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钛双极板表面碳掺杂氮化钛耐腐蚀涂层制备

稀有金属与硬质合金 2023年第1期51卷 86-91页

作者：单东方申桂鑫彭善龙王冬冬刘月张衡刘丽丽王新东北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

为改善钛双极板在质子交换膜(PEM)水电解槽环境中的耐腐蚀性能和导电性能,采用电泳沉积-热处理两步法在钛基底表面制备碳掺杂氮化钛(C-TiN)复合保护涂层,并在0.5 mol/L的H_(2)SO_(4)和5 mg/L的F-溶液中模拟PEM水电解槽阳极环境测试其电... 详细信息

为改善钛双极板在质子交换膜(PEM)水电解槽环境中的耐腐蚀性能和导电性能,采用电泳沉积-热处理两步法在钛基底表面制备碳掺杂氮化钛(C-TiN)复合保护涂层,并在0.5 mol/L的H_(2)SO_(4)和5 mg/L的F-溶液中模拟PEM水电解槽阳极环境测试其电化学腐蚀性。结果表明,电泳沉积及热处理改善了氮化钛纳米颗粒的连通性,增强了涂层与衬底的粘附力,实现了电子在电活性材料中快速传递。400℃下制备的碳掺杂氮化钛涂层(C-TiN-400℃),其导电性与耐蚀性均得到明显提升;相比于未处理的样品,镀有C-TiN-400℃涂层的样品在146.3 N/cm^(2)压力下的接触电阻可达到2.25 mΩ·cm^(2)。

关键词：质子交换膜碳掺杂氧化钛电泳沉积热处理钛双极板界面接触电阻

高效、宽带发射有机-无机金属卤化物荧光材料

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无机化学学报 2022年第7期38卷 1209-1225页

作者：赫世辉赵静刘泉林北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

有机-无机金属卤化物作为一种新兴的发光材料,由于其高的发光效率以及宽的发射光谱等优点受到广泛关注。本文以有机-无机金属卤化物高效荧光材料为对象,根据金属阳离子种类对材料进行归类,探讨其高效发光机理,并提出改善该类材料发光效... 详细信息

有机-无机金属卤化物作为一种新兴的发光材料,由于其高的发光效率以及宽的发射光谱等优点受到广泛关注。本文以有机-无机金属卤化物高效荧光材料为对象,根据金属阳离子种类对材料进行归类,探讨其高效发光机理,并提出改善该类材料发光效率的方法。总体而言,对于此类荧光材料的研究还处于起步阶段,其发光机理仍然存在争议,本文对当前主流发光机理进行了总结。最后,对于有机-无机金属卤化物荧光材料的发展前景进行了展望,旨在进一步推动该类材料在荧光转换发光二极管等领域的应用。

关键词：金属卤化物杂化材料宽带发射荧光材料

SiO_(2)颗粒在CaO-SiO_(2)-FeO-MgO-Al_(2)O_(3)转炉渣体系中的熔解机理

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第10期53卷 3827-3837页

作者：李金豹刘训良温治楼国锋豆瑞锋苏福永李永谦北京科技大学大学能源与环境工程学院北京100083 宝钢股份中央研究院能源与环境研究所上海201900

为了研究SiO_(2)调质剂颗粒在熔融转炉渣中的熔解机理,提高其在转炉渣中的熔解反应效率,首先,采用原位观察法并利用超高温共焦显微镜观察温度在1430~1510℃之间时SiO_(2)颗粒在CaO-SiO_(2)-FeOMgO-Al_(2)O_(3)转炉渣体系中的熔解过程,... 详细信息

为了研究SiO_(2)调质剂颗粒在熔融转炉渣中的熔解机理,提高其在转炉渣中的熔解反应效率,首先,采用原位观察法并利用超高温共焦显微镜观察温度在1430~1510℃之间时SiO_(2)颗粒在CaO-SiO_(2)-FeOMgO-Al_(2)O_(3)转炉渣体系中的熔解过程,研究温度、颗粒粒径对SiO_(2)颗粒熔解时间及速率的影响;其次,结合FactSage软件以及收缩核模型和实验数据拟合的方法揭示SiO_(2)颗粒的熔解动力学机理;最后,借助高温黏度测试仪测得转炉渣黏度,定义衡量SiO_(2)熔解速率的函数Δc_(SiO_(2))/η,并构建SiO_(2)颗粒的熔解动力学方程。研究结果表明:温度和颗粒粒径对熔解过程有明显影响,温度升高、粒径减小可提高熔解速率。函数Δc_(SiO_(2))/η越大,同粒径下颗粒在转炉渣中的熔解速率越快,SiO_(2)颗粒在五元系CaO-SiO_(2)-FeO-MgOAl_(2)O_(3)转炉渣熔解时界面间无固态产物层形成,且颗粒熔解主要受化学反应机理控制,其表观活化能约为213.054 kJ/mol。

关键词：转炉渣 SiO2颗粒 HT-CSLM 收缩核模型熔解机理反应动力学

颗粒增强金属基复合材料界面微观结构和性能研究进展

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中国表面工程 2022年第3期35卷 16-30页

作者：汤鑫张杰马天宝清华大学机械工程系北京100084 北京科技大学机械工程学院北京100083

界面作为颗粒增强金属基复合材料中硬质颗粒和金属基体之间连接的“纽带”,直接影响复合材料的力学和摩擦性能,为了更好地揭示界面特性与复合材料整体性能之间的耦合关系,需要对界面展开微观研究。综述近年来对颗粒增强金属基复合材料... 详细信息

界面作为颗粒增强金属基复合材料中硬质颗粒和金属基体之间连接的“纽带”,直接影响复合材料的力学和摩擦性能,为了更好地揭示界面特性与复合材料整体性能之间的耦合关系,需要对界面展开微观研究。综述近年来对颗粒增强金属基复合材料界面的研究进展。主要分为三个方面:界面结构显微表征,即通过一系列电子显微镜和能谱分析,得到界面形貌、反应产物以及取向关系等信息;微观力学性能测试,即表征界面在微观尺度下的形变和失效过程,进而得到结合强度、断裂韧性等信息;模拟计算,在常规试验达不到的尺度,分析界面的结合能、电荷分布和电子结构,以及模拟界面的变形和失效过程。界面的微观研究对于界面改性和进一步提高颗粒增强金属基复合材料性能具有一定的指导意义。

关键词：颗粒增强金属基复合材料界面微观表征结合强度

碱金属/(FeO+CaO+MgO)对硅酸盐灰熔渣结构和黏度的影响机理

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化工学报 2023年第4期74卷 1764-1771页

作者：张永泉玄伟伟北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

熔渣在高温液态炉侧壁的流动情况强烈影响高温炉的平稳运行。熔体中碱性金属对熔融灰渣的流动特性有着重要影响,且不同碱性组分对熔体的特性影响不同。通过FactSage热力学计算和分子动力学模拟,研究在SiO_(2)和Al_(2)O_(3)含量不变的情... 详细信息

熔渣在高温液态炉侧壁的流动情况强烈影响高温炉的平稳运行。熔体中碱性金属对熔融灰渣的流动特性有着重要影响,且不同碱性组分对熔体的特性影响不同。通过FactSage热力学计算和分子动力学模拟,研究在SiO_(2)和Al_(2)O_(3)含量不变的情况下,Na_(2)O、K_(2)O和FeO、CaO、MgO的相对比例对煤灰熔体黏度和微观结构的影响。研究发现,随着M_(2)O/MO的增加,熔体中的高聚合度单元Q4占比增大,同时桥氧(BO)增加,非桥氧(NBO)减少,使熔体的聚合度增大。碱性氧化物对熔体的电荷补偿能力由大到小依次为K2O>Na_(2)O>MO。当碱金属氧化物(Na_(2)O、K2O)替换FeO、CaO、MgO后部分M+脱离NBO充当电荷补偿离子,生成BO;脱离的M+解聚用于维持电荷平衡的三簇氧(TO),生成BO。这种结构上的变化增大了熔体的黏度。

关键词：碱金属氧化物分子动力学模拟黏度熔渣结构电荷补偿

异原子配位结构碳基单原子电催化剂结构与性能相关性的研究进展

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高等学校化学学报 2022年第5期43卷 62-82页

作者：夏天万家炜于然波北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

单原子催化剂是一类以相互孤立的单个金属原子作为催化活性中心的、具有高原子经济性及高活性的负载型催化剂,被广泛应用于能源电催化领域.近年来,通过使用两种或两种以上原子与活性中心金属原子配位,构建具有异原子配位结构的单原子材... 详细信息

单原子催化剂是一类以相互孤立的单个金属原子作为催化活性中心的、具有高原子经济性及高活性的负载型催化剂,被广泛应用于能源电催化领域.近年来,通过使用两种或两种以上原子与活性中心金属原子配位,构建具有异原子配位结构的单原子材料,展现了优异的电催化性能.研究发现,这种不对称的配位结构有效调控了中心金属原子的电子结构,优化了催化反应的吸附和脱附能量,提高了电催化的性能.本文综合评述了具有异原子配位结构碳基单原子电催化剂的合成策略、表征技术与方法,以及在前沿能源电催化应用中的催化剂性能与结构之间的构效关系,并展望了异原子配位结构碳基单原子电催化剂的研究前景.

关键词：异原子配位结构单原子催化剂电催化电子结构传质

硅钢中Si原子对C原子扩散过程影响的第一性原理研究

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中南大学学报(自然科学版) 2023年第10期54卷 3886-3894页

作者：李存旺苏福永赵千龙李斌范光炎北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

使用基于密度泛函理论的第一性原理计算法探究硅钢内部C原子的扩散特性。首先,建立2×2×2的硅钢晶胞;其次,由过渡态搜索(CI-NEB)方法确定C原子在硅钢晶胞中的扩散方式,即C原子通过在第一邻近(Ⅰ)八面体间隙位置之间连续跳跃完成自身扩... 详细信息

使用基于密度泛函理论的第一性原理计算法探究硅钢内部C原子的扩散特性。首先,建立2×2×2的硅钢晶胞;其次,由过渡态搜索(CI-NEB)方法确定C原子在硅钢晶胞中的扩散方式,即C原子通过在第一邻近(Ⅰ)八面体间隙位置之间连续跳跃完成自身扩散;最后,通过设置不同C原子的扩散路径,计算得出C原子扩散激活能及扩散系数。研究结果表明:在硅钢中C原子的占位为八面体间隙位置,硅钢中的硅元素可以减小C原子的扩散激活能,增大C原子扩散系数,使得C原子在铁基合金中更容易发生扩散。综上可知,运用第一性原理探究合金中原子相互作用及扩散特性是准确且可行的。

关键词：第一性原理原子扩散扩散激活能硅钢

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因果推断三种分析框架及其应用综述

工程科学学报 2022年第7期44卷 1231-1243页

作者：马忠贵徐晓晗刘雪儿北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083

介绍因果推断所涉及的基本概念及其三种分析框架:反事实框架、潜在结果模型和结构因果模型.首先,从反事实框架介绍因果效应的发端;然后,从基于反事实的两个因果推断分析框架:潜在结果模型和结构因果模型,来分别阐述两个分析框架所涉及... 详细信息

介绍因果推断所涉及的基本概念及其三种分析框架:反事实框架、潜在结果模型和结构因果模型.首先,从反事实框架介绍因果效应的发端;然后,从基于反事实的两个因果推断分析框架:潜在结果模型和结构因果模型,来分别阐述两个分析框架所涉及的关键理论和应用方法.其中,潜在结果模型使用数学和可计算的语言对因果理论进行阐述,是一种将假设、命题和结论清晰化表达的计算模型,其在原因和结果变量已知的前提下定量分析原因变量对结果变量的因果效应,并对缺失的潜在结果进行补齐,使观察性研究的效果接近试验性研究.结构因果模型则是一种基于图论的因果推断方法,它将事件分为观察、干预和反事实三个层级,并通过do运算将干预和反事实层级的因果关系都降维成可以通过统计学手段解决的问题.最后,探讨了现今多领域内因果推断的应用场景,并总结了三种分析框架的异同点.

关键词：因果效应因果推断反事实潜在结果模型结构因果模型

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CO选择性甲烷化的研究进展

化工进展 2022年第1期41卷 120-132页

作者：纪子柯包成北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

CO选择性甲烷化被认为是适用于低温燃料电池的、最具发展潜力的CO深度去除技术,而该技术大规模应用的关键在于高性能负载型催化剂的开发。本文综述了近些年来CO选择性甲烷化的研究进展,以催化剂的选取和评判标准为起点,着重论述了CO和CO... 详细信息

CO选择性甲烷化被认为是适用于低温燃料电池的、最具发展潜力的CO深度去除技术,而该技术大规模应用的关键在于高性能负载型催化剂的开发。本文综述了近些年来CO选择性甲烷化的研究进展,以催化剂的选取和评判标准为起点,着重论述了CO和CO_(2)甲烷化的反应机理、粒径效应以及载体和助剂对催化剂活性和选择性的影响,最后总结了CO选择性甲烷化的研究并对未来的研究方向进行了展望。分析表明,选取合适的活性组分负载量以及载体和助剂可以大幅度提高催化剂的CO甲烷化活性,而通过氯离子改性以及Ru-Ni双金属的制备来控制金属-载体作用界面则是提高催化剂CO甲烷化选择性的关键。指出对甲烷化反应机理的研究和具有长期稳定性催化剂的开发是未来CO选择性甲烷化研究的重点。

关键词： CO选择性甲烷化催化剂反应机理活性粒径效应载体