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质子交换膜燃料电池钛双极板研究进展

可再生能源 2024年第9期42卷 1137-1144页

作者：贾林瀚明平文卢奕睿冷宇杨代军同济大学汽车学院上海201804 常州大学联合化学反应工程研究所常大分所江苏常州213164

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的重要组成部件,其性能对PEMFC的结构稳定性、耐久性、效率和功率密度等起关键作用。金属双极板由于成本较低、力学性能优异以及导电导热性能良好等优点而备受关注。其中,钛金属具有密度低、气密性... 详细信息

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的重要组成部件,其性能对PEMFC的结构稳定性、耐久性、效率和功率密度等起关键作用。金属双极板由于成本较低、力学性能优异以及导电导热性能良好等优点而备受关注。其中,钛金属具有密度低、气密性好、抗拉强度高等特性,且在酸性环境下具有优异的耐蚀性,在PEMFC中有很高的应用价值。钛双极板的耐蚀、导电、疏水、传热、传质等性能受到涂层材料和成形方法的显著影响。因此,文章首先介绍了双极板在PEMFC中的功能及相关要求,然后综述了近年来在PEMFC钛双极板涂层材料和成形方法两个方面的主要研究成果,并对其未来的研究方向进行了展望。

关键词：质子交换膜燃料电池钛双极板涂层材料成形方法

Ti3C2Tx-MXene-聚二烯丙基二甲基氯化铵-还原氧化石墨烯复合膜修饰电极检测碘酸盐

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分析化学 2024年第3期52卷 336-350页

作者：王焕焕张爱萍李开林李国荣于浩延安大学化学与化工学院陕西省化学反应工程重点实验室

通过静电组装法制备了Ti3C2Tx-MXene-聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）-还原氧化石墨烯（r GO）复合材料（Ti3C2Tx-MXene-PDDA-r GO），将其修饰在玻碳电极（GCE）表面，用于碘酸盐的电化学检测。采用氢氟酸（HF）刻蚀钛碳化铝（Ti3Al C... 详细信息

通过静电组装法制备了Ti3C2Tx-MXene-聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）-还原氧化石墨烯（r GO）复合材料（Ti3C2Tx-MXene-PDDA-r GO），将其修饰在玻碳电极（GCE）表面，用于碘酸盐的电化学检测。采用氢氟酸（HF）刻蚀钛碳化铝（Ti3Al C2）法制备了Ti3C2Tx-Mxene，以水合肼为还原剂制备了PDDA功能化的r GO（PDDA-r GO）。将MXene加入PDDA-r GO分散液中，通过带正电的PDDA与表面带负电荷的Ti3C2Tx-MXene间的静电相互作用，制得Ti3C2Tx-MXene-PDDA-r GO复合材料。采用扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）、X射线粉末衍射仪（XRD）及拉曼光谱仪（Raman spectroscopy）等对其组成和形貌进行了表征。采用此材料修饰GCE，研究了碘酸根（IO3–）在修饰电极上的电化学行为。结果表明，带正电荷的聚电解质PDDA通过静电作用将带负电荷的Ti3C2Tx-MXene和r GO片层组装在一起，实现了MXene片层的超薄、高稳定性负载，增大了材料的活性面积。MXene和r GO提高了材料的电化学活性，PDDA对IO3–的静电吸引也加快了IO3–的传质效率。在各因素的协同作用下，此材料对碘酸盐的电化学还原表现出较强的催化活性。在0.10 mol/L HCl中，采用安培法检测碘酸盐的线性范围为1.0×10-7～4.7×10-3mol/L，检出限为4.5×10-8mol/L （S/N=3），灵敏度为192μA/（mmol/L）。此修饰电极具有检出限低、灵敏度高和线性范围宽的特点，可用于加碘食盐中碘酸盐含量的测定。

关键词： Ti3C2Tx-MXene 聚二烯丙基二甲基氯化铵还原氧化石墨烯电化学传感碘酸盐

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功能性复合防腐涂层研究进展

功能材料 2024年第4期55卷 4051-4061,4071页

作者：齐昱白佳乐吴鹏王雨张琰图李雪礼延安大学化学与化工学院陕西省化学反应工程重点实验室陕西延安716000

防腐涂层作为一种关键的防护手段,被广泛应用于延长材料和结构的寿命,保护其免受腐蚀和损害。然而,单一防腐涂层常常难以满足复杂环境中的多重挑战。为了克服传统防腐涂层的限制,人们开始寻求新的防腐涂层技术,功能性复合防腐涂层应运... 详细信息

防腐涂层作为一种关键的防护手段,被广泛应用于延长材料和结构的寿命,保护其免受腐蚀和损害。然而,单一防腐涂层常常难以满足复杂环境中的多重挑战。为了克服传统防腐涂层的限制,人们开始寻求新的防腐涂层技术,功能性复合防腐涂层应运而生。介绍了防腐涂层的研究现状、制备方法、性能以及在实际应用中的表现。阐述了功能性复合防腐涂层的种类和组成,对当下的功能性复合防腐涂层现状进行了分析总结,并对其应用前景进行了展望。

关键词：防腐涂层复合涂层腐蚀功能性制备方法

基于Eu^(3+)-生物质碳量子点探针的比率型荧光传感体系检测盐酸四环素

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分析测试学报 2024年第4期43卷 600-606页

作者：李春雨赵卓君白万乔高楼军延安大学化学与化工学院陕西省化学反应工程重点实验室陕西延安716000

该文以橙皮为原料制备的碳量子点(CDs)与铕离子(Eu^(3+))构建双发射比率型荧光探针(Eu^(3+)-CDs)并用于抗生素盐酸四环素的检测。在370 nm激发波长下,Eu^(3+)-CDs荧光探针在425 nm处出现较强的蓝色荧光峰,在617 nm处出现较弱的红色荧光... 详细信息

该文以橙皮为原料制备的碳量子点(CDs)与铕离子(Eu^(3+))构建双发射比率型荧光探针(Eu^(3+)-CDs)并用于抗生素盐酸四环素的检测。在370 nm激发波长下,Eu^(3+)-CDs荧光探针在425 nm处出现较强的蓝色荧光峰,在617 nm处出现较弱的红色荧光峰。随着盐酸四环素浓度的逐渐增大,Eu3+与盐酸四环素螯合形成的配合物增多,在425 nm处的CDs荧光(I_(F425))逐渐减弱,而617 nm处铕配合物的荧光(I_(F617))逐渐增强,可基于荧光强度比I_(F617)/I_(F425)的变化对盐酸四环素进行测定。考察了Eu^(3+)的浓度、pH值和反应时间对探针荧光强度的影响。在最佳条件下,该双发射比率型荧光探针对盐酸四环素具有特异性识别能力,荧光强度比(I_(F617)/I_(F425))与盐酸四环素浓度在10~100µmol/L范围内存在良好的线性关系,相关系数r^(2)=0.9926,检出限为5.09µmol/L。该方法成功用于猪肉中盐酸四环素含量的检测,加标回收率为102%~110%,相对标准偏差为0.20%~2.4%,具有较好的实用性。

关键词：双发射比率型荧光探针碳量子点(CDs) 铕离子(Eu^(3+)) 盐酸四环素

聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/MXene复合材料的制备及电容性能研究

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功能材料 2024年第3期55卷 3213-3221页

作者：刘娟娟轩晓蝶杜子富刘潞潞高楼军高晓明简选延安大学化学与化工学院陕西省化学反应工程重点实验室陕西延安716000

MXene材料具有组分灵活可调、电容量较高等优势在超级电容器储能领域备受关注。采用电化学法制得聚3, 4-乙烯二氧噻吩/Nb_(2)CT_(x) MXene (PEDOT/MXene)复合电极材料。结果表明,在扫描速率为30 mV·s^(-1)时,PEDOT/MXene的面积比电容可... 详细信息

MXene材料具有组分灵活可调、电容量较高等优势在超级电容器储能领域备受关注。采用电化学法制得聚3, 4-乙烯二氧噻吩/Nb_(2)CT_(x) MXene (PEDOT/MXene)复合电极材料。结果表明,在扫描速率为30 mV·s^(-1)时,PEDOT/MXene的面积比电容可达250.21 mF·cm^(-2),当电流密度从0.1 mA·cm^(-2)增加到5 mA·cm^(-2)时,PEDOT/MXene的面积比电容保持率为83.5%,远优于PEDOT的64.1%,并且在100 mV·s^(-1)的扫描速率下循环测试1 000次后初始电容保持率可达84%,表现出良好的倍率性能和稳定性。工作为基于MXene基材料构筑高性能电化学储能界面提供了一定的借鉴。

关键词： MXene 聚3 4-乙烯二氧噻吩电化学法复合电极材料电容性能

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高效空穴转移助力光催化碱性甲醇水溶液制氢

化工学报 2024年

作者：万俊宋佳芮范春煌魏乐乐聂依娜刘琳延安大学化学与化工学院陕西省化学反应工程重点实验室

安全储氢和高效制氢是实现氢能大规模应用的关键。利用甲醇作为储氢介质，并通过光能驱动甲醇-水重整制氢以实现温和连续现场制氢是促进氢能利用的一种有效途径。然而，缓慢的空穴转移和甲醇脱氢氧化速率成为限制光催化甲醇水溶液制氢... 详细信息

安全储氢和高效制氢是实现氢能大规模应用的关键。利用甲醇作为储氢介质，并通过光能驱动甲醇-水重整制氢以实现温和连续现场制氢是促进氢能利用的一种有效途径。然而，缓慢的空穴转移和甲醇脱氢氧化速率成为限制光催化甲醇水溶液制氢性能的瓶颈问题。本文基于催化剂纳米结构调控，通过构筑长径纳米棒Zn0.5Cd0.5S（ZCS-LNR）加快光生载流子分离和迁移速率，并通过引入NaOH碱性介质，利用OH-的快速活化和·OH的高效脱氢能力，以OH-/·OH氧化还原对加快催化剂表面空穴转移和甲醇氧化脱氢速率，实现了高性能的碱性甲醇水溶液制氢过程。其中ZCS-LNR催化剂在室温、1.0 W/cm2光强、4 mol/L NaOH以及CH3OH/H2O体积比为1:1的条件下可获得54.33 mmol/g/h的产氢速率。本文为实现光催化甲醇水溶液制氢过程提供了一种高效可行的新路径。

关键词：催化剂制氢纳米结构甲醇-水重整空穴转移

常压无氯盐溶液制备α-CaSO_(4)·0.5H_(2)O晶体研究

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人工晶体学报 2024年第5期53卷 855-863页

作者：李雪礼郭静静霍腾飞白佳乐张琰图延安大学化学与化工学院陕西省化学反应工程重点实验室延安716000

本文以Na_(2)SO_(4)溶液为反应介质,研究了反应温度、反应时间、液固比、pH值、Na_(2)SO_(4)质量分数对α-CaSO_(4)·0.5H_(2)O生成的影响。结果表明,在Na_(2)SO_(4)质量分数为12.5%,液固比为5∶1,pH值为7,反应温度为97℃,反应时间为4 ... 详细信息

本文以Na_(2)SO_(4)溶液为反应介质,研究了反应温度、反应时间、液固比、pH值、Na_(2)SO_(4)质量分数对α-CaSO_(4)·0.5H_(2)O生成的影响。结果表明,在Na_(2)SO_(4)质量分数为12.5%,液固比为5∶1,pH值为7,反应温度为97℃,反应时间为4 h的条件下,制备出平均长度46.0μm、平均长径比17.23、形貌均一的α-CaSO_(4)·0.5H_(2)O晶体。常压无氯盐溶液方法克服了氯离子腐蚀工业设备、污染环境等缺点,为高值化利用磷石膏提供重要的技术支持。

关键词：常压无氯盐硫酸钠 α-半水硫酸钙形貌均一高值化利用

TiCT-MXene-聚二烯丙基二甲基氯化铵-还原氧化石墨烯复合膜电极检测碘酸盐

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分析化学 2024年

作者：王焕焕张爱萍李开林李国荣于浩陕西省化学反应工程重点实验室延安大学化学与化工学院

通过静电组装法制备了Ti3C2Tx-MXene-聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)-还原氧化石墨烯(rGO)复合材料(Ti3C2Tx-MXene-PDDA-rGO)，将其修饰在玻碳电极(GCE)表面，用于碘酸盐的电化学检测。采用氢氟酸(HF)刻蚀钛碳化铝(Ti3AlC2)法制备了Ti3C2... 详细信息

通过静电组装法制备了Ti3C2Tx-MXene-聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)-还原氧化石墨烯(rGO)复合材料(Ti3C2Tx-MXene-PDDA-rGO)，将其修饰在玻碳电极(GCE)表面，用于碘酸盐的电化学检测。采用氢氟酸(HF)刻蚀钛碳化铝(Ti3AlC2)法制备了Ti3C2Tx-Mxene，以水合肼为还原剂制备了PDDA功能化的rGO(PDDA-rGO)。将MXene加入PDDA-rGO的分散液中，通过带正电的PDDA与表面带负电荷Ti3C2Tx-MXene间的静电相互作用，制得Ti3C2Tx-MXene-PDDA-rGO复合材料。采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线粉末衍射仪(XRD)及拉曼光谱仪(Raman spectroscopy)等对其组成和形貌进行了表征。采用此材料修饰GCE，研究了碘酸根(IO3–)在修饰电极上的电化学行为。结果表明，带正电荷的聚电解质PDDA通过静电作用将带负电荷的Ti3C2Tx-MXene和rGO片层组装在一起，实现MXene片层的超薄、高稳定性负载，增大了材料的活性面积。MXene和rGO提高了材料的电化学活性，PDDA对IO3–的静电吸引也加快了IO3–的传质效率。在各因素的协同作用下，此材料对碘酸盐的电化学还原表现出较强的催化活性。在0.10 mol/L HCl中，采用安培法检测碘酸盐的线性范围为1.0 × 10-7～ 4.7 × 10-3mol/L，检出限为4.5 × 10-8mol/L (S/N = 3)，灵敏度为192 μA/(mmol/L)。此修饰电极具有检出限低、灵敏度高和线性范围宽的特点，可用于加碘食盐中碘酸盐含量的测定。

关键词： Ti C T -MXene 聚二烯丙基二甲基氯化铵还原氧化石墨烯电化学传感碘酸盐

二维MXene负载MoO_(3)/Ni-NiO异质结催化材料用于高效碱性电催化析氢反应

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2546-2558页

作者：刘寿达刘娟娟刘潞潞董梦飞李瑞高晓明高楼军简选延安大学化学与化工学院陕西省化学反应工程重点实验室延安716000 太原理工大学环境科学与工程学院晋中030600

氢能作为低碳和零碳能源,是未来国家能源体系的重要组成部分,开发高效、低廉的碱性析氢(HER)电催化剂对于氢能的大规模制备和利用具有重要的意义。本文以二维Nb_(2)CT_(x)MXene为载体,通过一步电化学共沉积法在其表面负载MoO_(3)/Ni-Ni... 详细信息

氢能作为低碳和零碳能源,是未来国家能源体系的重要组成部分,开发高效、低廉的碱性析氢(HER)电催化剂对于氢能的大规模制备和利用具有重要的意义。本文以二维Nb_(2)CT_(x)MXene为载体,通过一步电化学共沉积法在其表面负载MoO_(3)/Ni-NiO异质结构,得到具有优异电催化HER性能的MoO_(3)/NiNiO/Nb_(2)CT_(x)催化材料。采用XRD、SEM和TEM等手段对MoO_(3)/Ni-NiO/Nb_(2)CT_(x)的表面形貌和结构进行表征,发现通过一步电化学共沉积法成功地将MoO_(3)/Ni-NiO异质结构紧密负载于Nb_(2)CT_(x)MXene纳米片表面。在1.0 mol/L KOH电解质中测试其HER性能,在10 mA·cm^(-2)和100 mA·cm^(-2)的电流密度时,MoO_(3)/NiNiO/Nb_(2)CT_(x)表现出较低的过电压,分别为8 mV和201 mV,Tafel斜率为51 mV·dec^(-1);并且在电流密度分别为10 mA·cm^(-2)和50 mA·cm^(-2)下连续电解产氢20 h,活性几乎保持不变,具有优异的碱性HER稳定性。此外,本文还采用工况电化学阻抗谱对不同催化电极材料在过电压从0~220 mV(vs可逆氢电极(RHE))进行HER工况表征,结果表明MoO_(3)/Ni-NiO/Nb_(2)CT_(x)可有效促进水解离过程和活性氢吸附过程,从而提高HER活性。

关键词：二维Nb_(2)CT_(x)MXene MoO_(3)/Ni-NiO异质结电催化碱性条件析氢反应