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超晶格La-Mg/Y-Ni复合储氢合金晶体结构及性能研究进展

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1204-1214页

作者：张晓杰田晓张颖韩家乐杨艳春塔娜内蒙古师范大学物理与电子信息学院呼和浩特010022 内蒙古师范大学稀土功能新能源储能材料内蒙古自治区工程研究中心呼和浩特010022 内蒙古师范大学功能材料物理与化学自治区重点实验室呼和浩特010022

超晶格La-Mg/Y-Ni复合储氢合金具有放电容量大、能量密度高和成本低等优点,是一种重要的氢能存储和转换材料,目前主要用做镍氢电池负极材料和直接硼氢化物燃料电池阳极催化剂。La-Mg-Ni复合合金最初是在La-Ni基储氢合金的基础上,通过用... 详细信息

超晶格La-Mg/Y-Ni复合储氢合金具有放电容量大、能量密度高和成本低等优点,是一种重要的氢能存储和转换材料,目前主要用做镍氢电池负极材料和直接硼氢化物燃料电池阳极催化剂。La-Mg-Ni复合合金最初是在La-Ni基储氢合金的基础上,通过用部分Mg替代La而发展起来的。由于La-Mg-Ni复合合金中金属Mg熔点、沸点低,易挥发,导致采用常规熔炼法很难制备;同时合金中的Mg在碱性电解液中容易腐蚀、氧化,导致合金的循环稳定性差。为克服La-Mg-Ni复合合金制备困难和循环稳定性差等问题,研究者又在La-Ni基储氢合金的基础上,通过用部分Y替代La开发出了La-Y-Ni合金。La-Mg-Ni和La-Y-Ni复合合金具有非常相似的超晶格结构,均能表现出很好的储氢性能,均属于同一类新型超晶格结构储氢合金。本文对La-Mg/Y-Ni储氢合金近20多年的研究成果进行了梳理。本文首先介绍超晶格La-Mg-Ni和La-Y-Ni复合合金的相结构组成及相结构的演变规律,同时分析了Mg元素和Y元素部分替代La元素分别对La-Mg/Y-Ni合金结构和性能的影响,然后讨论了La-Mg/Y-Ni复合合金中的相结构对合金性能的影响。最后,指出了超晶格La-Mg/Y-Ni复合储氢合金未来所面临的挑战和发展方向。

关键词：储氢材料 La-Mg-Ni复合储氢合金 La-Y-Ni复合储氢合金相结构电化学性能

MnFe_(1-x)Ti_(x)P_(0.77)Ge_(0.23)化合物的结构与磁性

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功能材料 2024年第4期55卷 4135-4141,4178页

作者：王欣宁迪立新伊博乐欧志强哈斯朝鲁李英杰特古斯内蒙古师范大学物理与电子信息学院呼和浩特010022 内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室呼和浩特010022

利用高能球磨法和粉末烧结法制备了MnFe_(1-x)Ti_(x)P_(0.77)Ge_(0.23)(x=0.03,0.04,0.06,0.08,0.09)系列化合物。室温X射线衍射结果表明化合物均呈现Fe_(2)P型六角结构,随着Ti含量的增加,晶格常数a、b减小,晶格常数c增大,晶胞体积有所... 详细信息

利用高能球磨法和粉末烧结法制备了MnFe_(1-x)Ti_(x)P_(0.77)Ge_(0.23)(x=0.03,0.04,0.06,0.08,0.09)系列化合物。室温X射线衍射结果表明化合物均呈现Fe_(2)P型六角结构,随着Ti含量的增加,晶格常数a、b减小,晶格常数c增大,晶胞体积有所增大。变温X射线衍射实验结果表明,MnFe_(0.94)Ti_(0.06)P_(0.77)Ge_(0.23)化合物在305~350 K温度区间内发生铁磁到顺磁的相转变,存在磁弹耦合现象。MnFe_(1-x)Ti_(x)P_(0.77)Ge_(0.23)(x=0.03,0.04,0.06,0.08,0.09)化合物的磁性测量结果表明随着Ti含量增加化合物的居里温度降低,热滞变大,最大等温磁熵变减小。

关键词：磁制冷 X射线衍射变温X射线衍射磁弹耦合居里温度

离子掺杂调控双钙钛矿量子点发光性能的研究进展

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高等学校化学学报 2024年第9期45卷 1-15页

作者：张丽媛王查斯娜胡井香詹传郎内蒙古师范大学化学与环境科学学院先进材料化学与器件内蒙古自治区高等学校重点实验室呼和浩特010022

铅基卤化物钙钛矿发光材料因具有灵活的晶体结构、带隙可调性、缺陷容忍性和高荧光量子产率等优异性能而备受关注.但金属铅的毒性和钙钛矿的稳定性一直是阻碍其商业应用急需解决的问题.因此,需要探索更绿色环保的非铅金属卤化物类钙钛... 详细信息

铅基卤化物钙钛矿发光材料因具有灵活的晶体结构、带隙可调性、缺陷容忍性和高荧光量子产率等优异性能而备受关注.但金属铅的毒性和钙钛矿的稳定性一直是阻碍其商业应用急需解决的问题.因此,需要探索更绿色环保的非铅金属卤化物类钙钛矿发光材料.近年来,通过替换铅离子发展起来的非铅双钙钛矿结构成功实现了低毒性和高稳定性,但由于其是间接带隙或因为宇称禁阻的直接带隙而造成光致发光效率极低.为了解决此问题,研究人员开发了离子掺杂策略,实现了光致发光效率的提升.本文综合评述了非铅双钙钛矿材料的晶体结构和发光性能,归纳了主族金属、稀土金属和过渡金属掺杂对非铅双钙钛矿发光性能的影响及其发光机制.最后,对离子掺杂策略的应用和进一步提升非铅双钙钛矿发光材料的性能进行了总结和展望.

关键词：双钙钛矿量子点离子掺杂光致发光量子效率自陷激子态发光

悬浮液等离子喷涂制备Y_(2)O_(3)涂层及耐等离子刻蚀性

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无机材料学报 2024年第8期39卷 929-936页

作者：马文申喆刘琪高元明白玉李荣星内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室呼和浩特010051 内蒙古自治区稀土新材料及功能涂层工程研究中心呼和浩特010051

随着高端芯片竞争的白热化,Y_(2)O_(3)涂层作为等离子体刻蚀工艺腔的重要组成部分,对其研究逐渐成为科研热点。利用悬浮液等离子喷涂(Suspension Plasma Spraying,SPS)在铝合金表面制备Y_(2)O_(3)涂层,研究了不同工艺参数对涂层的物相... 详细信息

随着高端芯片竞争的白热化,Y_(2)O_(3)涂层作为等离子体刻蚀工艺腔的重要组成部分,对其研究逐渐成为科研热点。利用悬浮液等离子喷涂(Suspension Plasma Spraying,SPS)在铝合金表面制备Y_(2)O_(3)涂层,研究了不同工艺参数对涂层的物相组成、力学性能、显微形貌和介电强度等的影响;在CF4/Ar/O_(2)氟等离子体环境中对Y_(2)O_(3)涂层分别刻蚀30、60、120 min后,分析了Y2O3涂层微观孔隙率对刻蚀速率的影响。最优工艺1(喷涂距离80 mm、送液速率35 mL/min、雾化气流速15 L/min、横向移枪速率700 mm/s、纵向移动步进1 mm/step)制备的Y2O3涂层的显微硬度为(3.78±0.36)GPa,孔隙率为(2.35±0.24)%,结合强度为(36.0±3.6)MPa,介电强度为(29.74±2.01)kV/mm。在CF4/Ar/O_(2)组成的混合等离子气体中,Y_(2)O_(3)涂层发生物理和化学反应,Ar+对涂层强烈冲击、轰击诱导,使表面化学键断裂;CF_(2)^(*)和F^(*)使Y_(2)O_(3)不断被刻蚀,生成的YF3附着在涂层表面;同时Ar+不断对涂层表面进行物理冲击,去除YF3层,少量残余在涂层表面的YF3被氧化形成了YOF,最终导致涂层刻蚀率低至(11.48±5.21)nm/min。高致密性、低孔隙率、高均匀性的Y_(2)O_(3)涂层可以有效提高零件的耐等离子刻蚀性能,对半导体工业具有重要意义。

关键词：悬浮液等离子喷涂 Y_(2)O_(3)涂层孔隙率耐等离子刻蚀性

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塑晶材料及其压卡效应研究发展与展望

材料导报 2024年第5期38卷 272-279页

作者：范晓燕赵雪婷欧志强内蒙古师范大学物理与电子信息学院呼和浩特010022 中国科学院金属研究所沈阳110016 内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室呼和浩特010022

随着世界经济的快速发展,以及全球变暖导致的气候问题日益加重,制冷技术对现代社会的影响越来越深入。全氯氟烃(CFCs)和含氢氯氟烃(HCFCs)类氟利昂制冷剂在常规的气体压缩制冷技术中一直占据主要地位,但这一类制冷剂的使用会加剧全球的... 详细信息

随着世界经济的快速发展,以及全球变暖导致的气候问题日益加重,制冷技术对现代社会的影响越来越深入。全氯氟烃(CFCs)和含氢氯氟烃(HCFCs)类氟利昂制冷剂在常规的气体压缩制冷技术中一直占据主要地位,但这一类制冷剂的使用会加剧全球的温室效应。为了实现全球碳中和,寻求高效环保的制冷方案成为科学家们的重点研究方向,而基于外场诱导的固态相变技术就提供了一种很有前景的方案,其中压卡效应备受关注。近年来,科学家们相继在一系列被称为塑晶的材料中发现了庞压卡效应,其熵变比传统的固态相变制冷材料高一个数量级。在此之后,科研界对塑晶材料压卡效应的研究逐渐增多,并不断探寻出新的具有优异性能的塑晶材料作为压卡制冷技术的工质。这极大地促进了压卡制冷技术的发展,为未来实现绿色环保的高效制冷技术提供了更多可能性。本文将简单解释塑晶压卡效应的物理机制,对C_(5)H_(12)O_(2)(NPG)、(NH_(2))C(CH_(2)OH)_(3)(TRIS)以及碳硼烷等几种典型的塑晶材料在压卡效应上的综合表现进行陈述和对比,并对塑晶压卡效应在新型固态制冷技术中的应用进行展望。

关键词：固态相变庞压卡效应压卡效应制冷技术塑晶材料

MgSc合金α相和β相中空位扩散性质的计算研究

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中国有色金属学报 2024年

作者：邰兴安丁美玲武晓霞那日苏内蒙古师范大学物理与电子信息学院现代物理研究中心内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室

镁钪合金是迄今为止最轻的形状记忆合金，在航空航天、汽车工业和医疗等领域有广泛的应用前景。采用特殊准随机结构结合第一性原理计算方法，计算了α、β相Mg1-xScx（x=0.2， 0.3， 0.5， 0.7）合金中空位形成能和迁移能。结果表明，... 详细信息

镁钪合金是迄今为止最轻的形状记忆合金，在航空航天、汽车工业和医疗等领域有广泛的应用前景。采用特殊准随机结构结合第一性原理计算方法，计算了α、β相Mg1-xScx（x=0.2， 0.3， 0.5， 0.7）合金中空位形成能和迁移能。结果表明，在相同组分合金中，空位第一近邻Sc原子数的变化对α相MgSc合金单空位形成能影响较大，而对β相的影响较小。随着合金中Sc含量的增加，空位形成能范围显著增大，表明Sc掺杂使合金更难于形成空位。在不同组分MgSc合金中，Sc空位迁移能均大于Mg空位迁移能，表明原子的扩散主要通过Mg原子完成，并且Mg原子在β相中的空位迁移能低于α相，意味着经过相同的时效处理后，MgSc合金中有序化过程可能更容易在β相中发生。

关键词： MgSc合金空位空位形成能空位迁移能第一性原理计算

含膦多孔有机聚合物负载氧化镁的制备及其CO_(2)吸附性能

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洁净煤技术 2024年第4期30卷 146-156页

作者：田甜张学奇王玉清于戈文丁健赫文秀内蒙古科技大学化学与化工学院碳捕集与高效利用实验室内蒙古自治区包头014010 内蒙古科技大学内蒙古自治区煤化工与煤炭综合利用重点实验室内蒙古自治区包头014010

MgO吸附剂因其成本低廉、来源广泛、再生能耗低等优势在CO_(2)吸附领域应用广泛,但比表面积低限制了其吸附性能。以高表面积、多级孔结构的含膦多孔有机聚合物POL-PPH_(3)为载体,采用浸渍煅烧法和超声煅烧法制备得到POL-PPH_(3)负载的Mg... 详细信息

MgO吸附剂因其成本低廉、来源广泛、再生能耗低等优势在CO_(2)吸附领域应用广泛,但比表面积低限制了其吸附性能。以高表面积、多级孔结构的含膦多孔有机聚合物POL-PPH_(3)为载体,采用浸渍煅烧法和超声煅烧法制备得到POL-PPH_(3)负载的MgO吸附剂(MgO/POL-PPH_(3)),用于CO_(2)捕集。探究制备方法、煅烧温度、煅烧时间等制备条件对MgO/POL-PPH_(3)吸附剂上CO_(2)吸附性能的影响。研究发现,浸渍煅烧法优于超声煅烧法,且随着煅烧温度和煅烧时间增加,MgO/POL-PPH_(3)样品上CO_(2)吸附容量逐渐降低。采用浸渍煅烧法,煅烧温度300℃,煅烧时间1 h时,MgO/POL-PPH_(3)-300-1吸附剂上获得最优CO_(2)吸附量,达0.55 mmol/g。在组成为12%CO_(2),其余为氮气的模拟烟道气中,MgO/POL-PPH_(3)-300-1吸附剂上CO_(2)吸附容量达0.02 mmol/g,200℃吸附60 min,370℃脱附15 min条件下,该吸附剂稳定循环使用5次后,CO_(2)吸附容量仍保持不变。结合N 2物理吸附、热重、FT-IR、XRD、SEM-EDX等表征手段,阐明MgO/POL-PPH_(3)吸附剂上吸附CO_(2)的构效关系。动力学模型分析表明采用浸渍煅烧法不同煅烧温度下获得的3种吸附剂上CO_(2)吸附以物理吸附为主,而不同煅烧时间下获得的3种吸附剂包括MgO/POL-PPH_(3)-300-1吸附剂上CO_(2)吸附行为以化学吸附为主。高比表面积及多级孔道结构有利于暴露更多的活性位点及CO_(2)传输与扩散,进而增大MgO/POL-PPH_(3)吸附剂的CO_(2)吸附容量。MgO在载体上高度分散也有利于增强与CO_(2)的接触,以加快CO_(2)吸附速率。

关键词：含膦多孔有机聚合物 MgO吸附剂 CO_(2)捕集 CO_(2)吸附动力学

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直接硼氢化物燃料电池用非贵金属钴基阳极催化剂的研究进展

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化工新型材料 2024年

作者：韩家乐田晓张颖张晓杰高媛媛聂丹虹内蒙古师范大学物理与电子信息学院内蒙古师范大学稀土功能新能源储能材料内蒙古自治区工程研究中心内蒙古师范大学功能材料物理与化学自治区重点实验室

直接硼氢化物燃料电池（DBFC）是一种将存储在硼氢化物中的化学能（氢能）在阳极催化剂作用下直接转化为电能的新型氢燃料电池。由于该类电池具有理论电池电压高、能量密度大、绿色清洁及便于携带等优点而备受研究者的青睐。DBFC的阳极... 详细信息

直接硼氢化物燃料电池（DBFC）是一种将存储在硼氢化物中的化学能（氢能）在阳极催化剂作用下直接转化为电能的新型氢燃料电池。由于该类电池具有理论电池电压高、能量密度大、绿色清洁及便于携带等优点而备受研究者的青睐。DBFC的阳极催化剂是决定电池性能的关键因素。以往阳极催化剂多采用贵金属及其合金。贵金属催化剂具有优越的催化活性和稳定性，但贵金属资源有限且成本高。为降低成本、扩大应用范围，近年来研究人员开始寻找非贵金属催化剂。Co基催化剂是一类非贵金属催化剂，因其活性高、比贵金属便宜等优点而受到研究者的重视。从Co基催化剂的种类、制备方法和性能角度出发，对近几十年来Co基催化剂的研究成果进行分析、梳理。同时对Co基催化剂今后的发展进行展望。

关键词：直接硼氢化物燃料电池阳极催化剂 Co基催化剂电催化性能水解反应

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两种合成施氏矿物对Sb(Ⅲ)的吸附特性

农业环境科学学报 2024年

作者：宋文杰都达古拉谢志磊李浩李智超何江内蒙古大学创业学院内蒙古自治区生态环境督察技术支持中心内蒙古自治区环境监测总站内蒙古大学生态与环境学院

为探究不同化学合成方法制备的施氏矿物（Schwertmannite， SCH）对Sb（Ⅲ）的吸附性能差异，本实验制备了两种SCH(H2O2法制备的H-SCH和KMnO4法制备的M-SCH)，以两种SCH对Sb（Ⅲ）的吸附性能研究为主线，开展了吸附动力学及热力学研究... 详细信息

为探究不同化学合成方法制备的施氏矿物（Schwertmannite， SCH）对Sb（Ⅲ）的吸附性能差异，本实验制备了两种SCH(H2O2法制备的H-SCH和KMnO4法制备的M-SCH)，以两种SCH对Sb（Ⅲ）的吸附性能研究为主线，开展了吸附动力学及热力学研究，结合铁还原菌（Iron-reducing bacteria， FeRB）、硫酸盐还原菌（Sulfate-reducing bacteria， SRB）以及共存As、Cr、溶解性有机质（Dissolved organic matter， DOM）对SCH吸附Sb（Ⅲ）的影响研究，揭示了不同化学法合成的SCH对Sb（Ⅲ）吸附的差异性机制。结果表明，KMnO4法主要是通过增加M-SCH比表面积和孔隙度的方式增强了SCH对Sb（III）的物理吸附能力。本实验认为物理吸附和化学吸附均在H-SCH和M-SCH吸附Sb（III）的过程中发挥着重要作用，在两种SCH吸附Sb（III）的过程中，部分Sb（III）会在SCH表面被Fe（III）氧化为Sb（V），SCH主要通过表面-OH络合的方式吸附Sb（III），通过表面-OH络合及SO42-离子交换的方式吸附Sb（V）。富里酸（Fulvic acid， FA），FeRB和SRB的存在均会抑制两种SCH对Sb（III）的吸附，FA和FeRB还原产生的Fe（II）以及SRB还原产生的S2-均会抑制Sb（III）在SCH表面的氧化，从而使得两种SCH对Sb（III）的吸附能力下降。共存As（III）和Cr（VI）会抑制两种SCH对Sb（III）的吸附，As（III）和Cr（VI）会与Sb（III）竞争SCH中的吸附位点。但随着Cr（VI）浓度升高，会有更多的Sb（III）被Cr（VI）氧化成Sb（V），相较于Sb（III），Sb（V）更易被SCH吸附，使得Cr（VI）对SCH吸附Sb（III）的抑制作用不升反降。

关键词：施氏矿物锑吸附特性环境因子表征