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二维Ti_(3)C_(2)修饰WO_(3)/SrTiO_(3)异质结复合材料及其光电化学阴极保护性能

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1338-1346页

作者：苏新悦王建省赵英娜庆达曾雄丰华北理工大学材料科学与工程学院河北省无机非金属材料实验室唐山063210 河北省(唐山)陶瓷产业技术研究院唐山063007

引入第二相材料构建异质结及加入助催化剂都可以有效提高半导体材料的光电化学性能。本文设计制备了WO_(3)/SrTiO_(3)异质结复合材料并选用助催化剂Ti_(3)C_(2)进行修饰,在模拟太阳光环境下通过光电化学阴极保护技术保护304不锈钢(304 ... 详细信息

引入第二相材料构建异质结及加入助催化剂都可以有效提高半导体材料的光电化学性能。本文设计制备了WO_(3)/SrTiO_(3)异质结复合材料并选用助催化剂Ti_(3)C_(2)进行修饰,在模拟太阳光环境下通过光电化学阴极保护技术保护304不锈钢(304 SS)。结果表明:Ti_(3)C_(2)-WO_(3)/SrTiO_(3)复合材料的光电化学阴极保护性能显著增强。将304 SS与Ti_(3)C_(2)-WO_(3)/SrTiO_(3)复合材料耦合,可将304 SS的电位从-0.13 V转移到-0.42 V,并且三元复合材料产生的光电流密度是单独使用SrTiO_(3)的7倍。在WO_(3)/SrTiO_(3)界面上形成的异质结电场及助催化剂Ti_(3)C_(2)的加入协同提高了光生电子和空穴的分离效率,提高了光电化学阴极保护性能。

关键词：异质结助催化剂 Ti_(3)C_(2)-WO_(3)/SrTiO_(3) 复合材料光电化学阴极保护

多功能阻燃增韧剂对聚碳酸酯阻燃和力学性能的影响

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2395-2403页

作者：高纳川高雪雨闫莉桑晓明华北理工大学材料科学与工程学院唐山063210 河北省无机非金属材料重点实验室唐山市功能高分子材料重点实验室唐山063210

为了平衡聚碳酸酯(PC)的阻燃改性和力学改性效果,本文采用由种子乳液聚合自制的有机硅-含磷丙烯酸酯核壳结构的阻燃增韧剂(ACR)共混改性PC材料。当在PC中添加质量分数为4wt%的ACR时,4%ACR/PC的极限氧指数(LOI)可达31.7%,垂直燃烧测试达... 详细信息

为了平衡聚碳酸酯(PC)的阻燃改性和力学改性效果,本文采用由种子乳液聚合自制的有机硅-含磷丙烯酸酯核壳结构的阻燃增韧剂(ACR)共混改性PC材料。当在PC中添加质量分数为4wt%的ACR时,4%ACR/PC的极限氧指数(LOI)可达31.7%,垂直燃烧测试达到UL-94 V-0级,锥形量热测试表明燃烧释热和烟释放总量分别降低了43.2%和20.5%;同时,4%ACR/PC保持了与纯PC相近的拉伸强度,且冲击强度提高了9.4%。热重-红外联用、拉曼光谱和燃烧后残余物扫描电镜分析表明,阻燃作用主要来自于磷-硅协同效应及磷元素对PC的催化成炭作用。冲击断面SEM图像显示,增韧作用体现在ACR核层有机硅橡胶可以吸收冲击能量,抑制或终止裂纹的产生。

关键词：阻燃增韧力学性能 ACR 聚碳酸酯磷-硅协同

N、F共掺杂SrTiO/CN复合光阳极的光电化学阴极保护性能

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复合材料学报 2024年

作者：王建省孔存辉曾雄丰赵英娜华北理工大学材料科学与工程学院河北省无机非金属材料实验室

为进一步提高SrTiO3的光响应范围并有效抑制其载流子复合的问题，本研究通过溶剂热法合成了N、F共掺杂的SrTiO3(N、F-SrTiO3)，并将N、F-SrTiO3与热缩聚法得到的C3N4混合并煅烧制备出了N、F-SrTiO3/C3N4复合材料，研究了其在模拟海水中... 详细信息

为进一步提高SrTiO3的光响应范围并有效抑制其载流子复合的问题，本研究通过溶剂热法合成了N、F共掺杂的SrTiO3(N、F-SrTiO3)，并将N、F-SrTiO3与热缩聚法得到的C3N4混合并煅烧制备出了N、F-SrTiO3/C3N4复合材料，研究了其在模拟海水中对304不锈钢（304 SS）光电化学阴极保护的性能和强化机制。结果表明，光照时，在模拟海水中，N、F-SrTiO3/C3N4与304 SS耦连后的的光电流密度为11 μA/cm2，是SrTiO3光电流密度(2 μA/cm2)的5.5倍；N、F-SrTiO3/C3N4复合材料与304 SS耦联后开路电位为-0.52 V，比304 SS的自腐蚀电位（-0.18 V）负移了340 mV。而304 SS与SrTiO3耦联后开路电位仅负移了220 mV。N、F-SrTiO3/C3N4表现出更好的光电化学阴极保护效果的原因在于N、F共掺杂和C3N4复合两种改性方法协同增强了SrTiO3光吸收，提高电子空穴对的分离率。

关键词： SrTiO 共掺杂异质结光电化学阴极保护

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镍钴锰酸锂三元正极材料的改性研究进展

中国陶瓷 2024年第6期60卷 1-12页

作者：李安瑞王春梅王一飞张若楠宋振浩苏丹华北理工大学材料科学与工程学院唐山0632102 河北省无机非金属材料重点实验室唐山0632103 河北省工业固废综合利用技术创新中心唐山063210

锂离子电池的容量、循环寿命和安全性等性能很大程度上依赖于正极材料。镍钴锰酸锂(NCM)三元正极材料具有能量密度高、成本低、相对安全等优点而备受关注。但阳离子混排、界面副反应、不可逆相变等问题的存在严重影响了电池的循环和倍... 详细信息

锂离子电池的容量、循环寿命和安全性等性能很大程度上依赖于正极材料。镍钴锰酸锂(NCM)三元正极材料具有能量密度高、成本低、相对安全等优点而备受关注。但阳离子混排、界面副反应、不可逆相变等问题的存在严重影响了电池的循环和倍率等性能。综述了NCM正极材料的结构特点、问题成因,并从掺杂、表面包覆、单晶和浓度梯度结构等角度探讨了其改性研究情况,对其未来研究方向进行了展望。

关键词：锂离子电池三元正极材料镍钴锰酸锂掺杂和包覆结构设计

米花型银-氮化钛薄膜SERS基底的制备及罗丹明6G的检测研究

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红外与激光工程 2024年第2期53卷 159-167页

作者：邸志刚高建鑫贾春荣周昊李金鑫刘花菊魏恒勇华北理工大学电气工程学院河北唐山063210 华北理工大学材料科学与工程学院河北唐山063210

罗丹明6G的痕量检测需要具有较高的灵敏度,为提高SERS基底的增强因子从而提高检测灵敏度,设计了米花型SERS基底,采用有限元法对其拉曼增强效果进行仿真,模拟不同中心球半径r、米花花瓣轴a、b、c以及中心球与花瓣间距d条件下电场强度的变... 详细信息

罗丹明6G的痕量检测需要具有较高的灵敏度,为提高SERS基底的增强因子从而提高检测灵敏度,设计了米花型SERS基底,采用有限元法对其拉曼增强效果进行仿真,模拟不同中心球半径r、米花花瓣轴a、b、c以及中心球与花瓣间距d条件下电场强度的变化,得出最佳结构参数,并计算其SERS增强因子。随后利用电化学沉积法制备该基底,并探究电压值以及柠檬酸三钠和AgNO_(3)的浓度配比对基底结构和性能的影响,从而制备出与理想物理模型形态最接近的米花型银/氮化钛薄膜基底。然后用其对罗丹明6G(R6G)进行痕量检测,探究该基底的拉曼增强效果以及稳定性。实验结果表明,当沉积电压为2V,柠檬酸三钠与AgNO_(3)浓度配比为1∶1 (2 mmol/L∶2 mmol/L)时,得到的米花型TiN-Ag复合SERS基底与理想化模型仿真形态最接近。经过计算得到该基底的增强因子可达10^(15),对罗丹明6G的检测限可达10^(-13)mol/L。实验结果证明设计的基底灵敏度高、稳定性强,可对食品非法添加剂的痕量检测提供技术支撑。

关键词：表面增强拉曼光谱米花型结构氮化钛薄膜痕量检测罗丹明6G

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钛酸钡薄膜制备及压电光催化研究进展

陶瓷学报 2024年第3期45卷 446-462页

作者：庆达王晓宇苏新悦王建省赵英娜曾雄丰华北理工大学材料科学与工程学院河北省无机非金属材料实验室河北唐山063210 河北省(唐山)陶瓷产业技术研究院河北唐山063007

压电催化和光催化的耦合被称为压电光催化,作为处理废水最有效的工艺之一,压电光催化在降解有机污染物和微生物消毒方面引起了人们的广泛关注。但是,传统的压电光催化材料往往含铅,其造价昂贵且容易造成二次污染,因此,研究者们在不断探... 详细信息

压电催化和光催化的耦合被称为压电光催化,作为处理废水最有效的工艺之一,压电光催化在降解有机污染物和微生物消毒方面引起了人们的广泛关注。但是,传统的压电光催化材料往往含铅,其造价昂贵且容易造成二次污染,因此,研究者们在不断探索新型压电材料来驱动压电催化过程。钛酸钡(BaTiO3)作为一种典型的压电半导体材料,其制备成本低、压电活性强、具有优异的压电催化性能,已被广泛用于水分解制氢、二氧化碳还原、细菌消毒和废水处理等多个领域。然而,现有钛酸钡材料存在光生载流子分离率低等问题,实际制备过程中往往需要对其性能进行改进和优化。在此基础上,对BaTiO3的晶体结构、压电光催化原理、极化方式、薄膜制备方法进行了综述,并展望了其未来发展趋势。

关键词：钛酸钡薄膜极化方式制备方法压电光催化

BaTiO_(3)/g-C_(3)N_(4)复合材料的制备及压电光催化性能研究

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陶瓷学报 2024年第1期45卷 117-124页

作者：邢子翱赵慧珍庆达王建省曾雄丰华北理工大学材料科学与工程学院河北省无机非金属材料实验室河北唐山063210 河北省(唐山)陶瓷产业技术研究院河北唐山063007

采用Ba(OH)_(2)·8H_(2)O、TiO_(2)通过水热—煅烧法制备四方相BaTiO_(3)。以三聚氰胺为前驱体,热缩聚法制备g-C_(3)N_(4)。简单研磨制备不同质量分数BaTiO_(3)/g-C_(3)N_(4)压电光催化复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、... 详细信息

采用Ba(OH)_(2)·8H_(2)O、TiO_(2)通过水热—煅烧法制备四方相BaTiO_(3)。以三聚氰胺为前驱体,热缩聚法制备g-C_(3)N_(4)。简单研磨制备不同质量分数BaTiO_(3)/g-C_(3)N_(4)压电光催化复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外—可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)对样品结构、形貌、光学性能进行表征。在模拟太阳光与超声波作用下降解罗丹明(Rh B),研究了复合材料的压电光催化性能。结果表明:10%BaTiO_(3)/g-C_(3)N_(4)光吸收性能最好,压电光催化性能最优,100 min内对Rh B降解率为97.81%,是g-C_(3)N_(4)降解速率的1.48倍。捕获剂实验表明,压电光催化条件下·OH与·O_(2)^(-)为主要活性物种。

关键词：钛酸钡类石墨相氮化碳压电光催化

F掺杂SrTiO_(3)的制备及光电化学阴极保护性能研究

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人工晶体学报 2024年第4期53卷 707-713页

作者：王建省孔存辉曾雄丰赵英娜华北理工大学材料科学与工程学院河北省无机非金属材料重点实验室唐山063210 河北省(唐山)陶瓷产业技术研究院唐山063007

SrTiO_(3)因合适的能带结构和稳定的物化特性,在光电化学阴极保护领域有很大的应用潜力,但是对太阳光的利用率低和光生电子-空穴对复合率高等问题限制了其进一步发展。基于此,利用阴离子(F)掺杂对SrTiO_(3)改性,以得到高效、稳定光电转... 详细信息

SrTiO_(3)因合适的能带结构和稳定的物化特性,在光电化学阴极保护领域有很大的应用潜力,但是对太阳光的利用率低和光生电子-空穴对复合率高等问题限制了其进一步发展。基于此,利用阴离子(F)掺杂对SrTiO_(3)改性,以得到高效、稳定光电转换性能的SrTiO_(3)光阳极材料。通过溶剂热法制备了不同F掺杂浓度的SrTiO_(3)光阳极材料,UV-Vis DRS和PL测试结果表明,F掺杂提高了SrTiO_(3)对太阳光的利用率和光生电子-空穴对的分离能力。光电化学阴极保护测试结果表明:光照条件下,当F掺杂量为2.0%(原子数分数)时,F-2.0%-SrTiO_(3)与304不锈钢偶联后其光电流密度达到3.7μA/cm^(2),使304不锈钢的开路电位负移至-0.42 V,在模拟海水中为304不锈钢提供有效保护。

关键词： SrTiO_(3) F掺杂溶剂热法光电化学阴极保护光学性质

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压电效应增强光催化剂降解有机污染物的研究进展

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化工新型材料 2024年

作者：王晓宇曾雄丰彭俊淇王建省赵英娜华北理工大学材料科学与工程学院河北省无机非金属材料实验室河北省(唐山)陶瓷产业技术研究院

光催化降解有机污染物技术因利用绿色环保的太阳能而备受关注，然而，光催化半导体材料光生载流子的快速复合限制了其应用。近年来，通过压电效应协同光催化技术，有望解决这一问题，从而成为新的研究热点。主要介绍了压电效应协同光催... 详细信息

光催化降解有机污染物技术因利用绿色环保的太阳能而备受关注，然而，光催化半导体材料光生载流子的快速复合限制了其应用。近年来，通过压电效应协同光催化技术，有望解决这一问题，从而成为新的研究热点。主要介绍了压电效应协同光催化技术的基本原理和产生压电效应的方法，以及常见的压电光催化材料降解有机污染物的研究现状。最后，对压电效应协同光催化技术降解有机污染物的研究趋势及挑战进行了展望。

关键词：压电效应光催化有机污染物降解协同催化