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超临界CO_(2)池式传热流固耦合传热特性数值模拟

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物理学报 2024年第10期73卷 227-236页

作者：于博文何孝天徐进良华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206 华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

超临界类沸腾传热已有初步研究,对类气-类液界面的定义仍不统一.采用层流模型对超临界CO_(2)池式传热特性进行流固耦合数值模拟研究,d=70μm的铂丝为加热件,热流密度q_w范围为0-2000 kW/m^(2),压力P范围为8-10 MPa,加热丝附近采用多尺... 详细信息

超临界类沸腾传热已有初步研究,对类气-类液界面的定义仍不统一.采用层流模型对超临界CO_(2)池式传热特性进行流固耦合数值模拟研究,d=70μm的铂丝为加热件,热流密度q_w范围为0-2000 kW/m^(2),压力P范围为8-10 MPa,加热丝附近采用多尺度网格进行建模,模拟值与实验数据吻合较好.通过与亚临界传热类比通过计算导热占比Q_(con)/Q_(t)沿r方向变化规律,将超临界划分为3个区,当TT_(M)为类气区(vapor-like,VL),与用超临界类沸腾干度x分区规律相同;根据通过计算导热占比确定的类气膜内平均导热λ_(ave)和导热热阻R_(G)随热流密度q_(w)变化曲线可很好地解释类蒸发区换热系数h随q_(w)的变化规律.本文提出了确定超临界池式传热类气-类液界面的新方法,较好地解释了类蒸发区传热机理,为后续超临界类沸腾池式传热的发展提供了理论基础.

关键词：超临界池式传热流固耦合数值模拟

一例Eu-MOF材料的构筑及对Fe^(3+)与硝基芳香族爆炸物的荧光检测性能

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高等学校化学学报 2024年第2期45卷 16-24页

作者：冀超李文张丽荣华佳刘云凌吉林大学化学学院无机合成与制备化学国家重点实验室长春130012

金属阳离子和硝基芳香族爆炸物的大量排放对环境和人体健康造成了严重威胁,对它们的高效检测具有重要的研究意义和挑战性,金属-有机骨架(MOFs)是一类新型的荧光传感检测材料.本文采用溶剂热法合成了一例具有fcu拓扑结构的Eu-MOF材料,[(C... 详细信息

金属阳离子和硝基芳香族爆炸物的大量排放对环境和人体健康造成了严重威胁,对它们的高效检测具有重要的研究意义和挑战性,金属-有机骨架(MOFs)是一类新型的荧光传感检测材料.本文采用溶剂热法合成了一例具有fcu拓扑结构的Eu-MOF材料,[(CH_(3))_(2)NH_(2)]_(2)[Eu_(6)(μ_(3)-OH)_(8)(EDDC)_(6)]·8DMA·3MeOH·6H_(2)O[JLUMOF128,H_(2)EDDC=(E)-4,4′-(乙烯-1,2-取代基)二苯甲酸],并通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、X射线光电子能谱、红外光谱、元素分析和热重分析对其结构及组成进行了表征.结果表明,由于荧光配体H_(2)EDDC的引入,JLU-MOF128表现出显著的荧光性能,在DMF溶液中对Fe^(3+)、2,4,6-三硝基苯酚(TNP)和2,4-二硝基苯酚(2,4-DNP)具有较好的检测效果,Ksv值分别为2.09×10^(4),8.49×10^(4)和5.75×10^(4)L/mol,检测限分别为5.99,1.51和1.93μmol/L.在金属阳离子和硝基芳香族爆炸物的检测方面,JLU-MOF128是一种理想的多感应荧光传感材料.

关键词：铕-金属-有机骨架荧光检测 Fe^(3+)离子硝基芳香族爆炸物

多孔碳纳米纤维负载铜铂合金催化剂的制备及电催化析氢性能

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高等学校化学学报 2024年第6期45卷 120-129页

作者：陈鑫刘婧媛于静哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150001

通过静电纺丝和分阶段热处理方法,在多孔碳纳米纤维(PCNFs)上制备了一系列不同合金比例的PtCu纳米合金催化剂,研究了合金颗粒表面形貌和Cu-Pt-Cu结构对析氢反应(HER)的影响.结果表明,PtCu添加摩尔比为1∶2时可获得最佳析氢性能,在酸性... 详细信息

通过静电纺丝和分阶段热处理方法,在多孔碳纳米纤维(PCNFs)上制备了一系列不同合金比例的PtCu纳米合金催化剂,研究了合金颗粒表面形貌和Cu-Pt-Cu结构对析氢反应(HER)的影响.结果表明,PtCu添加摩尔比为1∶2时可获得最佳析氢性能,在酸性条件下电流密度为10 mA/cm^(2)时,过电位为37 mV,拥有良好的长期稳定性.研究结果为PCNFs负载过渡金属与Pt的二元合金纳米催化剂的制备提供了一种新的方法.

关键词：静电纺丝多孔碳纤维铜铂合金析氢反应

燃烧机理构建的极小化反应网络方法:C_(2)燃料燃烧

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高等学校化学学报 2024年第1期45卷 94-106页

作者：申屠江涛李宜蔚陆彦戎李娟琴毛业兵李象远四川大学化学工程学院空天动力燃烧与冷却教育部工程研究中心机械工程学院成都610065

针对目前C_(2)燃料反应机理中存在的诸多问题,本文采用极小化反应网络方法,在特定化学分辨率条件下构建了乙烯、乙烷和乙醇等典型C_(2)燃料的燃烧反应机理.构建的C_(2)单组分机理具有简洁的反应网络,采用可逆反应形式,并对反应方向在形... 详细信息

针对目前C_(2)燃料反应机理中存在的诸多问题,本文采用极小化反应网络方法,在特定化学分辨率条件下构建了乙烯、乙烷和乙醇等典型C_(2)燃料的燃烧反应机理.构建的C_(2)单组分机理具有简洁的反应网络,采用可逆反应形式,并对反应方向在形式上进行了统一.在动力学参数方面,采用经典Arrhenius方程(A,Ea)双参数形式,在保证物理意义的同时有利于参数优化.C_(2)机理构建过程中避免了机理简化步骤,能够大幅减少物种数和反应数.动力学模拟结果表明,构建的C_(2)燃烧反应机理在保持较小尺寸的同时有较高的可靠性,并为机理的实际工程应用降低计算成本带来便利.

关键词：燃烧机理极小化反应网络化学分辨率可逆反应 C2燃料

二维半导体R57-BN作为钠离子电池阳极材料的理论研究

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高等学校化学学报 2024年第6期45卷 107-119页

作者：王文春马天赐刘春生南京邮电大学电子与光学工程学院南京210023

预测了一种由硼氮元素组成的五边形、七边形二维半导体结构——R57-BN,并基于第一性原理计算对R57-BN作为钠离子电池阳极材料的电化学性能进行了研究.结果表明, R57-BN具有良好的动力学和热力学稳定性,其用作钠离子电池阳极时具有很高... 详细信息

预测了一种由硼氮元素组成的五边形、七边形二维半导体结构——R57-BN,并基于第一性原理计算对R57-BN作为钠离子电池阳极材料的电化学性能进行了研究.结果表明, R57-BN具有良好的动力学和热力学稳定性,其用作钠离子电池阳极时具有很高的理论比容量(662.40 mA·h/g).钠在R57-BN表面的扩散势垒低至0.55 eV,保证了R57-BN的快速充放电性能.此外,吸附钠原子后, R57-BN表现出由半导体向金属性质的转变,保证了其良好的导电性.同时,R57-BN具有较低的平均开路电压(0.50 V),符合阳极材料的合理电压范围(0.1~1.0 V).该研究表明,单层R57-BN具有作为钠离子电池阳极材料的潜力,为开发储钠阳极材料提供一个良好的研究思路.

关键词：第一性原理二维材料电极材料金属离子电池

共价有机骨架在高性能锂离子电池负极材料中的应用

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高等学校化学学报 2024年第3期45卷 114-124页

作者：张晋恺李佳莉刘晓明母瀛吉林大学化学学院长春130012

通过缩合聚合反应制备了两种热稳定性高、结晶性好和比表面积大的共价有机骨架(COF-1,COF-2)材料.将它们作为锂离子电池(LIBs)负极材料时,均表现出较高的可逆容量(经过150次循环后,COF-1和COF-2的充电比容量分别为484和327 mA·h/g)、... 详细信息

通过缩合聚合反应制备了两种热稳定性高、结晶性好和比表面积大的共价有机骨架(COF-1,COF-2)材料.将它们作为锂离子电池(LIBs)负极材料时,均表现出较高的可逆容量(经过150次循环后,COF-1和COF-2的充电比容量分别为484和327 mA·h/g)、出色的倍率性能(2和10 A/g电流密度下,COF-1和COF-2的可逆容量分别为296,180 mA·h/g和265,166 mA·h/g)、超大电流密度下的工作能力(5 A/g电流密度下循环2000次,COF-1和COF-2的充电比容量分别为572和332 mA·h/g)以及极端温度下的运行性能(50和‒15℃环境中循环40次后,COF-1和COF-2的充电比容量分别为2101,218 mA·h/g和1760,172 mA·h/g).两种COF均具有随着充放电的持续进行,电化学活性基团被激活的能力,COF-1和COF-2在不添加导电剂的情况下循环400次,充电比容量分别从23和16mA·h/g增长到45和31mA·h/g;通过对实验数据的分析,证明了在大电流密度以及高温环境等能使离子扩散速率加快的条件下,更有利于这种激活效应的发生.通过对比两种COF材料,发现含有三嗪环结构的COF-1的储锂性能及电化学反应动力学性质优于全部为苯环结构的COF-2,表明芳香环中的C=N可能是一种具有较高电化学活性的基团.

关键词：共价有机骨架锂离子电池负极材料比容量上升电化学活性

加工工艺对聚异戊二烯类橡胶炭黑分散性与力学性能的影响

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高等学校化学学报 2024年第6期45卷 148-162页

作者：冯雪阳王玉阁贺天成王珂潘立佳陈思源尹园孙洪国郑雅芳卫来孙昭艳伊犁师范大学物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室伊宁835000 中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室长春130022

天然橡胶、异戊橡胶和仿生橡胶的主要成分均为顺-1,4-聚异戊二烯,但在蛋白质和磷脂等成分上存在一定差异.这些差异可能会导致橡胶对混炼工艺的响应不同,使填料在橡胶中的分散性产生差异,进而影响硫化胶的动静态性能.为了探究聚异戊二烯... 详细信息

天然橡胶、异戊橡胶和仿生橡胶的主要成分均为顺-1,4-聚异戊二烯,但在蛋白质和磷脂等成分上存在一定差异.这些差异可能会导致橡胶对混炼工艺的响应不同,使填料在橡胶中的分散性产生差异,进而影响硫化胶的动静态性能.为了探究聚异戊二烯类橡胶在不同混炼工艺下的填料分散性和胶料力学性能变化规律,本文以N220炭黑为填料,研究了天然橡胶、异戊橡胶和仿生橡胶这3种聚异戊二烯类橡胶在4种加工工艺下的炭黑分散性和动静态性能.研究结果表明,天然橡胶和异戊橡胶的填料分散性和力学性能对炭黑混入时间的响应程度更强,而仿生橡胶响应较弱.随着炭黑混入时间的延长,天然橡胶和异戊橡胶的平均聚集体粒径分别从约22和19μm下降到约9μm,下降程度较明显,动静态性能得到提升;而相同工艺条件下仿生橡胶的平均聚集体粒径从约20μm下降到约16μm,且炭黑分散状态较差.另一方面,仿生橡胶对塑炼时间响应更加敏感,延长塑炼时间能够显著降低炭黑的平均聚集体粒径并提升橡胶的伸张疲劳性能.为此,本文设计了较长时间(6 min)塑炼结合混炼的工艺,进一步提升了仿生橡胶的伸张疲劳性能.为了明晰仿生橡胶对混炼和塑炼工艺响应性产生差异的原因,探究了不同加工工艺条件下仿生橡胶门尼黏度和分子量的变化规律,发现适中的分子量以及较窄的分子量分布有利于提升胶料的伸张疲劳性能.

关键词：聚异戊二烯类橡胶炭黑分散加工响应力学性能

硝酸酯键断裂触发的含能增塑剂DNTN多阶热分解机理

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高等学校化学学报 2024年第2期45卷 104-117页

作者：曹华文唐秋凡屈蓓霍欢郑启龙曹意林李吉祯西安近代化学研究所西安710065

采用反应分子动力学模拟、固相原位红外测试和同步热分析-红外-质谱联用技术相结合的方法对2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四硝酸酯(DNTN)的热分解过程进行了研究,分析了其热分解气体产物和固相产物,阐明了其热分解机理.结果表明,D... 详细信息

采用反应分子动力学模拟、固相原位红外测试和同步热分析-红外-质谱联用技术相结合的方法对2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四硝酸酯(DNTN)的热分解过程进行了研究,分析了其热分解气体产物和固相产物,阐明了其热分解机理.结果表明,DNTN的分解分为3个阶段:第一阶段为诱导分解阶段,温度区间为127~147℃,DNTN发生部分O—N键的断裂,释放少量的NO_(2)气体;第二阶段在147~220℃之间,DNTN快速分解,发生硝基基团脱去和季碳骨架的分解,并且伴随小环结构的生成和裂解,释放大量的NO_(2)和CO_(2)等气体,同时放出大量的热;第三阶段为240~350℃,DNTN剩余固态产物在高温下热解,释放少量的CO_(2),并且在300℃后剩余的固相物质会进一步反应生成氰基.

关键词：硝酸酯 2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四硝酸酯多级热分解热分解反应机理反应分子动力学

内环化聚(β-氨基酯)的制备与生物物理性能

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高等学校化学学报 2024年第2期45卷 133-138页

作者：雍海洋李智立郭蕊周德重西安交通大学化学工程与技术学院西安710049

拓扑结构对聚合物性能具有重要影响.本文通过调控聚合条件制备内环化聚(β-氨基酯)并探究其生物物理性能.以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和4-吗啉丙胺(MPA)为单体并控制其投料比及体系单体浓度,利用迈克尔加成反应制备了两种内环化聚(... 详细信息

拓扑结构对聚合物性能具有重要影响.本文通过调控聚合条件制备内环化聚(β-氨基酯)并探究其生物物理性能.以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和4-吗啉丙胺(MPA)为单体并控制其投料比及体系单体浓度,利用迈克尔加成反应制备了两种内环化聚(β-氨基酯).使用凝胶渗透色谱仪(GPC)、核磁共振波谱仪(NMR)和原子力显微镜(AFM)等对内环化聚(β-氨基酯)的化学组成、拓扑结构和生物物理性能进行表征与分析.结果表明,随着环化度的增加,聚(β-氨基酯)对DNA压缩能力增强,降解速率加快,质子缓冲能力提高,细胞毒性增大.本文研究结果为制备和表征内环化聚(β-氨基酯)提供了新思路,也为设计有效的基因递送载体提供了依据.

关键词：拓扑结构内环化聚(β-氨基酯) 投料比生物物理性能