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硼氮共掺杂海藻酸钠基多孔炭及其快速高效储锌

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新型炭材料（中英文） 2024年第3期39卷 506-514页

作者：卢亚平王红星刘澜涛庞伟伟陈晓红北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室材料电化学过程与技术北京市重点实验室北京100029 中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院北京102206

近年来,锌离子电容器(ZIHcs)因其环境友好性和优异的电化学性能而备受关注。然而,ZIHcs的研究体系尚不成熟,为改善ZIHcs的储能动力学和循环稳定性等问题,亟需研发出低成本和高性能的碳基电极材料。本工作以海藻酸钠为碳前驱体,五硼酸铵... 详细信息

近年来,锌离子电容器(ZIHcs)因其环境友好性和优异的电化学性能而备受关注。然而,ZIHcs的研究体系尚不成熟,为改善ZIHcs的储能动力学和循环稳定性等问题,亟需研发出低成本和高性能的碳基电极材料。本工作以海藻酸钠为碳前驱体,五硼酸铵为氮源和硼源,采用一步水热活化策略合成了氮/硼含量较高的分级多孔炭(NBSPc)。这种策略可以有效重塑炭的多孔结构,产生大量的活性位点,贡献额外的赝电容,从而提高其电化学性能。以NBSPc为正极构建了锌离子电容器,其在40 A g^(-1)的超高电流密度下,可以实现85.4 mAh g^(-1)优异的倍率性能,并在10 A g^(-1)的电流密度下可以稳定循环15000次,容量保持率高达94.5%。

关键词：海藻酸钠衍生多孔炭氮/硼共掺杂一步水热活化锌离子电容器

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金属矿山井巷建设工程碳排放智能测算方法

工程科学学报 2024年第6期46卷 1024-1040页

作者：乔兰邓乃夫马世纪李庆文宋林波张庆龙北京科技大学城市地下空间工程北京市重点实验室北京100083 绿色低碳冶炼与资源综合利用联合实验室北京100083

深入研究金属矿山井巷建设工程的预算定额编制特点,提出基于矿山建设直接系统和辅助系统的双路径碳排放测算架构和计量模型,以实现井巷工程建设期全流程智能碳排测算统计、碳排路径分析及碳排放大户筛分等功能.结合现场工段施工台班表,... 详细信息

深入研究金属矿山井巷建设工程的预算定额编制特点,提出基于矿山建设直接系统和辅助系统的双路径碳排放测算架构和计量模型,以实现井巷工程建设期全流程智能碳排测算统计、碳排路径分析及碳排放大户筛分等功能.结合现场工段施工台班表,深度分析多级剖分下各层级最小单元过程的物质名录清单,总结归纳金属矿山井巷建设工程特有的碳排放因子数据库.利用MySQL关系型数据库形式搭建金属矿山井巷工程十大碳排放基础数据表,同时各数据库由唯一标识码进行标记.最后,利用MATLAB app designer为十大基础数据表建立高效的索引调度机制,并利用整合的双路径碳排放计量模型对金属矿山井巷建设工程开展精细化碳排放测算分析.案例结果显示,本方法能够为金属矿山井巷建设工程在施工前期提供细粒度碳测算分析数据,为后续施工组织设计、低碳技术部署提供具体的数据依托.

关键词：矿山井巷工程金属矿山碳排放测算碳排放因子碳排放数据库

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HI_(x)溶液的密度计算模型

工程热物理学报 2024年第10期45卷 2885-2894页

作者：曾景昕李肖飞孙雪杨震段远源宋蔷清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084

氢是最佳能源载体之一,硫–碘(S-I)循环作为极具潜力的热化学循环制氢技术而被广泛关注。HI-H_(2)O-I_(2)(HI_(x))溶液是S-I循环核心环节Bunsen反应中的主要流体形态。不同温度组分下HIx溶液的密度数据对Bunsen反应器设计、液相分离过... 详细信息

氢是最佳能源载体之一,硫–碘(S-I)循环作为极具潜力的热化学循环制氢技术而被广泛关注。HI-H_(2)O-I_(2)(HI_(x))溶液是S-I循环核心环节Bunsen反应中的主要流体形态。不同温度组分下HIx溶液的密度数据对Bunsen反应器设计、液相分离过程分析等具有重要意义。本文综合分析了已发表的HIx溶液密度数据,基于比体积与活度系数关系,分别采用ELEcNRTL模型和Wilson模型建立了理论密度模型。此外,基于热膨胀率建立了半经验密度模型。结果表明,采用ELEcNRTL模型建立的理论密度模型的平均相对偏差(ARD)为6.95%,在模型中未考虑短程作用带来的影响,说明在HI_(x)溶液中短程作用不可忽略;采用Wilson模型建立的理论密度模型的ARD为1.21%,在低HI和低I_(2)浓度条件下具有较高的预测精度;采用基于热膨胀率拟合密度的半经验密度模型具有最高的计算精度,在假设热膨胀率与比体积具有二次关系时,ARD为0.93%。

关键词： Bunsen反应 HI_(x)溶液体系密度模型

DNDc模型耦合遥感技术的保护性耕作下土壤有机碳模拟

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农业工程学报 2024年第9期40卷 108-118页

作者：刘泓君许昭辉周永馨孙君龄万炜刘忠中国农业大学土地科学与技术学院北京100193 华北耕地保育农业农村部重点实验室北京100193 南昌大学资源与环境学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031

不同耕作措施会改变土壤有机碳储量,影响农田生态系统的碳收支。揭示自实行保护性耕作以来农田土壤有机碳的响应规律,对增加土壤碳库具有重要意义。该研究基于遥感反演技术耦合DNDc(denitrification-decomposition)模型,从县域和栅格尺... 详细信息

不同耕作措施会改变土壤有机碳储量,影响农田生态系统的碳收支。揭示自实行保护性耕作以来农田土壤有机碳的响应规律,对增加土壤碳库具有重要意义。该研究基于遥感反演技术耦合DNDc(denitrification-decomposition)模型,从县域和栅格尺度,精细刻画保护性耕作下2000-2020年吉林省土壤有机碳密度(soil organic carbon density,SOcD)的空间分布格局,并模拟不同秸秆还田情景下SOcD增长潜力。结果表明:1)20 a间土壤有机碳储量由6.08×10^(8)t增加到1.22×10^(9)t,增量主要与耕地面积扩大相关。县域尺度SOcD在4.46~98.09 t/hm^(2),栅格尺度SOcD在3.34~139.2 t/hm^(2),呈现中高北低的格局。2)保护性耕作对表层土的影响更大,0~10 cm土层的SOcD增长率最高达4.4%,>10~20 cm土层增长率最高为0.09%。3)吉林西南及中部具有巨大的SOcD增长潜力,达0.24~0.57 t/hm^(2)。研究结果可为保护性耕作政策制定提供科学参考。

关键词：秸秆遥感碳 DNDc模型情景模拟有机碳密度吉林省

高温溶液法生长4H–Sic单晶的助溶剂研究进展

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硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2425-2441页

作者：丁祥钱昊梁刚强陈雅薇刘源安徽工业大学冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室安徽马鞍山243002 清华大学材料学院北京100084 先进成形制造教育部重点实验室北京100084

碳化硅(Sic)作为第三代半导体材料,不仅在化学性能上相对稳定,而且具有一系列突出的物理性能优势,如器件极限工作温度高、临界击穿电场强度大及热导率高等,是目前相对成熟且应用最广的宽禁带材料。为满足Sic在新能源汽车、太阳能光伏及... 详细信息

碳化硅(Sic)作为第三代半导体材料,不仅在化学性能上相对稳定,而且具有一系列突出的物理性能优势,如器件极限工作温度高、临界击穿电场强度大及热导率高等,是目前相对成熟且应用最广的宽禁带材料。为满足Sic在新能源汽车、太阳能光伏及风力发电等领域的大规模应用需求,高质量、大尺寸、低成本的Sic单晶生长工艺仍是未来研究重点。其中,高温溶液生长法(HTSG)获得的Sic单晶具有晶体位错少、易扩径且易实现P型掺杂、成本低等优势,弥补了物理气相传输法(PVT)生长出的晶体缺陷多且高能耗、高成本等不足。在HTSG法生长Sic单晶中,助溶剂的合理选择是提高Sic晶体生长效率与生长质量的关键因素;目前,常用的助溶液体系为Si–cr二元或Si–cr–Al三元体系。4H碳化硅(4H–Sic)作为一种典型的Sic晶体结构,存在一个六方格点和一个立方格点,且双原子层以ABcB–ABcB形式连接,这种排列方式使得4H–Sic晶体具有较高硬度及热稳定性。本文首先总结了HTSG法生长4H–Sic单晶中助溶剂的研究历程,然后从热力学角度分析了助溶液体系对晶体生长的影响,并归纳总结了针对助溶剂的研究所采用的不同方法,最后提出了HTSG法生长4H–Sic单晶中助溶剂研究的重点和难点。

关键词：碳化硅高温溶液法助溶剂热力学计算

微塑料和菲对土壤化学性质、酶活性及微生物群落的影响

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环境科学 2024年第1期45卷 496-507页

作者：刘沙沙秦建桥吴贤格肇庆学院环境与化学工程学院广东省环境健康与资源利用重点实验室肇庆526061

微塑料和多环芳烃(PAHs)因在土壤环境中广泛存在及其潜在生态风险而受到越来越多的关注.然而,关于微塑料-PAHs复合污染对土壤生态系统的影响鲜有报道.选用聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)和菲(PHE)作为微塑料和PAHs的代表,进行为期300d的微宇宙... 详细信息

微塑料和多环芳烃(PAHs)因在土壤环境中广泛存在及其潜在生态风险而受到越来越多的关注.然而,关于微塑料-PAHs复合污染对土壤生态系统的影响鲜有报道.选用聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)和菲(PHE)作为微塑料和PAHs的代表,进行为期300d的微宇宙培养实验,利用土壤农业化学分析方法和16S扩增子测序技术研究PE/PP和PHE的单一和复合污染对土壤化学特性、酶活性和微生物群落(数量、结构、功能)的影响,分析PE/PP和PHE存在下土壤性质、酶活性和菌群的互作关系.结果表明,PE/PP和PHE的单一和复合污染对土壤pH值、有效磷(AP)和微生物(细菌、放线菌、霉菌)数量没有产生明显影响,但显著提高了荧光素二乙酸酯酶(FDAse)活性;PE、PP、PHE-PE和PHE-PP的添加显著增加了土壤有机质(SOM)含量和脲酶活性,PHE、PHEPE和PHE-PP显著增强了脱氢酶和磷酸酶活性及速效氮(AN)含量;PHE的添加对微生物群落影响不大,PE、PP、PHE-PE和PHE-PP对群落产生了一定的影响.PE/PP和PHE能够促进微生物产生能量、生长和繁殖,加快污染物的代谢/降解和细胞膜转运等功能.PE/PP和PHE引起的AN和SOM变化是影响土壤酶活性的关键因子,AN、AP和pH的改变是微生物数量增加的主要原因;微生物群落结构的改变与土壤化学性质、酶活性具有一定的相关性,其中SOM对菌群的影响达到了显著水平,土壤中不同碳源(PE/PP和PHE)的存在及菌与菌之间的互作关系也会影响微生物群落的组成.综上,PE/PP和PHE通过改变土壤化学性质、酶活性和微生物群落及其互作过程来促进菌群适应污染物胁迫.

关键词：微塑料菲(PHE) 土壤性质酶活性微生物群落

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催化法治理挥发性有机物污染的研究进展

chinese Journal of catalysis 2024年第6期61卷 71-96页

作者：张红红王治伟隗陆刘雨溪戴洪兴邓积光北京工业大学材料科学与工程学院区域大气复合污染防治北京市重点实验室绿色催化与分离北京市重点实验室北京100124

挥发性有机物(VOcs)具有毒性、刺激性、致癌性和致畸作用,主要来源于石油化工、制药、制鞋业、电子制造和餐饮油烟等人类活动.VOcs和NO_(x)是生成细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)等二次污染物的重要前体物,严重制约了社会的可持续发展,并对... 详细信息

挥发性有机物(VOcs)具有毒性、刺激性、致癌性和致畸作用,主要来源于石油化工、制药、制鞋业、电子制造和餐饮油烟等人类活动.VOcs和NO_(x)是生成细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)等二次污染物的重要前体物,严重制约了社会的可持续发展,并对人类健康构成了严重威胁.因此,治理VOcs污染对于降低环境风险至关重要.鉴于实际工况条件复杂,多种VOcs(烷烃、芳香烃、卤代烃、醛酮和醇酯等)共存,它们的极性和浓度存在差异,在催化剂上的吸附、活化和转化过程不同,因此,对催化剂高效消除多组分VOcs的能力提出了挑战.目前,在众多净化VOcs的技术中,催化氧化法因其高效率、低能耗等优势在末端污染控制中越来越受到重视.本文主要介绍了近十年来通过热催化或光热催化消除污染物的代表性研究工作.首先,系统地总结了用于热催化消除单一VOc和典型多组分VOcs(例如,医药行业:甲苯和丙酮;家具涂料行业:甲苯和异己烷等)、协同消除VOcs和NO_(x),以及VOcs资源化利用(选择催化转化VOcs为高附加值产品)而设计和制备的各种具有独特形貌和结构的过渡金属氧化物纳米催化剂、贵金属颗粒纳米催化剂、贵金属单原子催化剂等,并探讨了其氧化还原性、酸性、氧物种、载体孔结构、贵金属分散度等对催化活性和稳定性的影响机制及优化策略.其次,鉴于化石燃料的日益减少,本文还概述了光热协同催化技术,该技术结合了光催化和热催化技术,通过太阳光的光热转换,能够在较低的温度下高效催化消除VOcs,并介绍了其效率和转化机制.此外,文中还深入分析了H_(2)O,cO_(2)和SO_(2)等气体对催化稳定性的影响机制.最后,考虑到我国当前大气污染防治面临更为复杂的复合污染问题等挑战,对未来发展趋势提出了展望:(1)利用活性空间和活性位点分离策略协同催化净化VOcs和NO_(x),从而实现催化氧化和还原反应的高效进行.(2)聚焦于大气污染物和温室气体的协同处理,探究cO_(2)和VOcs协同转化的路径和效率,为减污降碳和实现碳中和提供新思路.(3)设计合成新型串联催化剂用于安全转化含cVOcs的多组分污染物,以实现VOcs污染广谱性控制.(4)发展先进的原位表征技术(如原位电子显微镜、同位素示踪技术、原位拉曼光谱、原位X射线光电子能谱等)以实时检测催化剂的原子结构变化、吸附VOcs分子降解的中间体变化等,并结合理论计算确定最优反应路径,从而指导催化剂的设计与优化.(5)深入研究外场(例如,光能、电能、磁能)耦合热催化降解VOcs的技术,以期实现反应条件更温和、反应速率更高的催化过程.综上,本文综述了通过实验和理论计算手段揭示催化剂消除VOcs污染的性能与构效关系的研究进展,系统地呈现了治理VOcs污染研究的基本逻辑和框架体系,以期为后续开发高活性、高稳定性和高选择性的催化剂及其工业化应用提供借鉴.

关键词：挥发性有机物纳米催化剂催化氧化协同催化资源化利用

基于等离子体增强上转换发光的窄带1550 nm光探测

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发光学报 2024年第1期45卷 139-148页

作者：周博明覃子晟王姝欢杨棕媛江苇瑶赵赫然曹鹏鲍民杰程惠宁季亚楠大连民族大学物理与材料工程学院国家民委新能源与稀土资源利用重点实验室辽宁省光敏材料与器件重点实验室辽宁大连116600

近红外光(NIR)探测技术在军事、通信和工业应用中发挥着重要的作用,巨大的市场需求带动了NIR光电探测器(PDs)研究的快速发展。具有双光子或多光子泵浦特性的稀土掺杂上转换纳米颗粒(UcNPs)可以将NIR光子转换为可见光子或紫外光子,并被... 详细信息

近红外光(NIR)探测技术在军事、通信和工业应用中发挥着重要的作用,巨大的市场需求带动了NIR光电探测器(PDs)研究的快速发展。具有双光子或多光子泵浦特性的稀土掺杂上转换纳米颗粒(UcNPs)可以将NIR光子转换为可见光子或紫外光子,并被禁带宽度更宽的半导体吸收,进而制备出性能优异的上转换PDs。然而,NIR窄带上转换PDs的实现仍然面临一些困难,例如稀土离子荧光量子效率低、需要高泵浦阈值才能实现可探测的上转换发光。在此,我们利用NaYF4∶4%Er UcNPs与钙钛矿半导体层相结合,实现了1550 nm的窄带上转换PDs。通过使用具有局域表面等离子体共振效应的银纳米棒层(Ag NRs)增强了UcNPs的上转换发光,从而降低了上转换PDs的泵浦阈值。基于Ag NRs/NaYF4∶4%Er UcNPs/MAPbI3复合结构的PDs的最佳响应度(R)和探测率(D*)分别约为48.5 mA/W和5.7×10^(8) Jones。与纯UNcP/MAPbI3 PDs相比,R和D*均提高了一个数量级。我们成功地构建了一种简单的策略来制造出稳定的近红外窄带PDs。

关键词：上转换发光局域表面等离子体共振局域场调制窄带近红外光电探测器

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富勒烯诱导块状中间相沥青形成中间相炭微球（英文）

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新型炭材料(中英文) 2024年

作者：陈文胜刘澜涛王政段淳枫张型伟马兆昆陈晓红宋怀河北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室材料电化学过程与技术北京市重点实验室

中间相沥青（mesophase pitch, MP）形态的可控转变对于研究MP的形成机理和应用具有重要的现实意义。本研究将富勒烯(fullerene, c60)添加于萘基中间相沥青（Naphthalene-based mesophase pitch, NMP）中，并进行热处理，实现了中间相... 详细信息

中间相沥青（mesophase pitch, MP）形态的可控转变对于研究MP的形成机理和应用具有重要的现实意义。本研究将富勒烯(fullerene, c60)添加于萘基中间相沥青（Naphthalene-based mesophase pitch, NMP）中，并进行热处理，实现了中间相显微形态从融并体型到球状的可逆转变。通过偏光显微镜和扫描电子显微镜研究了c60添加量和热处理温度对中间相形态转变的影响。热重分析、傅立叶变换红外光谱、X射线衍射和拉曼光谱对c60诱导NMP成球这一物理过程进行了印证。结果表明，在300–320°c的热处理温度下，添加5 wt.%的c60可以使融并体型中间相转化为球形液晶态，中间相小球的尺寸随温度升高而增大。此外，我们建立了一个模型来解释c60在可逆转变过程中的独特诱导效应。本工作揭示了c60诱导下的中间相的形态转变可控转变行为，为后续中间相形态及应用研究提供了新思路。

关键词：逆相转化富勒烯诱导机理中间相织构 π电子诱导效应中间相微球