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电催化氮集成二氧化碳还原反应合成有机氮化合物

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物理化学学报 2024年第8期40卷 4-7页

作者：孔燕危伟徐乐凯陈晨清华大学化系先进稀土材料工程研究中心北京100084

以化石能源如煤、石油和天然气为主要能源的社会发展模式,不仅导致不可再生资源枯竭,还引发大气中CO_(2)浓度持续上升的问题。随着人们对能源结构认识的深化和生态环境保护意识的增强,寻求有效的清洁CO_(2)固定和转化技术已成为研究热... 详细信息

以化石能源如煤、石油和天然气为主要能源的社会发展模式,不仅导致不可再生资源枯竭,还引发大气中CO_(2)浓度持续上升的问题。随着人们对能源结构认识的深化和生态环境保护意识的增强,寻求有效的清洁CO_(2)固定和转化技术已成为研究热点。这些技术可利用太阳能、风能、潮汐能和地热能等可再生能源,促进人工碳循环、碳储存,并缓解环境恶化。在众多CO_(2)固定和催化转化技术中,常温常压下的CO_(2)还原技术受到可再生能源的驱动,有助于人工碳循环、碳储存,减轻环境退化。目前,水溶液中的电催化CO_(2)还原研究已取得显著进展,但在制造其他重要的有机小分子,如尿素、酰胺、胺及其衍生物,甚至氨基酸方面,仍有未开发的潜力。这些产品在肥料、化学品合成、医药化学和航空工业等领域有广泛应用,引起了广泛研究兴趣。通过氮集成的电催化CO_(2)还原反应制造有机氮化合物,能显著提高CO_(2)电还原技术的实际应用价值,同时也为生物小分子的起源提供参考,因此具有重要意义。然而,该过程涉及CO_(2)和含氮无机物的电化学耦合,包含多步电子和质子转移过程,因此面临着缓慢的动力学和复杂的反应机制。在本综述中,我们详细讨论了氮集成电催化CO_(2)还原生成不同产物的具体反应路径和合理的催化剂设计策略,这对于指导高效电催化剂的设计至关重要。尽管已经通过一系列策略取得了一定的研究进展,但仍然存在一些需要解决的挑战,这限制了它们在大规模实际应用中的发展。最后,我们对该领域的发展限制和改进的可能方向进行了讨论,希望这能有助于氮集成电催化CO_(2)还原反应催化剂的进一步发展。

关键词： CO_(2)还原反应含氮化合物有机氮化合物电催化 C-N偶联

微纳结构对混凝土PTFE超疏水涂层性能影响研究

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功能材料 2024年第4期55卷 4111-4120页

作者：索智巩梦洋胡佳恒邓欣然闫实北京建筑大学土木与交通工程学院北京100044 北京未来城市设计高精尖创新中心北京100044 北京城市交通基础设施建设工程技术研究中心北京100044

为了探究微纳米粗糙结构对水泥混凝土基聚四氟乙烯(PTFE)超疏水涂层性能的影响。研究考虑了混凝土表面的粗糙结构及微米级金刚石、碳化硅、刚玉粉末与纳米级疏水二氧化硅粉末构筑的微纳米粗糙结构。利用接触角测量仪和扫描电子电镜(SEM... 详细信息

为了探究微纳米粗糙结构对水泥混凝土基聚四氟乙烯(PTFE)超疏水涂层性能的影响。研究考虑了混凝土表面的粗糙结构及微米级金刚石、碳化硅、刚玉粉末与纳米级疏水二氧化硅粉末构筑的微纳米粗糙结构。利用接触角测量仪和扫描电子电镜(SEM)对各种粗糙结构下PTFE涂层的湿润性和微观形貌进行了表征。同时,还评价了涂层抗滑性和耐磨耗性。结果表明:两步法制备工艺,先构筑微纳米粗糙结构再修饰PTFE涂层,能获得最强超疏水性能。微米级与纳米级粉末复配使用效果最佳,且随用量增加而增强,推荐比例1∶1,粒径比控制在60~120倍间为宜。不同粗糙结构中,金刚石效果最佳,其次是碳化硅和刚玉,混凝土凿毛处理后其抗滑性均满足规范要求,采用湿轮磨耗仪在试件表面往复摩擦1 000次后也均可保持85%以上的疏水性。该研究深入揭示了微纳米粗糙结构对涂层性能的影响机制,可指导实用型高性能PTFE超疏水涂层的制备。

关键词：超疏水微纳米粗糙结构聚四氟乙烯制备工艺路用性能

C_(4)A_(3)S-CS对硅酸盐水泥体积稳定性与力学性能的影响

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硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1520-1531页

作者：裴天蕊齐冬有邹德麟赵卫丽汪智勇郝禄禄王亚丽张钰刘洪印北京工业大学材料科学与工程学院北京100124 建筑材料工业技术监督研究中心北京100024 中核国电漳州能源有限公司福建漳州363300 国家建筑材料展贸中心北京100080

针对预制构件存在早期强度发展不足,后期体积稳定性差的缺点,以无水硫铝酸钙(C_(4)A_(3)S-CS)和硬石膏(CS)作为调控胶凝材料,针对C_(4)A_(3)S-CS对硅酸盐水泥体积稳定性和力学性能的影响机理进行了探讨,对制备体积稳定的早强硅酸盐水泥... 详细信息

针对预制构件存在早期强度发展不足,后期体积稳定性差的缺点,以无水硫铝酸钙(C_(4)A_(3)S-CS)和硬石膏(CS)作为调控胶凝材料,针对C_(4)A_(3)S-CS对硅酸盐水泥体积稳定性和力学性能的影响机理进行了探讨,对制备体积稳定的早强硅酸盐水泥基胶凝材料具有一定的指导意义。先用自由膨胀率与抗压强度分析了C_(4)A_(3)S-CS-PC水泥浆体的体积及力学性能变化规律,再用X射线衍射仪、热分析仪、压汞仪和扫描电镜探究了该体系膨胀及水化机理。结果表明:C_(4)A_(3)S-CS能改善硅酸盐水泥的体积稳定性,提高其早期强度,加速水泥的水化进程。当C_(4)A_(3)S-CS含量为10%、CS/C_(4)A_(3)摩尔比为11时,12h钙矾石(AFt)含量可达5.61%,28 d含量为8.51%。C_(4)A_(3)S-CS和CS的水化作用会消耗硅酸盐矿物水化产生的Ca(OH)2。细针棒状的AFt生长在水泥硬化浆体的表面及孔隙中,与水化硅酸钙(C-S-H)凝胶在水泥浆体中相互胶结,使得孔径明显细化,最可几孔径减小至12 nm,水泥浆体的28 d总孔隙率下降至17.24%,结构更加致密,利于硅酸盐水泥体积稳定性发展。

关键词：硅酸盐水泥无水硫铝酸钙硬石膏水化体积稳定性

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参数化S谱幅值调制及轴承故障诊断应用

西安交通大学学报 2024年第3期58卷 117-128页

作者：姜祖华张坤杨欢胥永刚北京工业大学材料与制造学部北京100124 北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

针对传统谱幅值调制方法易受噪声影响的问题,利用参数化S变换得到信号在时频域中的幅值,提出了一种参数化S谱幅值调制方法。该方法首先使用参数化S变换将信号转换到时频域并得到幅值和相位,然后将不同权重赋予时频域中的幅值以改变不同... 详细信息

针对传统谱幅值调制方法易受噪声影响的问题,利用参数化S变换得到信号在时频域中的幅值,提出了一种参数化S谱幅值调制方法。该方法首先使用参数化S变换将信号转换到时频域并得到幅值和相位,然后将不同权重赋予时频域中的幅值以改变不同能量频率成分在信号中的占比,最后将调制后的幅值与原相位结合,使用参数化S逆变换重构一系列修正信号并计算其平方包络谱以提取故障特征。仿真和实验结果表明,该方法获得的幅值信息相比传统谱幅值调制方法更加准确和全面,对强噪声环境更具鲁棒性,能够有效实现滚动轴承的外圈、内圈和复合故障诊断。将所提方法与传统谱幅值调制方法和快速谱峭度方法进行对比,证明了参数化S谱幅值调制既能检测强噪声环境下的轴承故障信息,又能同时提取多种故障分量,在滚动轴承的故障特征提取中更具优越性。

关键词：滚动轴承故障诊断谱幅值调制参数化S谱幅值调制

Nb元素掺杂对亚稳相TbCu_(7)型SmFe结构稳定性研究

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稀有金属 2024年第1期48卷 11-16页

作者：林笑罗阳王子龙于敦波肖伟杨伦伟有研稀土新材料股份有限公司北京100088 有研工程技术研究院有限公司材料计算中心北京100088

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法结合实验数据研究Nb元素掺杂对亚稳相TbCu_(7)型SmFe结构稳定性影响。进行了TbCu_(7)型SmFe超胞的搭建,并由计算结果分析了晶胞参数c/a比值、Nb元素占位、高温下Nb元素占位及Nb含量对TbCu_(7)... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法结合实验数据研究Nb元素掺杂对亚稳相TbCu_(7)型SmFe结构稳定性影响。进行了TbCu_(7)型SmFe超胞的搭建,并由计算结果分析了晶胞参数c/a比值、Nb元素占位、高温下Nb元素占位及Nb含量对TbCu_(7)结构稳定性影响。由计算结果可得,相对于Fe-3g,Fe-6l晶位,Nb元素取代Fe-2e晶位时晶胞具有最低的结合能与形成能,说明Nb进入晶胞结构时优先占据Fe-2e晶位,并且此时结构最稳定;当温度大于870℃时,Nb元素在Fe-2e晶位的占位概率开始下降,Fe-61,Fe-3g晶位的概率开始升高。同时X射线衍射(XRD)图谱表明在850℃左右,TbCu_(7)型SmFe开始向2∶17型SmFe转变,这说明计算结果和实验结果可以很好地吻合起来,由此证明Nb元素占据Fe-2e晶位对结构有很好的稳定作用;随着Nb含量的增加,晶胞发生膨胀,晶胞参数c/a比值开始增大,从另一方面也说明Nb元素的添加可以有效地稳定TbCu_(7)结构。

关键词：钐铁氮第一性原理亚稳相稳定性

铸造中熵金属间化合物FeCoNi_(2)Al组织、力学性能及工艺性

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材料工程 2024年第1期52卷 175-182页

作者：高威宗骁孔凡涛张凤祥丁贤飞南海中国航发北京航空材料研究院北京100095 北京航空材料研究院股份有限公司北京100094 北京市先进钛合金精密成型工程技术研究中心北京100095 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

为进一步推动中/高熵金属间化合物的工程化应用,以FeCoNi_(2)Al中熵金属间化合物为研究对象,制备了16 kg级大尺寸合金铸锭,细致研究和分析了铸态合金显微组织和力学性能,并采用熔模精密铸造技术浇注了特征结构元件,评价了合金的铸造工... 详细信息

为进一步推动中/高熵金属间化合物的工程化应用,以FeCoNi_(2)Al中熵金属间化合物为研究对象,制备了16 kg级大尺寸合金铸锭,细致研究和分析了铸态合金显微组织和力学性能,并采用熔模精密铸造技术浇注了特征结构元件,评价了合金的铸造工艺性能。结果表明,大尺寸FeCoNi_(2)Al中熵金属间化合物铸锭具有良好的成分均匀性,铸态合金由具有树枝状形貌的B2初生相和枝晶间具有片层结构的L1_(2)+B2相共晶组织构成,室温下铸态合金抗拉强度达1115 MPa,伸长率为4.6%,650℃下合金抗拉强度为434 MPa,伸长率可达14.6%,FeCoNi_(2)Al中熵金属间化合物熔体的流动性低于TC4合金,优于TiAl-4822合金。当特征结构元件壁厚为2 mm时,板状试样出现欠铸且内部存在大量缩松型铸造缺陷,熔体以端部固相质点聚集堵塞为主的方式停止流动。相关研究结果为中/高熵金属间化合物熔模精铸成形工艺优化和工程化应用奠定一定技术基础。

关键词：中/高熵合金金属间化合物熔模精密铸造共晶组织力学性能

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ZC1蜗杆齿廓测量测头对准误差修正

光学精密工程 2024年第1期32卷 53-61页

作者：万辉汤洁石照耀北京工业大学材料与制造学部、北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

测头对准误差对齿轮测量中心ZC蜗杆齿廓偏差测量结果的影响较大,需要建立测头对准误差修正方法。基于ZC1蜗杆齿面方程,建立了蜗杆轴向齿廓测量误差模型,修正得到轴截面上齿廓测量点的轴向坐标,再依据精度标准评定得到蜗杆齿廓偏差,并分... 详细信息

测头对准误差对齿轮测量中心ZC蜗杆齿廓偏差测量结果的影响较大,需要建立测头对准误差修正方法。基于ZC1蜗杆齿面方程,建立了蜗杆轴向齿廓测量误差模型,修正得到轴截面上齿廓测量点的轴向坐标,再依据精度标准评定得到蜗杆齿廓偏差,并分析了蜗杆的不同头数、模数和分度圆直径对蜗杆轴向齿廓测量误差的影响规律。在齿轮测量中心上开展了蜗杆轴截面齿廓测量实验,测头对准误差对齿廓形状偏差的影响较小;测头对准误差修正前后齿廓测量总偏差的最大差异由1.2μm降为0.2μm;齿廓形状测量偏差的最大差异由0.5μm降为0.3μm;齿廓倾斜测量偏差的最大差异由2.5μm降为0.4μm。该方法可有效减小齿轮测量中心测头对准误差对蜗杆轴截面齿廓偏差测量的影响。

关键词：精密测量 ZC蜗杆测头对准误差修正齿轮测量中心

碳钢腐蚀大数据采集传感器在城市大气环境中适应性标定

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中国表面工程 2024年第2期37卷 1-15页

作者：张帆徐迪杨小佳王一品陈昊彭非凡安江峰程学群李晓刚中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司武汉430030 武汉大气淡水环境材料腐蚀国家野外观测科学研究站武汉430030 新疆尉犁大气环境材料腐蚀国家野外观测科学研究站尉犁841500 北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京科技大学北京材料基因组工程先进创新中心北京100083

传统的腐蚀监测方法和腐蚀评估方法已经无法满足对数据量以及数据连续性的需要。大气腐蚀在线监测技术由于具有数据量大、数据连续及实时性等特点,已被广泛应用。然而,所得数据的准确性和适用性还须通过试验来做进一步验证。采用户外挂... 详细信息

传统的腐蚀监测方法和腐蚀评估方法已经无法满足对数据量以及数据连续性的需要。大气腐蚀在线监测技术由于具有数据量大、数据连续及实时性等特点,已被广泛应用。然而,所得数据的准确性和适用性还须通过试验来做进一步验证。采用户外挂片以及电阻传感器和电偶传感器监测Q235碳钢在城市大气环境下的腐蚀速率,建立响应面模型,并采用温湿度耦合试验和干湿交替模拟试验进行验证。温湿度耦合试验和干湿交替模拟试验与户外挂片及响应面模型的腐蚀速率变化趋势一致,而温湿度耦合试验得到的腐蚀速率更接近于挂片得到的腐蚀速率。其中,电偶传感器得到的腐蚀速率值更接近于挂片的腐蚀速率值,说明城市大气环境下更适合使用电偶传感器。室内模拟试验中,温度升高会加速薄液膜下阴阳极的电极过程和化学反应,延长反应时间,表面腐蚀产物逐渐致密且均匀,一定程度上可以提高锈层的耐蚀性能。通过碳钢腐蚀传感器在城市大气环境中的适应性标定,可以深入探究大气环境中金属材料的腐蚀机理和过程,并准确评估腐蚀传感器在大气环境中的腐蚀行为,为研究者提供定量描述和分析腐蚀行为的基础数据。

关键词：电阻传感器电偶传感器响应面模型温湿度耦合试验干湿交替模拟试验

二维导电纳米材料在聚合物燃烧预警及阻燃应用中的研究进展

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材料导报 2024年第17期38卷 114-122页

作者：崔晓晴王水莲王锐张洪艳北京服装学院材料设计与工程学院北京100029 北京服装学院服装材料研究开发与评价北京市重点实验室北京市纺织纳米纤维工程技术研究中心北京100029

石墨烯、MXene等二维导电纳米材料由于具有独特的结构和导电性,在火灾预警和阻燃领域展现出优异的性能和广阔的应用前景。聚合物及其复合材料的广泛应用带来了一定的安全隐患和火灾风险。但传统火灾报警器难以在未见明火的预燃阶段及时... 详细信息

石墨烯、MXene等二维导电纳米材料由于具有独特的结构和导电性,在火灾预警和阻燃领域展现出优异的性能和广阔的应用前景。聚合物及其复合材料的广泛应用带来了一定的安全隐患和火灾风险。但传统火灾报警器难以在未见明火的预燃阶段及时发出警报信号,进而导致救援人员错失最佳救援时间,因此火灾的早期预警对保护人身安全和财产具有重要意义。广大科研工作者分别从绿色、环保、舒适、消防安全等角度出发,致力于提高材料的阻燃性、灵敏度以及响应时间。本文综述了近年来预警阻燃涂层的响应机制及研究现状,介绍了以石墨烯、MXene二维导电纳米材料为主的预警阻燃涂层的制备方法、预警阻燃机制及性能改进策略,总结了目前研究工作中仍旧存在的不足以及未来的发展方向,能够为阻燃预警相关工作的开展提供参考。

关键词：温度传感器二维导电材料涂层阻燃剂火灾预警