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聚硅氮烷/MoS_(2)高温自润滑涂层的制备及性能研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第6期44卷 752-762页

作者：李谋吉杨武芳汤洁马正峰王睿麻拴红于波周峰中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

高温固体自润滑涂层因具有优异的摩擦学性能和极好的附着力,已被广泛应用于航空、航天等领域.本文中采用陶瓷前驱体聚硅氮烷为粘接剂,MoS_(2)为润滑填料制备了1种新型的宽温域减摩抗磨涂层.系统探究了各因素对涂层摩擦学性能的影响,并... 详细信息

高温固体自润滑涂层因具有优异的摩擦学性能和极好的附着力,已被广泛应用于航空、航天等领域.本文中采用陶瓷前驱体聚硅氮烷为粘接剂,MoS_(2)为润滑填料制备了1种新型的宽温域减摩抗磨涂层.系统探究了各因素对涂层摩擦学性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和Raman等表征分析涂层的微观组织、物相组成及磨损机理.结果表明:聚硅氮烷/MoS_(2)涂层不仅和基底结合力强,且在25~300℃较宽温域范围内具有优异的减摩抗磨性能.其中300℃热处理的涂层在200℃、9 N及90 r/min的测试条件下具有最佳润滑性能:平均摩擦系数为0.05,磨损率为7.6×10^(-5)mm^(3)/(N·m).涂层在中高温下体现出优异的润滑和耐磨性能,这主要得益于MoS_(2)特殊层状结构和弱的剪切应力以及高硬度无机非晶态陶瓷相SiOC的形成.该涂层的成功制备有望为高温工况下服役的零部件表面润滑防护提供理论依据及数据支持.

关键词：聚硅氮烷二硫化钼宽温域高温润滑耐磨涂层

经由N-硼基酰胺中间体的酰胺高效转化合成腈类化合物

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有机化学 2024年第2期44卷 638-643页

作者：李洋董亚楠李跃辉中国科学院兰州化学物理研究所苏州实验室羰基合成与选择氧化国家重点实验室兰州730000 中国科学院大学北京100049

以HBpin为硼基化试剂和脱氧剂,以CsF为催化剂实现了伯酰胺的脱水转化,以良好到优秀的产率制备了多种腈类化合物.该方法操作简便,克级放大实验目标产物的产率为96%,且催化体系对多种官能团,如卤素、三氟甲基、杂环和氨基等表现出良好的... 详细信息

以HBpin为硼基化试剂和脱氧剂,以CsF为催化剂实现了伯酰胺的脱水转化,以良好到优秀的产率制备了多种腈类化合物.该方法操作简便,克级放大实验目标产物的产率为96%,且催化体系对多种官能团,如卤素、三氟甲基、杂环和氨基等表现出良好的兼容性,结果表明该方法具有较好的应用潜力.机理研究表明原位生成N-硼基酰胺中间体和氢气释放是反应顺利发生的关键,生成热力学稳定的硼酸酐和腈类产物是这个形式上的酰胺脱水反应的驱动力.

关键词：氟化铯催化伯酰胺腈硼烷

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磁约束聚变堆中的润滑研究

摩擦学学报（中英文） 2024年第3期44卷 421-436页

作者：张瑞张弘柴利强王鹏中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

核聚变反应可以提供近乎无限的能源,且是1种安全清洁的方式.磁约束核聚变通过强磁场约束高温高密度氘氚等离子体放电发生聚变反应产生能源,其装备结构复杂且服役环境恶劣.服役于磁约束聚变装置中的活动部件使用的润滑材料不仅面临着摩... 详细信息

核聚变反应可以提供近乎无限的能源,且是1种安全清洁的方式.磁约束核聚变通过强磁场约束高温高密度氘氚等离子体放电发生聚变反应产生能源,其装备结构复杂且服役环境恶劣.服役于磁约束聚变装置中的活动部件使用的润滑材料不仅面临着摩擦磨损还要承受聚变装置高低温、真空以及辐射环境.本文中系统地总结了磁约束聚变装置发展过程中真空室、超导磁场、离子回旋加热系统和遥操作系统等各个部件面临的润滑挑战以及解决方案,并对未来商用磁约束聚变堆所需润滑材料与技术进行了展望.

关键词：聚变堆辐照结构遥操润滑

镍铁氢氧化物-磷化钴复合电极电催化分解水研究

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无机材料学报 2024年第4期39卷 374-382,I0003-I0006页

作者：杨博吕功煊马建泰中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室兰州730000 中国科学院大学北京100049 兰州大学化学化工学院兰州730000

本研究采用水热-磷化-电化学沉积法在磷化钴表面构筑了金属氢氧化物层,制备了NiFeOH/CoP/NF复合电极,考察了复合电极电解水制氢的性能。在1.0 mol/L的KOH介质中,NiFeOH/CoP/NF复合电极表现出良好的催化电解水性能。在电流密度为100 mA/c... 详细信息

本研究采用水热-磷化-电化学沉积法在磷化钴表面构筑了金属氢氧化物层,制备了NiFeOH/CoP/NF复合电极,考察了复合电极电解水制氢的性能。在1.0 mol/L的KOH介质中,NiFeOH/CoP/NF复合电极表现出良好的催化电解水性能。在电流密度为100 mA/cm^(2)时,NiFeOH/CoP/NF复合电极电催化析氢(HER)和析氧反应(OER)所需的过电势分别为141和372 mV。在电流密度为10 mA/cm^(2)时,NiFeOH/CoP/NF同时用作阴极和阳极电解水所需电压仅为1.61 V。NiFeOH保护层增强了CoP在电解水反应中的活性和稳定性,NiFeOH/CoP/NF复合电极在恒电流电解中表现出高的HER和OER稳定性,活性可维持60000 s,性能未见明显衰减。将NiFeOH/CoP/NF两电极电解池与GaAs太阳能电池组成光伏-电解水系统,该系统在100 mW/cm^(2)模拟光照条件下,太阳能至氢能转化效率达到18.0%,并可稳定运行200 h。

关键词：磷化钴金属氢氧化物保护层电催化水分解稳定性

缓蚀型润滑防腐功能涂层的制备及防护机制研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第2期44卷 129-142页

作者：陈明锴陈磊马彦军赵志成李凤英张定军周惠娣陈建敏兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050 中国科学院兰州化学物理研究所中国科学院材料磨损与防护重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

磨损与腐蚀的耦合作用会加剧高端装备关键运动部件的损伤失效,导致其服役寿命大幅缩减.本文中基于铬酸锶(SrCrO_(4))的缓蚀特性及聚四氟乙烯(PTFE)的低表面能和低剪切特性,结合综合性能优异的酚醛环氧树脂制备了兼具良好耐腐蚀和摩擦学... 详细信息

磨损与腐蚀的耦合作用会加剧高端装备关键运动部件的损伤失效,导致其服役寿命大幅缩减.本文中基于铬酸锶(SrCrO_(4))的缓蚀特性及聚四氟乙烯(PTFE)的低表面能和低剪切特性,结合综合性能优异的酚醛环氧树脂制备了兼具良好耐腐蚀和摩擦学性能的铬酸锶/聚四氟乙烯/酚醛环氧(SrCrO_(4)/PTFE/EPN)功能一体化复合涂层.采用摩擦磨损试验、电化学阻抗谱和极化曲线研究了SrCrO_(4)、PTFE及腐蚀摩擦介质对复合涂层的摩擦学性能和抗电化学腐蚀性能的影响,重点研究了SrCrO_(4)在酚醛环氧涂层中的缓蚀防护机理.结果表明:SrCrO_(4)缓蚀作用下基材界面发生化学反应,产生了缓蚀钝化层,能够有效提高涂层的耐腐蚀性能.尤其SrCrO_(4)添加量为树脂质量的4%时,钝化效果最佳,低频阻抗模量值和腐蚀电流密度分别为1.06×10^(11)Ω·cm^(2)和0.28×10^(-10)A/cm^(2);PTFE的引入不仅将涂层由亲水性转变为疏水性,进一步提升了涂层的屏蔽阻隔特性,使涂层被电解质溶液浸入的时间滞后了10倍,而且使涂层的摩擦学性能明显提升,相较酚醛环氧涂层摩擦系数降低约73.90%,耐磨损性能提高3.2倍;在质量分数为3.5%NaCl溶液的腐蚀介质条件下,SrCrO_(4)/PTFE/EPN复合涂层表现出更低的摩擦系数,且能够在摩擦副接触界面形成钝化防护膜,该钝化膜主要以Fe和Cr氧化物、氢氧化物或结晶水化物的形式存在,从而有效抑制对偶面由于腐蚀而产生的磨损.

关键词：缓蚀作用功能一体化钝化膜耐腐蚀性能摩擦学性能

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可见光诱导的烯烃碳-碳双键断裂羧基化反应

有机化学 2024年第4期44卷 1377-1378页

作者：吴洋夏纪宝中国科学院兰州化学物理研究所、羰基合成与选择氧化国家重点实验室兰州730000 中国科学院大学北京100049

烯烃是简单易得的一类有机分子,可从石油和可再生资源中大量获得,广泛应用于农化、制药和有机材料等领域.烯烃碳-碳双键的裂解官能团化反应是有机合成的重要策略,例如烯烃复分解反应、臭氧氧化反应等,通过双键断裂反应可以得到有用的官... 详细信息

烯烃是简单易得的一类有机分子,可从石油和可再生资源中大量获得,广泛应用于农化、制药和有机材料等领域.烯烃碳-碳双键的裂解官能团化反应是有机合成的重要策略,例如烯烃复分解反应、臭氧氧化反应等,通过双键断裂反应可以得到有用的官能团化产物.

关键词：烯烃复分解反应断裂反应有机合成有机材料官能团化可再生资源有机分子臭氧氧化

全球极端降水对不同外强迫的敏感性响应:基于PDRMIP模拟试验

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科学通报 2024年第15期69卷 2093-2106页

作者：武洁石正国解小宁杨永恒刘方圆中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710061 中国科学院大学北京100049 西安交通大学全球环境变化研究院西安710049 中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000

全球增暖背景下极端降水变化受到了温室气体、太阳辐射、气溶胶等自然与人为强迫因素的共同影响.本文基于“降水驱动与响应模式间比较计划”(A Precipitation Driver and Response Model Intercomparison Project,PDRMIP)提供的9个全球... 详细信息

全球增暖背景下极端降水变化受到了温室气体、太阳辐射、气溶胶等自然与人为强迫因素的共同影响.本文基于“降水驱动与响应模式间比较计划”(A Precipitation Driver and Response Model Intercomparison Project,PDRMIP)提供的9个全球气候模式模拟的针对5种不同因子(加倍二氧化碳、增加2%的太阳辐射、10倍黑碳、5倍硫酸盐、3倍甲烷)高强迫情景下的理想试验,利用气候变化检测和指数专家组(Expert Team on Climate Change Detection and Indices,ETCCDI)定义的4个降水指数,详细分析了不同外部强迫因子作用下全球极端降水的响应.结果表明,相比于平均降水,在5种强迫因子作用下极端降水指数均表现出更大的变化.与加倍二氧化碳相比,增加2%的太阳辐射、5倍硫酸盐气溶胶和3倍甲烷强迫下全球极端降水对温度变化的响应更加强烈,而10倍黑碳气溶胶强迫下的降水变化则表现出较强的模式间差异.在加倍二氧化碳、增加2%的太阳辐射和3倍甲烷强迫下,极端降水的变化表现相似的纬向分布特征,最强的降水响应出现在赤道地区;10倍黑碳、5倍硫酸盐气溶胶强迫下则表现出明显的南北半球差异.水汽收支诊断结果揭示了在高强迫情景下,二氧化碳、太阳辐射和甲烷强迫下热带地区更强烈的降水变化主要与热力作用有关,而动力作用可能是导致黑碳、硫酸盐气溶胶强迫下降水变化的主要原因.

关键词：极端降水敏感性 PDRMIP 气候强迫

磷化镍修饰磷掺杂氧化镓可见光催化水分解产氢

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无机化学学报 2024年第4期40卷 736-750页

以Ga_(2)O_(3)半导体为前驱体,用浸渍加低温磷化法制备了P掺杂Ga_(2)O_(3)表面修饰Ni_(2)P光催化剂(x-Ni_(2)P/Ga_(2)O_(3)-P_(y),x代表Ni^(2+)和Ga_(2)O_(3)的物质的量之比,y代表NaH_(2)PO·H_(2)O与Ga_(2)O_(3)的物质的量之比)。5%-Ni_(2)P/Ga_(2)O_(3)-P_(6)催化剂展现出在纯水中光催化析氢的高活性,在430 nm光照下的光量子效率为0.22%。机理研究结果表明Ni_(2)P修饰和P掺杂扩展了催化剂的光响应范围,同时提升了载流子分离迁移效率,其长周期光催化反应稳定性明显优于未磷化催化剂。

关键词：氧化镓磷掺杂磷化镍光催化产氢

氮流量对六方氮化硼(hBN)薄膜结构和力学性能的影响

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表面技术 2024年第5期53卷 52-59页

作者：张丽红张斌高凯雄于元烈唐宏亮张俊彦中国科学院兰州化学物理研究所材料磨损与防护重点实验室兰州730000 中国科学院大学化学工程学院北京100049 上海航天控制技术研究所上海201109

目的研究磁控溅射过程氮气(N_(2))流量对六方氮化硼(hBN)薄膜结构和力学性能的影响,为设计新型结构hBN薄膜提供新思路。方法利用中频电源磁控溅射硼靶,调节不同N_(2)流量(6、12、18、24、30、36 mL/min),沉积4 h后得到hBN薄膜,使用表征... 详细信息

目的研究磁控溅射过程氮气(N_(2))流量对六方氮化硼(hBN)薄膜结构和力学性能的影响,为设计新型结构hBN薄膜提供新思路。方法利用中频电源磁控溅射硼靶,调节不同N_(2)流量(6、12、18、24、30、36 mL/min),沉积4 h后得到hBN薄膜,使用表征工具分析N_(2)流量对hBN薄膜的组成、微观结构、表面形貌以及力学性能的影响。最后使用透射电子显微镜和选区电子衍射对所制备薄膜的纳米晶粒尺寸和晶体点阵结构进行分析。结果XRD结果显示,薄膜物相主要为hBN。XPS结果说明,所制备薄膜为富硼hBN薄膜。薄膜的硬度和弹性模量随N_(2)引入量的增加呈现先下降、后上升的趋势,最大硬度可达7.21 GPa,对应弹性模量为116.78 GPa。薄膜最低的硬度值为1.2 GPa,弹性模量为32.68 GPa。薄膜弹性破坏应变(H/E*)和塑性变形抗力(H3/E*2)随N_(2)引入量的增加也呈现先上升、后下降的趋势,硬度最高薄膜对应的H/E*值为6.414×10^(-2),H3/E*2值为29.27×10^(-3)GPa,最低硬度值对应的H/E*值为3.819×10^(-2),H3/E*2值为1.77×10^(-3)GPa。透射结果显示,当N_(2)引入量从6 mL/min逐渐增加到36 mL/min时,薄膜微观结构由结晶较差的卷曲结构过渡到局部纳米晶结构,最后形成结晶性较好的卷曲结构,并再次证明所制备薄膜为hBN。结论在中频磁控溅射沉积hBN薄膜时,通过调整N_(2)流量可以有效调节薄膜的特殊组成,使结构发生转变,进而影响薄膜的力学性能。

关键词： hBN薄膜 B靶 N_(2)流量力学性能卷曲结构