery configurations of solid-state pouch and cable-type cells display excellent reliability in electrochemistry as flexible and knittable power sources.

关键词： Aqueous zinc ion capacitor Dual-ion adsorption Charge storage mechanism High energy and power Flexible and knittable devices

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纳米晶合金粉芯的超重力渗流制备及磁性能

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材料科学与工艺 2024年第1期32卷 34-41页

作者：王佳敏甘章华朱昭峰吴传栋鲁越辉丁景楠省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室(武汉科技大学) 武汉430081 江苏奥玛德新材料科技有限公司江苏盐城224000

为了探索粉芯的新制备工艺,以Fe_(73.5)Cu_(1)Nb_(3)Si1_(3.5)B_(9)纳米晶合金铁芯为原料,使用机械破碎法制粉,并采用超重力渗流工艺制备了7种不同粒度配比的纳米晶合金粉芯,借助SEM、XRD、VSM分别对纳米晶粉末的形貌、结构和磁性能进... 详细信息

为了探索粉芯的新制备工艺,以Fe_(73.5)Cu_(1)Nb_(3)Si1_(3.5)B_(9)纳米晶合金铁芯为原料,使用机械破碎法制粉,并采用超重力渗流工艺制备了7种不同粒度配比的纳米晶合金粉芯,借助SEM、XRD、VSM分别对纳米晶粉末的形貌、结构和磁性能进行了表征,研究了粉末粒度配比对纳米晶合金粉芯的形貌、密度、有效磁导率、损耗及品质因数的影响。结果表明,机械破碎法制得的粉末虽带尖角,但矫顽力低,利用超重力渗流工艺制备的粉芯其粉末表面基本被树脂完全包覆。同时,通过适当的粉末粒度匹配,发现性能最佳粉芯的粉末粒度配比为:100~200目占60%,200~400目占20%,400~1000目占20%。该种粉芯的密度为4.46 g∕cm^(3),在100~3000 kHz频率范围内有效磁导率比较稳定,且在3000 kHz时为28.2。当设定磁感应强度为20 mT,频率为500 kHz时,其损耗为99.1 W/kg。另外,根据实验结果可知,该工艺能够制备出频率在MHz以上具有较低损耗的粉芯。

关键词： Fe_(73.5)Cu_(1)Nb_(3)Si1_(3.5)B_(9)纳米晶合金粉芯超重力渗流粒度配比有效磁导率粉芯损耗

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钢-UHPC组合梁单钉连接件抗拔性能分析

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东南大学学报（自然科学版） 2023年第1期53卷 44-52页

作者：朱劲松高天歌丁婧楠天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

为研究钢-UHPC组合梁单钉连接件的抗拔性能,通过6组UHPC中单钉连接件的拉拔试验和ANSYS软件数值计算,分析了栓钉直径、高度对抗拔承载力和破坏模式的影响.提出了钢-UHPC单钉连接件抗拔承载力计算公式,得到了不同UHPC和栓钉强度下栓钉钉... 详细信息

为研究钢-UHPC组合梁单钉连接件的抗拔性能,通过6组UHPC中单钉连接件的拉拔试验和ANSYS软件数值计算,分析了栓钉直径、高度对抗拔承载力和破坏模式的影响.提出了钢-UHPC单钉连接件抗拔承载力计算公式,得到了不同UHPC和栓钉强度下栓钉钉杆拉断和UHPC开裂2种典型破坏模式的高径比界限.结果表明,若高径比大于界限值,抗拔试件破坏时栓钉钉杆被拉断,UHPC板完好,属于延性破坏;若高径比小于界限值,试件为UHPC开裂破坏,栓钉脱出,UHPC冲切破坏面与竖直面的夹角约为43°,属于脆性破坏.钢-UHPC单钉连接件抗拔承载力公式的计算值略低于模拟值,相对误差小于10%.

关键词：桥梁工程钢-UHPC组合梁单钉连接件抗拔性能抗拔承载力

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高掺量粉煤灰和矿渣高强混凝土抗渗性和抗冻性试验

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农业工程学报 2017年第6期33卷 133-139页

作者：秦力丁婧楠朱劲松东北电力大学建筑工程学院吉林132012 天津大学建筑工程学院天津300072

采用粉煤灰和矿渣2种掺合料的40%和50%2种质量比例掺量,制备了高掺合料C50高强混凝土,并利用扫描电镜和X射线衍射技术分析了高比例掺合料对高强混凝土强度的影响,最后通过抗氯离子渗透试验和快速冻融试验综合分析了高掺合料C50高强混凝... 详细信息

采用粉煤灰和矿渣2种掺合料的40%和50%2种质量比例掺量,制备了高掺合料C50高强混凝土,并利用扫描电镜和X射线衍射技术分析了高比例掺合料对高强混凝土强度的影响,最后通过抗氯离子渗透试验和快速冻融试验综合分析了高掺合料C50高强混凝土的耐久性。结果表明:当复掺掺合料总质量占胶凝材料总质量的50%时,随着粉煤灰与矿渣掺入量比值的减小混凝土养护28 d强度有所增加;在掺合料总质量不变的情况下,混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性能均随着粉煤灰掺入量的增加和矿渣掺入量的减小而逐渐提升,但掺合料总质量的增加会降低抗氯离子渗透性能;采用抗冻耐久性指数与电通量的比值法可较好的综合评价高掺合料高强混凝土的耐久性,耐久性较好的适宜配合比为掺合料总量50%,粉煤灰与矿渣掺量比为4:1。研究可为高掺量粉煤灰和矿渣在高强混凝土中的应用提供依据,同时达到提高高强混凝土的经济性和节约资源的目的。

关键词：粉煤灰矿渣混凝土微观结构氯离子渗透抗冻性

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社会信任与企业实体投资

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会计论坛 2022年第2期21卷 148-177页

作者：赵彦锋丁竞男河南财经政法大学会计学院

制度环境是影响转型经济体中企业投资行为的重要因素。本文从非正式制度视角切入,以我国沪深A股2010~2019年非金融类上市公司为研究对象,考察社会信任对企业实体投资的影响。研究表明,社会信任能够促进企业实体投资;作用机制分析发现,... 详细信息

制度环境是影响转型经济体中企业投资行为的重要因素。本文从非正式制度视角切入,以我国沪深A股2010~2019年非金融类上市公司为研究对象,考察社会信任对企业实体投资的影响。研究表明,社会信任能够促进企业实体投资;作用机制分析发现,缓解代理冲突、降低管理层短期业绩压力以及增加银行信贷是社会信任促进企业实体投资的路径;异质性分析发现,与对应样本相比,社会信任对企业实体投资的促进作用在非国有、内部治理水平较低、外部监督强度较小以及所处地区法制环境较差的样本中更显著,表明社会信任对正式制度具有替代作用;经济后果分析表明,社会信任能够通过促进企业实体投资提高企业投资效率。本文一方面丰富了社会信任经济后果与企业投资影响因素的文献,另一方面为利用诚信文化、营商环境提高投资效率提供了借鉴。

关键词：社会信任实体投资融资约束代理成本

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装配式钢-UHPC组合梁群钉连接件受力性能研究

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城市道桥与防洪 2022年第7期 167-172页

作者：徐辉丁婧楠朱劲松孙晨然中国市政工程华北设计研究总院有限公司天津市300074 天津大学天津市300350

为研究装配式钢-UHPC组合梁中群钉连接件在不同应力状态下的结构性能,开展了三组群钉连接件的推出试验和两组拉剪试验,考虑栓钉间距、高径比和拉剪比对UHPC中群钉连接件破坏形态、承载能力和延性的影响,提出UHPC中群钉连接件荷载-滑移... 详细信息

为研究装配式钢-UHPC组合梁中群钉连接件在不同应力状态下的结构性能,开展了三组群钉连接件的推出试验和两组拉剪试验,考虑栓钉间距、高径比和拉剪比对UHPC中群钉连接件破坏形态、承载能力和延性的影响,提出UHPC中群钉连接件荷载-滑移关系表达式.结果表明,推出试验和拉剪试验的破坏模式均为栓钉被剪断.剪切荷载下,减小栓钉间距会降低群钉连接件的承载力和延性,栓钉高径比对极限承载力和相对滑移的影响较小,短栓钉在UHPC中仍能发挥其抗剪性能,建议群钉连接件中栓钉间距不小于4倍栓钉直径,UHPC板中群钉连接件采用弹性理论进行设计.拉剪荷载下,拉剪比为0.17时拉力作用对群钉连接件受力性能影响可忽略,拉剪比为0.27时拉力作用明显削弱了UHPC板中群钉连接件的承载能力和延性.提出的荷载-相对滑移关系的计算模型能够准确的描述UHPC板中群钉连接件的行为.

关键词：超高性能混凝土栓钉连接件剪切荷载拉剪荷载组合梁

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UHPC华夫桥面单向板的荷载有效分布宽度及抗弯承载力计算方法

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东南大学学报（自然科学版） 2021年第3期51卷 404-410页

作者：朱劲松王修策丁婧楠陈胜利天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

为了研究UHPC华夫桥面单向板的荷载有效分布宽度及其抗弯承载力的计算方法,采用ANSYS软件建立了4_(1)组华夫板有限元模型.通过数值分析研究了华夫桥面单向板横向跨径、纵横肋尺寸与布置、荷载作用面积及支承条件对其弹性和塑性阶段荷载... 详细信息

为了研究UHPC华夫桥面单向板的荷载有效分布宽度及其抗弯承载力的计算方法,采用ANSYS软件建立了4_(1)组华夫板有限元模型.通过数值分析研究了华夫桥面单向板横向跨径、纵横肋尺寸与布置、荷载作用面积及支承条件对其弹性和塑性阶段荷载有效分布宽度的影响.考虑横向跨径和横肋间距,拟合了华夫桥面单向板荷载有效分布宽度的计算公式.基于平截面假定,推导出华夫桥面单向板抗弯承载力计算的有效分布宽度法.研究结果表明,固支华夫桥面单向板的荷载有效分布宽度较简支板小30%~50%.当华夫桥面板横向跨径L、肋宽b_(r)、纵肋间距S_(l)、横肋间距S_(t)及车轮荷载面积a_(1)b_(1)满足a_(1)

关键词：华夫桥面单向板荷载有效分布宽度有限元分析抗弯承载力

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1989—2014年毛乌素沙地湖泊面积

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中国沙漠 2019年第6期39卷 40-47页

作者：徐丹蕾丁靖南伍永秋北京师范大学防沙治沙教育部工程研究中心/地表过程与资源生态国家重点实验室

湖泊面积可反映区域气候变化和人类活动等信息。选取1989、1994、1999、2004、2009、2014年Landsat遥感影像数据,采用人工目视解译、ArcGIS空间分析等方法分析毛乌素沙地湖泊面积变化特征,并结合毛乌素周边气象站点气象数据、所在县区... 详细信息

湖泊面积可反映区域气候变化和人类活动等信息。选取1989、1994、1999、2004、2009、2014年Landsat遥感影像数据,采用人工目视解译、ArcGIS空间分析等方法分析毛乌素沙地湖泊面积变化特征,并结合毛乌素周边气象站点气象数据、所在县区统计年鉴数据对湖泊面积变化的影响因素进行分析。结果表明:(1)毛乌素沙地湖泊近30年总体上处于萎缩状态,具体表现为1994年前湖泊面积增加,后持续减小,不同面积等级湖泊变化情况不同;从空间上看,30年间湖泊面积减小明显的湖泊主要在东北部地区,面积增大明显的湖泊主要在西南部地区,中部地区湖泊面积相对稳定;(2)气候变化和人类活动是近30年影响毛乌素沙地湖泊面积的主要因素。2000年前,湖泊面积主要受气温、降水的影响。特别是1989-1994年,湖泊面积变化量在空间上呈现显著的正相关关系;(3)2000年后,随着区域内人类活动的加剧,湖泊面积主要受人类活动的影响,在人类活动的干扰下,湖泊面积变化量在空间上未表现出显著的正相关关系。

关键词：毛乌素沙地湖泊面积变化空间分析影响因素

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