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A robust interphase via in-situ pre-reconfiguring lithium anode surface for long-term lithium-oxygen batteries

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Journal of Energy Chemistry 2022年第9期31卷 186-194,I0006页

作者： Pan Xu Xiaodong Lin Zongqiang Sun Kaixuan Li Wenjie Dou Qing Hou Zhiyou Zhou Jiawei Yan Mingsen Zheng Ruming yuan Quanfeng Dong Collaborative Innovation Centre of Chemistry for Energy Materials(iChEM) State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid SurfacesDepartment of ChemistryCollege of Chemistry and Chemical EngineeringEngineering Research Centre of Electrochemical Technologies of Ministry of EducationXiamen UniversityXiamen 361005FujianChina

Lithium-oxygen(Li-O) battery is considered as one of the most promising alternatives because of its ultrahigh theoretical energy density. However, their cycling stability is severely restricted by the uncontrollable dendrite growth and serious oxygen corrosion issue on Li surface. Herein, a sulfur-modified Li surface can be successfully constructed via chemical reaction of guanylthiourea(GTU) molecule on Li,which can induce the selectively fast decomposition of lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide(LiTFSI) to form a smooth and stable inorganics-rich solid-electrolyte interphase(IR-SEI) during the subsequent electrochemical process. Such an IR-SEI cannot only offer a highly reversible and stable Li plating/stripping chemistry with dendrite-free property(10 mA cm^(-2)-10 mAh cm^(-2), > 0.5 years;3 mA cm^(-2)-3 m Ah cm^(-2), > 1 year) but also endows the Li metal an anti-oxygen corrosion function, thereby significantly improving the cycling stability of Li-Obatteries. This work provides a new idea for constructing functional solid-electrolyte interphase(SEI) to achieve highly stable Li metal anode.

关键词： Solid-electrolyte interphase Guanylthiourea Sulfur-modified Li surface Li metal Li-O_(2)batteries

A Tip-Inhibitor Interphase Embedded with Soluble Polysulfides for High-Voltage Li Metal Batteries

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Energy & Environmental Materials 2023年第4期6卷 157-165页

作者： Xueyang Cui Jiancong Cheng Chen Li Zongqiang Sun Kaixuan Li Yajing Wang Xiaoxiang Fan Shuai Tang Xiaodong Lin Ruming yuan Bingwei Mao Mingsen Zheng Quanfeng Dong State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces Department of ChemistryCollaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials(i-Ch EM)Engineering Research Centre of Electrochemical Technologies of Ministry of EducationCollege of Chemistry and Chemical EngineeringXiamen UniversityXiamen 361005China College of Chemistry Zhengzhou UniversityZhengzhou 450001China

The high-voltage battery has now become a goal in order to meet the demands for high energy density.However,the severe side reactions between Li metal and carbonate-based electrolytes in this system result in unstable interphase,leading to non-uniform Li-ion flux and thus aggravating the dendrite growth of Li.The protect interphase,traditional solid electrolyte interface(SEI),is a loose solid layer consisted of many components,which generally does not possess the function of preventing the lithium budding.Herein,based on polysulfide solubility in ester,we proposed a strategy to eliminate the dendrite by constructing a unique SEI in which the dynamic polysulfides were in situ formed and encapsuled.For this purpose,a 2-fluorophenylsulfur pentafluoride(2-FSPF)was employed as an additive in carbonate-based electrolyte that can be decomposed electrochemically during battery operation to form such a polysulfide-rich interphase.These polysulfides with certain fluidity can adhere to dynamically the budding tip of Li metal,as a so-called tip-inhibitor,when the local current density of the tip rising,thus to hinder Li^(+)diffusion toward the tip,resulting in inhibiting the further growth of Li dendrites and leveling the Li deposition.At the current density of 1 mA cm^(-2),the average Coulombic efficiency of Li//Cu cells is as high as 98.39%during 600 cycles,and the stable cycling of Li//Li symmetric cell reaches 3500 h.Furthermore,due to the high anodic stability,the Li//high-voltage LiCoO_(2)(LCO)full cells and Li–O_(2)battery achieve excellent cycle performance with lean electrolyte.

关键词： carbonate-based electrolyte free-dendrite high reversibility high-voltage battery lithium metal anode

Weak key analysis for chaotic cipher based on randomness properties

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Science China(Information Sciences) 2012年第5期55卷 1162-1171页

作者： YIN ruming,WANG Jian,yuan Jian,SHAN XiuMing & WANG XiQin Department of Electronic Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,China Department of Electronic Engineering Tsinghua University Beijing China

Weak key analysis is a key issue in the design of chaotic ciphers.While most of the existing research focusing on the degradation of the chaotic sequences which causes weak keys,we point out that the parameters for which the chaotic sequences do not degrade are still possible to be weak keys.In this paper,we propose a new approach based on the rigorous statistical test to improve the weak key analysis.The weak keys of a specific chaotic cipher are investigated by using our method and a large number of new weak keys are detected.These results verify that our method is more effective.On the other hand,although statistical tests are now widely adopted to test the chaos-based bit sequences,there are few reports of analysis results on the weak keys or weak sequences of chaotic cipher.Thus our work may be helpful for current research on statistical tests of chaotic cipher.

关键词： chaos cryptography statistical test weak keys sequence randomness

V/P复合氧化物上C–H键活化的密度泛函研究（英文）

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催化学报 2015年第9期36卷 1528-1534页

作者：傅钢袁汝明汪佩万惠霖厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建厦门361005

选择氧化催化剂通常为多组分复合氧化物.一般认为,高价过渡金属的端末双键氧(M=O)是烷烃活化的中心,而非金属端氧(NM=O)与烷烃活化无关.但近期的理论研究发现,复合氧化物中非金属端氧也可能参与烷烃活化.本文采用密度泛函方法(B3LYP)对... 详细信息

选择氧化催化剂通常为多组分复合氧化物.一般认为,高价过渡金属的端末双键氧(M=O)是烷烃活化的中心,而非金属端氧(NM=O)与烷烃活化无关.但近期的理论研究发现,复合氧化物中非金属端氧也可能参与烷烃活化.本文采用密度泛函方法(B3LYP)对比V=O和P=O的脱氢活性,并深入揭示二者的差异.H脱除反应可以视为是质子偶联电子传递的过程.对于V/P复合氧化物,V5+充当电子的受体,而V=O和P=O均可接受质子.由于P=O具有更强的质子化能力,导致PO–H键能比VO–H有利6–10 kcal/mol.对于烷烃活化,V=O和P=O脱氢的能垒均可与反应焓变很好地关联,但二者线性回归的截距相差6.2 kcal/mol,说明在相同的焓驱动下,P=O脱氢需要克服更高的能垒.根据Marcus模型,反应的能垒不仅取决去反应焓变,还与内部重组能有关.计算表明,在脱氢过程中,P=O需克服的重组能为128–140 kcal/mol,比V=O过程高出21–23 kcal/mol.这很好地解释了前面的计算结果.应该指出的是,除了反应热力学驱动和重组能外,在势能曲线相交处的电子耦合作用(?HAB?)亦对能量有一定的影响.丁烷选择氧化制顺酐可能经过2-丁烯,丁二烯,2,5-二氢呋喃和丁烯酸内酯等一系列中间体,共有8个H原子在反应过程中需要脱除.对于丁烷的脱氢,P=O的能垒仅比V=O低1.3 kcal/mol,说明初始反应时二者是竞争的.但对于2-丁烯和2,5-二氢呋喃,二者活化能的差距增加为6–7 kcal/mol,说明这时P=O脱氢将占主导.而对丁烯酸内酯活化,二者活化能的差异又缩小到2.5 kcal/mol,表明V=O又具有一定的竞争力.事实上,这种能垒的差异与端氧的亲核性密切相关.P=O更具亲核性,因此有利于被更具酸性的C–H键进攻.根据Evens的估计,烷烃C–H键的p Ka为50左右,而烯丙基性C–H为43.这就很好地解释了为什么2-丁烯和2,5-二氢呋喃更容易和P=O发生反应,而丁烷脱氢二者差异不大的原因.这些理论研究可以加深我们对复合氧化物催化剂上活性位点的认识,并为催化剂的理性设计提供理论支撑.

关键词：密度泛函理论选择氧化轻质烷烃氢脱除钒磷复合氧化物簇模型

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研究型计算化学实验改革与实施

大学化学 2020年第9期35卷 141-147页

作者：袁汝明傅强傅钢厦门大学化学化工学院福建厦门361005 厦门大学图书馆福建厦门361005

针对目前的计算化学实验进行改革,在不知晓实验结果的前提下,通过学生自主查阅文献,设计机理,计算验证,数据分析,并得出结论,从而充分发挥学生的主观能动性和创新性,使其将所学的理论知识加以综合运用来解决实际问题。该实验是为拔尖班... 详细信息

针对目前的计算化学实验进行改革,在不知晓实验结果的前提下,通过学生自主查阅文献,设计机理,计算验证,数据分析,并得出结论,从而充分发挥学生的主观能动性和创新性,使其将所学的理论知识加以综合运用来解决实际问题。该实验是为拔尖班学生独立开设的课程,有助于本科研究型人才的培养。

关键词：研究型实验密度泛函计算有机反应机理

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一种基于NoC多核系统的矩阵乘法映射技术

电子科技 2021年第5期34卷 54-60页

作者：汪杨王晓蕾袁子昂袁儒明合肥工业大学电子科学与应用物理学院安徽合肥230009

矩阵乘法是现代信号处理的基本运算,提高数据的并行处理能力对提升矩阵乘法的运算性能具有重要现实意义。文中在基于NoC多核系统中针对不同维度的矩阵乘法的密集型计算进行任务调度以及资源分配,实现了多种适应于不同矩阵乘法的映射方案... 详细信息

矩阵乘法是现代信号处理的基本运算,提高数据的并行处理能力对提升矩阵乘法的运算性能具有重要现实意义。文中在基于NoC多核系统中针对不同维度的矩阵乘法的密集型计算进行任务调度以及资源分配,实现了多种适应于不同矩阵乘法的映射方案,其峰值性能可达5078 MFLOPS。同时,文中设计的运算单元相对独立且可重构,对任意维度的矩阵乘法具有良好的扩展性和通用性,解决了通用矩阵乘法器在固定结构中受到I/O带宽和计算资源的限制而产生的运算效率较低和扩展性较差的缺陷。不同维度矩阵乘法的实验结果分析证实了文中设计的运算性能和正确性。

关键词：矩阵乘法并行计算 NoC多核密集型任务调度资源分配通用性 I/O带宽

报国赤心·守正创新·倾心育新——电动势法测定化学反应热力学函数实验的课程思政设计

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大学化学 2024年第4期39卷 125-132页

作者：袁汝明吴平平张来英徐晓明傅钢厦门大学化学化工学院化学国家级实验教学示范中心(厦门大学)福建厦门361005

课程思政的有效融入是教学质量提升和高素质人才培养的关键。我们以“电动势法测定化学反应的热力学函数”这一实验项目为例,构建了一次深入的实验探究与思政教育相结合的教学实践活动。通过对电动势测定原理和方法的探讨以及反应热力... 详细信息

课程思政的有效融入是教学质量提升和高素质人才培养的关键。我们以“电动势法测定化学反应的热力学函数”这一实验项目为例,构建了一次深入的实验探究与思政教育相结合的教学实践活动。通过对电动势测定原理和方法的探讨以及反应热力学量的导出,学生们不仅深化了对相关基础理论知识的理解,提升了他们解决实际问题的实验技能和创新能力;同时强化了学生的家国情怀以及责任担当意识。

关键词：电动势热力学函数课程思政

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秋荷一滴露——从叶片接触角测量到表面结构模拟的科普探究实验

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大学化学 2023年第7期38卷 274-280页

作者：黄会梅黄帆蒋中锐吴平平袁汝明化学国家级实验教学示范中心(厦门大学) 福建厦门361005

选取常见的多种绿色植物作为实验对象,利用手机和显微放大镜获取接触角图像,并采用原创Python程序计算接触角来实施科普实验。并根据不同叶片的接触角现象及其表面结构特点,进一步利用玻璃片、Zn片等材料,通过简单方式模拟叶片微观结构... 详细信息

选取常见的多种绿色植物作为实验对象,利用手机和显微放大镜获取接触角图像,并采用原创Python程序计算接触角来实施科普实验。并根据不同叶片的接触角现象及其表面结构特点,进一步利用玻璃片、Zn片等材料,通过简单方式模拟叶片微观结构,得到不同润湿性能的仿生表面材料。从叶片接触角现象到表面微观结构的探索模拟,本实验站在界面化学的角度揭示结构与功能的关系,践行化学源于生活的理念。

关键词：接触角 Python应用智能手机仿生表面材料

H_3反应势能面的构建——计算化学实验设计

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大学化学 2011年第3期26卷 47-50页

作者：袁汝明傅钢韩国彬厦门大学化学化工学院福建厦门361005

介绍一个针对高年级本科生的物理化学探索性实验。通过计算化学手段构建H3反应势能面,使学生初步掌握Gaussian03W,Gaussview5.0和Origin软件的使用,深入理解反应过渡态理论,并进一步了解目前势能面的研究动态。

关键词：势能面过渡态计算化学实验