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磷化MXene/聚吡咯水凝胶制备及其在微生物燃料电池中的应用

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环境工程技术学报 2025年

作者：杨洋张智淇曹洲陈野北京低碳清洁能源研究院哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院国能龙源环保有限公司

微生物燃料电池阳极材料的导电性、亲水性、生物相容性等特性会影响微生物的附着、生长、代谢以及细胞外电子转移，进而直接影响微生物燃料电池的各项重要性能。通过化学氧化法制备了具有三维结构的多孔MXene-聚吡咯（MXene/PPy）水凝... 详细信息

微生物燃料电池阳极材料的导电性、亲水性、生物相容性等特性会影响微生物的附着、生长、代谢以及细胞外电子转移，进而直接影响微生物燃料电池的各项重要性能。通过化学氧化法制备了具有三维结构的多孔MXene-聚吡咯（MXene/PPy）水凝胶，采用NaH2PO2退火对制备的MXene/PPy水凝胶进行了磷化改性，并以改性前后的水凝胶材料作为阳极，研究其电化学性能以及其组装的微生物燃料电池的性能。结果表明：多孔MXene/PPy水凝胶具有良好的电化学性能，而磷化改性可以使MXene暴露更多反应位点，电化学性能进一步提升。其中以特定磷化程度(NaH2PO2加入量为0.005 g/mL)的MXene-聚吡咯水凝胶P-MXene/PPy-5作为电极材料时，面积比电容和交换电流密度分别提高至948.55 F/m2和0.73 mA/cm2，而电荷转移阻抗下降至6.84 Ω；其组装的微生物燃料电池与非磷化阳极微生物燃料电池相比，最大输出功率密度提升了49.62%，达7.87 W/m3，阳极蛋白质含量提升了37.53%，达59.07 mg/cm2。研究结果为未来开发更高性能的微生物燃料电池提供了思路。

关键词：微生物燃料电池二维过渡金属碳化物(MXene) 聚吡咯(PPy) 磷化水凝胶

基于2种算法联用构建电子烟烟液中烟碱含量快检的近红外模型

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分析试验室 2025年

作者：陈丹邓惠敏龙杰李长昱李郸孙浩巍张轲李明王春琼陈黎云南省烟草质量监督检测站北京大学材料科学与工程学院国家烟草质量监督检验中心云南瑞升烟草技术(集团)有限公司中国烟草总公司郑州烟草研究院

为提高电子烟烟液中烟碱含量傅里叶变换近红外（FT-NIR）预测模型的准确性，将光谱数据采用标准正态变量变换（SNV）算法预处理后，分别采用蒙特卡洛无信息变量消除法（MC-UVE）、遗传算法（GA）以及2种算法联用（MC-UVE-GA和GA-MC-UVE... 详细信息

为提高电子烟烟液中烟碱含量傅里叶变换近红外（FT-NIR）预测模型的准确性，将光谱数据采用标准正态变量变换（SNV）算法预处理后，分别采用蒙特卡洛无信息变量消除法（MC-UVE）、遗传算法（GA）以及2种算法联用（MC-UVE-GA和GA-MC-UVE）选择波数变量，并基于筛选后的变量建立了偏最小二乘（PLS）回归模型。对比不同算法的预测效果，2种算法联用后所建模型的预测均方根误差（RMSEP）更低，且校正均方根误差（RMSEC）更接近于预测均方根误差（RMSEP），过拟合风险小，最优的GA和MC-UVE联用偏最小二乘（GA-MC-UVE-PLS）回归模型所用波数变量为50个，仅占全谱的3.2%，其交叉验证决定系数(RCV2)从全谱时的0.991提高到了0.994，交叉验证均方根误差（RMSECV）和预测均方根误差（RMSEP）从全谱时的0.810和0.836分别降低至0.690和0.698。通过MC-UVE和GA算法的联用，能在初选变量基础上再精选出更少、更有效的变量，有效提高模型的预测精度和泛化能力。

关键词：近红外光谱蒙特卡洛无信息变量消除法遗传算法电子烟烟液烟碱

HMFI分子筛Bronsted酸性位点与碱性分子的作用机制

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原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 1-7页

作者：郑健秦康秦玉才宋丽娟中石化石油化工科学研究院有限公司北京100083 辽宁石油化工大学辽宁省石油化工催化科学与技术重点实验室抚顺113001

采用密度泛函理论(DFT)方法,以单铝、双铝和三铝酸性位点HMFI分子筛为模型分子筛,计算去质子化能考察HMFI分子筛的本征酸性,以NH_(3)分子作为模型分子,计算NH_(3)分子在HMFI分子筛中的吸附能与去质子化能进行关联性分析,并进一步考察NH_... 详细信息

采用密度泛函理论(DFT)方法,以单铝、双铝和三铝酸性位点HMFI分子筛为模型分子筛,计算去质子化能考察HMFI分子筛的本征酸性,以NH_(3)分子作为模型分子,计算NH_(3)分子在HMFI分子筛中的吸附能与去质子化能进行关联性分析,并进一步考察NH_(3)分子与HMFI分子筛的作用机制.研究表明分子筛Bronsted酸(简称B酸)强度与B酸数量没有强相关性,在考虑B酸位数量的同时须考虑B酸位的分布.酸性位点数量和分布的差异均可以调控NH_(3)分子的吸附构象,并且可以通过调节HMFI分子筛孔道对分子施加相互作用的模式,解析分子的结构和电子性质,精准调控分子的进一步转化.此项工作可以为未来高效多孔材料有效物种活性位的构建提供新思路.

关键词：密度泛函理论 HMFI分子筛 Bronsted酸性质吸附性能

不同TiO_(2)和Nb_(2)O_(5)含量对BaO-SrO-PbO-TiO_(2)-Nb_(2)O_(5)-SiO_(2)玻璃陶瓷介电性能的影响

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稀有金属 2024年第10期48卷 1502-1509页

作者：陈均优张庆猛周敏赵艳芸有研工程技术研究院有限公司先进电子材料事业部北京100088

使用熔融-快冷-可控结晶技术,制备出了不同TiO_(2)和Nb_(2)O_(5)含量的Ba O-Sr O-Pb O-TiO_(2)-SiO_(2)-Nb_(2)O_(5)纳米复合介电材料,并对其介电性能进行了研究。结果表明:800℃结晶处理后的样品析出了烧绿石结构Pb_(2)Nb_(2)O_(7)相... 详细信息

使用熔融-快冷-可控结晶技术,制备出了不同TiO_(2)和Nb_(2)O_(5)含量的Ba O-Sr O-Pb O-TiO_(2)-SiO_(2)-Nb_(2)O_(5)纳米复合介电材料,并对其介电性能进行了研究。结果表明:800℃结晶处理后的样品析出了烧绿石结构Pb_(2)Nb_(2)O_(7)相、钨青铜结构(Ba,Sr,Pb)Nb_(2)O_(6)相和钙钛矿结构(Sr,Pb)TiO_(3)相,其中Pb_(2)Nb_(2)O_(7)相衍射峰强度随TiO_(2)/Nb_(2)O_(5)比例的上升而增强;900和1000℃结晶处理后,TiO_(2)含量较多的样品中依然存在Pb_(2)Nb_(2)O_(7)相,且衍射峰强度随结晶处理温度的上升而下降。微观结构分析结果显示在1000℃结晶处理后,所有样品的晶体颗粒近似球形。通过对Ba O-Sr O-Pb O-TiO_(2)-SiO_(2)-Nb_(2)O_(5)体系中TiO_(2)与Nb_(2)O_(5)含量的调整,获得了介电性能突出的玻璃陶瓷样品,TiO_(2)含量为12%,Nb_(2)O_(5)含量为24%的玻璃陶瓷样品获得了最大介电常数(~1310),同时介电损耗维持在0.0093的较低水平,作为高压陶瓷电容器介质展现出了良好的应用前景。

关键词：玻璃陶瓷介电性能高介电常数低介电损耗

L80钢在高气速湿气环境中冲蚀--腐蚀行为的环路实验

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工程科学学报 2018年第9期40卷 1091-1098页

作者：刘国璋祝郦伟李大朋王贝胡家元贾巧燕张雷路民旭北京科技大学新材料技术研究院北京100083 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014 安科工程技术研究院北京100083

利用高温高压湿气环路研究了L80钢在高气相流速湿气环境中的腐蚀-冲蚀行为.利用腐蚀失重法测试了L80挂片在气速30 m·s-1,含水率0.0007%,CO2分压0.5 MPa及55℃的工况下,分别在不同的腐蚀周期下的腐蚀速率.利用激光共聚焦显微镜对试样表... 详细信息

利用高温高压湿气环路研究了L80钢在高气相流速湿气环境中的腐蚀-冲蚀行为.利用腐蚀失重法测试了L80挂片在气速30 m·s-1,含水率0.0007%,CO2分压0.5 MPa及55℃的工况下,分别在不同的腐蚀周期下的腐蚀速率.利用激光共聚焦显微镜对试样表面形貌进行了观察,利用扫描电子显微镜对腐蚀产物形貌进行观察,利用X射线衍射及能谱仪对腐蚀产物组成进行了分析.结果表明,L80钢在高气相流速湿气环境下腐蚀失重严重,腐蚀后试样表面出现大量的微小蚀坑,随着实验周期的延长蚀坑会不断长大.该工况下产生的腐蚀产物主要成分为Fe3C和Fe CO3.

关键词：碳钢环路高气速湿气局部腐蚀

Co含量对金刚石-WC-Co复合材料耐磨性的影响

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稀有金属材料与工程 2022年第10期51卷 3835-3842页

作者：李开深曹瑞军谢兴铖史植广有研科技集团有限公司智能传感功能材料国家重点实验室北京101407 有研工程技术研究院有限公司先进电子材料事业部北京101407 北京有色金属研究总院北京100088 有研科技集团有限公司有研(广东)新材料技术研究院广东佛山528000

随着采矿和城市基建等行业的发展,对矿用WC-Co采掘工具的耐磨性提出了更高的要求。通过添加金刚石增强WC-Co矿用工具的耐磨性是一种可行的新思路。在烧结制备金刚石-WC-Co复合材料的过程中钴相作为催化剂会加速金刚石向石墨转变。为研... 详细信息

随着采矿和城市基建等行业的发展,对矿用WC-Co采掘工具的耐磨性提出了更高的要求。通过添加金刚石增强WC-Co矿用工具的耐磨性是一种可行的新思路。在烧结制备金刚石-WC-Co复合材料的过程中钴相作为催化剂会加速金刚石向石墨转变。为研究Co对复合材料中金刚石石墨化程度的影响,采用放电等离子体烧结技术(SPS)制备金刚石-WC-Co复合材料,分析了复合材料中金刚石石墨化程度并采用砂轮法研究了复合材料的磨损性能和磨损机理。结果表明:金刚石-WC-Co复合材料中金刚石可以起到增韧效果;Co含量增加会促进复合材料致密化进程,同时也会降低复合材料的硬度;随着Co含量增加,复合材料耐磨性变差。磨损过程中WC-Co基体率先被磨损去除,金刚石后被磨损。金刚石会增强材料的耐磨性能。

关键词：放电等离子体烧结(SPS) 金刚石-WC-Co复合材料磨损性能

Mn2O3/Fe2O3/少层石墨烯/硫锂硫电池正极材料的制备及其电化学性能

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材料工程 2020年第8期48卷 110-118页

作者：王楠齐新彭思侃陈翔王晨戴圣龙燕绍九中国航发北京航空材料研究院北京100095 北京石墨烯技术研究院有限公司北京100094

采用熔盐法、层间催化剥离法、退火工艺及熔化扩散法制备出Mn2O3/Fe2O3/少层石墨烯/硫复合材料作为锂硫电池正极材料。高导电少层石墨烯构成三维导电网络,为电极反应过程中电子传输提供通道,有利于提升锂硫电池的比容量。金属氧化物颗... 详细信息

采用熔盐法、层间催化剥离法、退火工艺及熔化扩散法制备出Mn2O3/Fe2O3/少层石墨烯/硫复合材料作为锂硫电池正极材料。高导电少层石墨烯构成三维导电网络,为电极反应过程中电子传输提供通道,有利于提升锂硫电池的比容量。金属氧化物颗粒均匀分布在少层石墨烯表面,对多硫化物具有强烈化学吸附作用,能够有效抑制多硫化物的溶解和迁移效应,有利于增强锂硫电池循环稳定性。结果表明,Mn2O3/Fe2O3/FLG30/S电极显示出高比容量和优异的循环性能。0.1 C倍率下,其初始容量高达886.3 mAh·g^-1,100圈循环后容量保持率高达88.1%。

关键词：三氧化二锰三氧化二铁插层锂硫电池

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固体浮力材料用复合泡沫的研究进展

材料工程 2022年第6期50卷 86-96页

作者：任素娥王雅娜杨程中国航发北京航空材料研究院北京100095 北京石墨烯技术研究院有限公司北京100094

浮力材料作为深海装置中一种重要的配重材料,能够对水下作业的设备起到浮力补偿的作用。固体浮力材料因密度低、强度高、吸水率低等特性近年来在深海测量、石油勘测、深海开发等领域受到广泛关注。本文首先简述了固体浮力材料及其应用背... 详细信息

浮力材料作为深海装置中一种重要的配重材料,能够对水下作业的设备起到浮力补偿的作用。固体浮力材料因密度低、强度高、吸水率低等特性近年来在深海测量、石油勘测、深海开发等领域受到广泛关注。本文首先简述了固体浮力材料及其应用背景,围绕其分类主要阐述了化学泡沫材料和复合泡沫材料的特点,并基于未来发展方向和应用前景,重点介绍了复合泡沫材料。以复合泡沫类型的固体浮力材料为核心,根据其基本组成,分别介绍了金属基、陶瓷基、树脂基及其他类型复合泡沫材料,综述了其组成、表界面微结构、外界加载速率等影响因素对物理性能、力学性能的影响规律,借助扫描断层显微技术和有限元方法分析破坏模式,揭示材料在不同加载速率下的力学行为和失效机理。本文在提高复合泡沫材料整体力学性能及先进实验表征方法方面提出展望:可通过修饰填料和树脂基体官能团的方法或加入第二增强相,提高材料整体力学性能;借助μ-CT和扫描电子显微镜,表征材料微观结构,揭示破坏机理。

关键词：固体浮力材料复合泡沫材料基体填料断裂机理

PBAT含量对PLA基可降解共混切片及复合熔喷非织造布性能的影响

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材料工程 2024年第3期52卷 82-89页

作者：和玉光郝思嘉田俊鹏杨程中国航发北京航空材料研究院北京100095 北京石墨烯技术研究院有限公司北京100094

以聚乳酸(PLA)为基体,聚己二酸-对苯二甲酸-丁二酯(PBAT)为增韧剂,聚乙二醇(PEG)为增塑增容剂,利用双螺杆造粒机,通过熔融共混的方法制备了不同PBAT含量的PLA/PBAT/PEG共混切片,并对共混切片的熔融指数、热稳定性、脆断截面的微观形貌... 详细信息

以聚乳酸(PLA)为基体,聚己二酸-对苯二甲酸-丁二酯(PBAT)为增韧剂,聚乙二醇(PEG)为增塑增容剂,利用双螺杆造粒机,通过熔融共混的方法制备了不同PBAT含量的PLA/PBAT/PEG共混切片,并对共混切片的熔融指数、热稳定性、脆断截面的微观形貌进行了分析,结果表明:PEG对PLA/PBAT复合基体增塑增容效果良好,使得PBAT可均匀分散在PLA基体中,呈现出典型的“海岛”结构,提高了PLA基体的韧性。利用往复式熔喷机,制备了PLA/PBAT/PEG复合熔喷非织造布。通过同步热分析仪、扫描电镜、电子万能试验机研究了PBAT含量对复合熔喷非织造布的热性能、微观结构和力学性能的影响。拉伸测试结果表明,适量的PBAT与PEG可以对PLA基复合熔喷非织造布起到协同增强增韧的作用,其中PLA-3(PBAT在PLA/PBAT复合基体中的质量分数为3%)复合熔喷非织造布与同工艺纯PLA熔喷非织造布相比,横向断裂强力提高48.8%,纵向断裂强力提高28.7%,横纵向断裂伸长率均提高一倍以上。

关键词： PLA PBAT 熔喷非织造布增强增韧