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低维热电材料研究进展

稀有金属材料与工程 2010年第3期39卷 556-560页

作者：谢华清上海第二工业大学上海201209

随着现代技术的发展和能源环境危机的加剧,适应21世纪绿色环保主题的热电材料及其器件越来越受到关注。近年来的理论和实验研究表明,低维化和小尺度化是热电材料研究和开发极具前景的发展方向,本文对低维热电材料性能的影响因素、材料... 详细信息

随着现代技术的发展和能源环境危机的加剧,适应21世纪绿色环保主题的热电材料及其器件越来越受到关注。近年来的理论和实验研究表明,低维化和小尺度化是热电材料研究和开发极具前景的发展方向,本文对低维热电材料性能的影响因素、材料合成以及性能测试技术的研究进展进行介绍和简要评述,并讨论了低维热电材料的研发方向。

关键词：热电材料超晶格纳米线纳米管纳米复合

基于MOFs材料的直接甲醇燃料电池电催化剂研究进展

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材料导报 2023年第S01期37卷 453-460页

作者：黄郁夫吴鹏张荣鉴李炜陈诚林东海上海第二工业大学能源与材料学院上海201209 上海第二工业大学图书馆上海201209

直接甲醇燃料电池(Direct methanol fuel cells,DMFCs)因其高能量密度、成本低、结构简单、工作温度低和燃料易于储存和运输等优点备受关注。然而由于最常使用的DMFCs阳极催化剂是商业Pt/C,其高成本和低稳定性严重阻碍了其商业发展。良... 详细信息

直接甲醇燃料电池(Direct methanol fuel cells,DMFCs)因其高能量密度、成本低、结构简单、工作温度低和燃料易于储存和运输等优点备受关注。然而由于最常使用的DMFCs阳极催化剂是商业Pt/C,其高成本和低稳定性严重阻碍了其商业发展。良好的催化剂载体对提高催化剂的电催化性能具有重要意义,金属有机框架(Metal-organic frameworks,MOFs)材料作为一种兴起的材料引起了人们广泛的关注,由于其结构功能的多样性、超大的比表面积、高孔隙度以及可修饰性等特点,在直接甲醇燃料电池催化剂领域具有很好的应用前景。本文综述了MOFs材料及其衍生物在DMFCs中的最新应用进展,并对其存在的不足之处和未来发展方向进行了总结。

关键词：燃料电池金属有机框架材料电催化剂甲醇电氧化

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氧化石墨烯复合相变材料的制备及光热性能

工程热物理学报 2023年第7期44卷 1891-1896页

作者：王嘉伟吴子华王元元谢华清王婷婷郭晓雪上海第二工业大学能源与材料学院上海201209 上海市先进热功能材料工程研究中心上海201209

本研究采用原位聚合法以4,4’-亚甲基双异氰酸酯(MDI)和聚乙二醇(PEG)为原材料制备氧化石墨烯(GO)/聚氨酯复合相变材料,研究了不同GO含量对复合材料的光热转换性能的影响规律。结果表明,当加入质量分数为1.72%的GO时,热导率最高可以达到... 详细信息

本研究采用原位聚合法以4,4’-亚甲基双异氰酸酯(MDI)和聚乙二醇(PEG)为原材料制备氧化石墨烯(GO)/聚氨酯复合相变材料,研究了不同GO含量对复合材料的光热转换性能的影响规律。结果表明,当加入质量分数为1.72%的GO时,热导率最高可以达到1.02 W/(m·K),较未添加GO时热导率提高了97.7%。随着GO含量的增加,虽然相变焓值有一定程度的下降,但整体光热转换效率呈逐渐上升趋势(66.9%~80.3%)。

关键词：氧化石墨烯光热转换聚氨酯热导率

Cu2-xS和Cu2-xSe类液态材料的可控制备与热电性能研究进展

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材料导报 2020年第7期34卷 71-81页

作者：林锦豪谢华清吴子华李奕怀王元元上海第二工业大学环境与材料工程学院上海201209

在高速发展的21世纪,随着化石能源的日渐枯竭,人们开始把目光投放到新能源的开发。其中,热电技术的研究和发展受到广泛关注。基于热电材料的热电发电技术能够将热能直接转换为电能,相关器件和系统具有体积小、质量轻、坚固、无传动部件... 详细信息

在高速发展的21世纪,随着化石能源的日渐枯竭,人们开始把目光投放到新能源的开发。其中,热电技术的研究和发展受到广泛关注。基于热电材料的热电发电技术能够将热能直接转换为电能,相关器件和系统具有体积小、质量轻、坚固、无传动部件、无噪声运行、安全可靠、易于控制等优点。热电优值(ZT)是评价热电性能的参数,ZT=S 2σT/κ,其中S是泽贝克系数,σ是电导率,T是绝对温度,κ是热导率。当ZT值达到1以上时,说明热电材料达到商业应用的基本要求。近年来,多类性能出色的热电材料被发现并得到深入研究。“声子液体-电子晶体”(PLEC)类材料概念被提出后,就凭借其超低热导率特征而受到了广泛关注。作为典型的PLEC类材料,Cu-S系材料备受关注并得到较为深入的研究,其中以Cu2S和Cu2Se为主,它们都是本征p型半导体材料,具有低的热导率。在结构上,两种半导体随着温度的升高,都会发生结构相变,其中,723 K的α-Cu2S和400 K的β-Cu2Se为立方相,具有很低的热导率。在α-Cu2S中,Cu离子在S原子组成的刚性亚点阵中具有类液体的迁移行为,成为液态亚点阵。液态亚点阵对格波声子的横向传输具有很强的扰动,减少了热传导的横模数目,导致定容比热、声子平均速率和声子平均自由程的减小,使Cu 2S具有很低的热导率。在制备方法上,Cu2-xS和Cu2-xSe均可采用纳米材料常见的合成方法——水热法和前驱体法,这两种合成方法均具有操作简单、成本低、粒径小和可灵活调控的优点。掺杂、复合是改善Cu2-xS和Cu2-xSe性能的常见手段,通过这两种方法改善其电导率或者改变其结构能够得到更低的热导率,从而获得更好的热电性能。如通过在S位上掺杂Te形成Cu 2S 0.52 Te 0.48,此化合物为纳米级马赛克结构,在1000 K时,其ZT值达到2.1。在Se位上掺杂S形成Cu 2Se 0.8 S 0.2,不仅能降低声子的散射速度,还能引入额外的点缺陷散射声子,进一步降低复合块体的热导率,在950 K时,ZT值达到1.65。本文以PLEC类材料中的Cu2S和Cu2Se热电材料为主要对象,简要介绍其结构和性能,概述其常见的制备方法和最近提出的新型合成方法,综述其性能的改善方法及最新研究进展。

关键词：热电材料 PLEC类材料 Cu2-xS Cu2-xSe

换热器结构对TEG-PCM系统的发电性能的影响

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工程热物理学报 2022年第4期43卷 1084-1090页

作者：刘安邦吴子华王元元邹佳朴石峰李奕怀谢华清上海第二工业大学能源与材料学院上海201209 南京理工大学能源与动力工程学院南京210094

通过改善换热器的散热能力增加热电器件(thermoelectric generator,TEG)的冷热两端间的温差是提高基于相变材料(phase change material,PCM)蓄热的热电发电系统(TEG-PCM)的发电性能的关键。本研究在TEG-PCM系统的冷端分别使用了管道型... 详细信息

通过改善换热器的散热能力增加热电器件(thermoelectric generator,TEG)的冷热两端间的温差是提高基于相变材料(phase change material,PCM)蓄热的热电发电系统(TEG-PCM)的发电性能的关键。本研究在TEG-PCM系统的冷端分别使用了管道型、箭头型、W型三种内部结构不同的换热器,研究了换热器结构对TEG-PCM系统的发电性能的影响。结果表明,以W型换热器为代表的内部流道结构复杂、导流翅片数量多的换热器效果最佳,TEG-PCM系统使用W型换热器时在PCM降温过程中的相变阶段获得的电能达到11.16 kJ,与使用管道型和箭头型换热器的两种情况相比分别同比增长了16.86%和13.53%。在周期性循环开启和关闭热源的工况中,使用W型换热器的TEG-PCM系统在降温阶段其发电性能优于同期的TEG系统且输出功率的起伏变化更小。

关键词：热电发电相变材料换热器能源转换

基于最大射频强度判别法的温度传感波长解调研究

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光学学报 2019年第7期39卷 357-362页

作者：朱雨霜桂林朱玉绚上海第二工业大学环境与材料工程学院上海201209 上海第二工业大学计算机与信息工程学院上海201209

针对基于射频非平衡马赫-曾德尔干涉仪的光纤布拉格光栅传感器波长解调系统的特性展开研究,实验测量了由非相干光损耗、器件插损及光纤光栅的反射谱宽引起的系统的输出功率衰减。提出选取某个特定微波频率输出强度,针对一定量的样本观测... 详细信息

针对基于射频非平衡马赫-曾德尔干涉仪的光纤布拉格光栅传感器波长解调系统的特性展开研究,实验测量了由非相干光损耗、器件插损及光纤光栅的反射谱宽引起的系统的输出功率衰减。提出选取某个特定微波频率输出强度,针对一定量的样本观测值,采用最大射频强度判别法进行数据处理的完整方法。实验还通过描绘各频率点输出强度最大值得到该波长解调系统频率响应,以119.96 MHz作为调制频率得到0.1692 dB/℃的传感灵敏度。本实验对于非相干光与微波光子滤波器在光纤传感应用过程中的性能改进与可行性研究具有实际参考意义。

关键词：传感器微波光子学光纤布拉格光栅波长解调最大射频强度

基于表面重建螺旋型铂铱电极的葡萄糖生物传感器

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高等学校化学学报 2017年第7期38卷 1163-1170页

作者：潘帅李崭虹陈杨赵雪伶陈诚朱志刚上海第二工业大学工学部环境与材料工程学院上海201209

通过对螺旋型铂铱电极表面进行化学腐蚀和电化学沉积铂纳米粒子实现电极表面的重建和优化,研究了螺旋型铂铱电极在不同腐蚀时间和电沉积时间下的形貌及对过氧化氢(H2O2)的催化活性.对表面重建的工作电极涂覆氧化酶和半透膜,制备出了铂... 详细信息

通过对螺旋型铂铱电极表面进行化学腐蚀和电化学沉积铂纳米粒子实现电极表面的重建和优化,研究了螺旋型铂铱电极在不同腐蚀时间和电沉积时间下的形貌及对过氧化氢(H2O2)的催化活性.对表面重建的工作电极涂覆氧化酶和半透膜,制备出了铂纳米粒子/葡萄糖氧化酶/环氧聚氨酯酶电极,并将其用作葡萄糖传感器的工作电极.传感器计时电流检测结果表明,表面重建后的酶电极传感器对葡萄糖的检测范围扩大为2~45 mmol/L,优于裸铂铱酶电极传感器,电流响应值和灵敏度得到明显提升,同时传感器还具有良好的稳定性和选择性.

关键词：葡萄糖传感器螺旋型铂铱电极化学腐蚀电化学沉积检测范围

PEDOT∶PSS及其纳米复合材料热电性质的研究进展

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复合材料学报 2023年第2期40卷 649-664页

作者：鲍程鹏周亚杰董岚吴子华李奕怀谢华清王元元上海第二工业大学能源与材料学院上海201209 上海先进热功能材料工程技术研究中心上海201209

近年来,随着能源危机的加剧,可以将热能与电能进行直接转换的热电材料得到了广泛的关注。在众多热电材料体系中,有机无机纳米复合热电材料具有独特优势。相比于无机材料,有机材料成本低、质量轻、机械柔韧性好、热导率较低。添加不同类... 详细信息

近年来,随着能源危机的加剧,可以将热能与电能进行直接转换的热电材料得到了广泛的关注。在众多热电材料体系中,有机无机纳米复合热电材料具有独特优势。相比于无机材料,有机材料成本低、质量轻、机械柔韧性好、热导率较低。添加不同类型的添加材料构成纳米复合材料后,额外引入的声子-界面散射能进一步降低热导率,同时有机无机材料能带不匹配引起的载流子筛选效应进一步提升塞贝克(Seebeck)系数。因此,目前大量工作证明有机无机纳米复合热电材料有潜力获得高的热电优值(Figure of merit,ZT),在微型热电制冷器件、柔性可穿戴发电设备、温度传感器等领域均具有光明的应用前景。本文聚焦聚(3,4-乙烯二氧噻吩)∶聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)热电材料及以其为基底构成的纳米复合材料热电性能的研究工作,综述了提升PEDOT∶PSS热电性能的物理方法、化学试剂改性法等。进一步重点讨论了加入不同类型的无机填料的PEDOT∶PSS基纳米复合材料热电性质的研究进展,并揭示了其热电性能提升的内在机制。

关键词： PEDOT∶PSS 有机热电材料有机无机纳米复合材料热电优值功率因子

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纳米材料模拟酶应用进展

材料工程 2022年第2期50卷 62-72页

作者：吴鹏陈诚赵雪伶林东海上海第二工业大学能源与材料学院上海201209 上海先进热功能材料工程技术研究中心上海201209

天然酶是人体活细胞产生的微量蛋白质,正是由于酶的存在,生物体的日常运行才能有序进行。目前,酶在生物医药、催化和检测等领域有着广泛的应用。然而天然酶存在易失活、稳定性差、合成困难、纯化复杂、价格昂贵等缺点,阻碍了其大规模应... 详细信息

天然酶是人体活细胞产生的微量蛋白质,正是由于酶的存在,生物体的日常运行才能有序进行。目前,酶在生物医药、催化和检测等领域有着广泛的应用。然而天然酶存在易失活、稳定性差、合成困难、纯化复杂、价格昂贵等缺点,阻碍了其大规模应用。近几十年来,纳米材料模拟酶作为新一代人工酶,由于其稳定性高和重复性好等优点,逐渐成为天然酶的替代品。纳米材料模拟酶在许多领域发挥着重要作用,本文重点介绍了纳米材料模拟酶在电化学传感领域检测O_(2)^(·-)和丹参酸,还可以检测谷胱甘肽、葡萄糖、胆固醇以及H_(2)O_(2)等生物小分子,在环境污染防治领域中能够有效检测重金属盐类和农药的含量,纳米模拟酶还能够通过检测特定序列的DNA对癌症、病毒感染等疾病做出提前预防。今后的重点研究方向将聚焦在纳米模拟酶之间的偶联、反应机理研究、优化酶反应环境和解决底物选择性等方面。

关键词：纳米材料模拟酶电化学传感器谷胱甘肽葡萄糖农药重金属

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