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熔融旋甩制备Co掺杂TiNiCo_(x)Sn合金的热电性能

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物理学报 2024年第10期73卷 294-306页

作者：何俊松罗丰王剑杨士冠翟立军程林刘虹霞张艳李艳丽孙志刚胡季帆太原科技大学材料科学与工程学院太原030024 太原科技大学山西省磁电功能材料与应用重点实验室太原030024 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 武汉理工大学襄阳示范区湖北隆中实验室襄阳441000

TiNiSn基half-Heusler高温热电材料具有较高的功率因子,但其也具有较高的晶格热导率,这极大地阻碍了其热电性能的提升.本文采用熔融旋甩快淬与放电等离子烧结工艺制备TiNiCo_(x)Sn (x=0-0.05)样品,研究磁性Co元素掺杂对材料的相组成、... 详细信息

TiNiSn基half-Heusler高温热电材料具有较高的功率因子,但其也具有较高的晶格热导率,这极大地阻碍了其热电性能的提升.本文采用熔融旋甩快淬与放电等离子烧结工艺制备TiNiCo_(x)Sn (x=0-0.05)样品,研究磁性Co元素掺杂对材料的相组成、微观结构和热电性能.结果表明,该制备工艺能够直接获得纳米晶的TiNiCo_(x)Sn样品.在纳米晶影响下的样品的热导率明显低于块体材料的热导率,平均降幅约为17.8%.在Co掺杂后样品的晶粒尺寸进一步降低,与TiNiSn基体相比,TiNiCo_(x)Sn样品的热导率显著降低,最大降幅约为38.9%,其中晶格热导率最低值为3.19 W/(m·K),最大降幅约为42.6%.随着Co掺杂量x的增大TiNiCo_(x)Sn样品出现n/p转变,电导率随x增大而逐渐下降,电输运性能劣化,功率因子缓慢减小,其中TiNiSn样品在700 K时获得29.56 W/(m·K^(2))的最高功率因子.ZT值随Co掺杂量x的增大而逐渐降低,TiNiSn样品在900 K时的最大ZT值为0.48.本工作表明采用熔融旋甩制备工艺及磁性Co掺杂能够有效降低TiNiSn材料的热导率.

关键词： TiNiSn 热电材料熔融旋甩 half-Heusler

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材料的非简谐性描述符

物理学报 2024年第5期73卷 289-296页

作者：李环娅周柯尹万健苏州大学能源学院能源与材料创新研究院江苏省先进碳材料与可穿戴能源技术重点实验室苏州215006

非简谐效应是诸如软模相变、负热膨胀、多铁性和超低热导率等材料性质的根源.已有的关于量化材料非简谐性的方法没有给出清晰准确的非简谐性描述符,并且计算流程复杂,需要极其耗时的分子动力学模拟.故亟需提出一个可以快速计算的非简谐... 详细信息

非简谐效应是诸如软模相变、负热膨胀、多铁性和超低热导率等材料性质的根源.已有的关于量化材料非简谐性的方法没有给出清晰准确的非简谐性描述符,并且计算流程复杂,需要极其耗时的分子动力学模拟.故亟需提出一个可以快速计算的非简谐性描述符,用来理解、评估、设计和筛选具有强非简谐性的功能材料.本研究将晶格非谐性分解为单声子非谐性σ_((q,j))^(A),并提出温度依赖的晶格非谐性的定量描述符A_(ph)(T).该描述符既可以定量描述从Si,GaAs,CdTe,NaCl到CsPbI_(3)的晶格非谐性的变化趋势,又可以成功预测非简谐效应驱动的体积模量和晶格热导率性质的变化.本工作提出的非简谐性描述符能够快速量化材料非简谐性,并且可直观地展现材料非简谐效应的声子模态分布.本方法计算简单、高效且有效,可为基于非简谐性筛选与设计材料打下基础.

关键词：非简谐效应声子非简谐晶格热导率第一性原理计算

基于天青B的聚丙烯酰胺-丙烯酸水凝胶用于虾类新鲜度监测

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高分子学报 2024年

作者：周长凯方鹏达张昊孙哲严锋江苏省新型高分子功能材料工程研究中心江苏省先进负碳技术重点实验室苏州市软材料与新能源重点实验室苏州大学材料与化学化工学部

随着人们生活质量的不断提高，食品的质量问题也日益受到关注.可视化智能包装材料可以通过颜色的变化，实现对食品新鲜度的实时监测.然而，由于智能包装材料响应时间长，指示剂的泄漏加重食品污染，制约了可视化智能包装材料的发展和应... 详细信息

随着人们生活质量的不断提高，食品的质量问题也日益受到关注.可视化智能包装材料可以通过颜色的变化，实现对食品新鲜度的实时监测.然而，由于智能包装材料响应时间长，指示剂的泄漏加重食品污染，制约了可视化智能包装材料的发展和应用.将吩噻嗪类阳离子染料天青B (Azure B)通过阴阳离子静电相互作用固定到聚丙烯酰胺-丙烯酸水凝胶中，利用其对生物胺敏感的特性，制备出了响应快、低泄漏的可视化智能包装水凝胶薄膜材料——丙烯酰胺与天青B丙烯酸盐交联水凝胶(PAMA-Az).研究结果表明PAMA-Az薄膜材料能够实现p H和生物胺的快速响应，在氨气、挥发性盐酸的模拟实验中也表现出变色的可逆性.和共混的天青B水凝胶相比，离子间静电相互作用显著降低了指示剂的迁移率，防止了指示剂的泄露.快响应、低泄露的PAMA-Az凝胶薄膜材料成功应用于鲜虾的新鲜度的监测.

关键词： pH响应天青B 静电相互作用水凝胶薄膜智能包装

氮化硼功能化改性高分子导热复合材料的制备及性能研究进展

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高分子材料科学与工程 2024年第3期40卷 180-190页

作者：柯雪董姗刘婵玉李梦莎游峰江兵兵江学良姚楚武汉工程大学材料科学与工程学院湖北省等离子体化学与新材料重点实验室湖北武汉430205 湖北大学材料科学与工程学院功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室湖北武汉430062

高导热绝缘材料在应对日益严峻的电子元器件领域的热管理问题中的应用广泛,以氮化硼改性高分子基导热复合材料已成为其中的研究热点之一。引入具有高导热系数的氮化硼纳米材料,不仅可以解决高分子材料热导率低的问题,还能使得所制氮化... 详细信息

高导热绝缘材料在应对日益严峻的电子元器件领域的热管理问题中的应用广泛,以氮化硼改性高分子基导热复合材料已成为其中的研究热点之一。引入具有高导热系数的氮化硼纳米材料,不仅可以解决高分子材料热导率低的问题,还能使得所制氮化硼改性高分子导热复合材料的力学性能、电绝缘性能和热稳定性能得到提升。文中简要介绍了氮化硼的结构特性及各种制备方法,结合课题组的研究工作综述了六方氮化硼从功能化、取向分散、三维导热网络构建3个方面对高分子材料的改性,以及六方氮化硼和零维、一维、多元导热填料协同杂化高分子材料。最终,提出现阶段六方氮化硼改性高分子导热复合材料存在的主要问题,并对未来的研究方向进行了分析与展望。

关键词：氮化硼导热性能填料杂化复合材料功能化改性

绿色合成粉煤灰负载纳米零价铁及其去除水中六价铬

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环境科学学报 2024年第9期44卷 236-244页

作者：王雪莲孙吴刘霞郜维冬成聪聪徐楠苏州科技大学环境科学与工程学院苏州215009 江苏省环境功能材料重点实验室苏州215009

采用绿色合成方法,通过粉煤灰(CoalFlyAsh,CFA)负载,利用茶叶提取物—茶多酚还原制备纳米零价铁复合材料(nZVI@GT-CFA).同时,采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)等手段对nZVI@GT-CFA的理化性质进... 详细信息

采用绿色合成方法,通过粉煤灰(CoalFlyAsh,CFA)负载,利用茶叶提取物—茶多酚还原制备纳米零价铁复合材料(nZVI@GT-CFA).同时,采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)等手段对nZVI@GT-CFA的理化性质进行表征,并探究了不同Fe∶CFA负载比的nZVI@GT-CFA对水中Cr(VI)的去除效率.结果表明,粉煤灰负载和茶多酚包裹协同作用大大提高了nZVI@GT-CFA的反应活性和分散性能,且以Fe∶CFA负载比10∶1制备的nZVI@GT-CFA对Cr(VI)的去除性能最佳,达到306.57 mg·g^(-1),其中对Cr(VI)的还原去除量为190.45 mg·g^(-1),吸附去除量为116.12 mg·g^(-1).本研究为nZVI@GT-CFA应用于地下水Cr(VI)污染的修复提供了理论依据和技术支撑.

关键词：绿色合成粉煤灰纳米零价铁六价铬去除

含Benzo[a]azulene单元的锯齿状梯形共轭聚合物的表面在位合成

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物理化学学报 2024年第8期40卷 1-3页

作者：吴名辉 Markus Mühlinghaus 李雪超徐超婕陈强张海明 Klaus Müllen 迟力峰江苏省碳基功能材料与器件重点实验室苏州大学功能纳米与软材料研究院江苏苏州215123 马克斯ꞏ普朗克高分子研究所美因茨55128德国

梯形共轭聚合物(CLPs)因其独特的光电性质而受到广泛关注。绝大多数CLPs是通过溶液方法合成的,但近年来,在超高真空环境中进行的表面原位合成策略逐渐崭露头角,成为CPL合成的新方法。表面原位合成方法能够克服传统溶液合成的限制,如随... 详细信息

梯形共轭聚合物(CLPs)因其独特的光电性质而受到广泛关注。绝大多数CLPs是通过溶液方法合成的,但近年来,在超高真空环境中进行的表面原位合成策略逐渐崭露头角,成为CPL合成的新方法。表面原位合成方法能够克服传统溶液合成的限制,如随着聚合度增加而受限的溶解度和结构稳定性,从而实现复杂共轭结构的精确合成。Azulene衍生物是在表面合成非苯型CLPs的有吸引力的前体。与传统的只含六元环的CLPs相比,使用烷基取代的azulene作为前体分子,有望获得具有复杂骨架结构的CLPs,从而调控其电子性质,但目前很少有人探索这种策略。本文报道了3,3'-二溴-2,2’-二甲基-1,1’-联薁(DBMA)在Au(111)表面上的热化学反应。在室温的Au(111)衬底上,我们发现沉积的分子在重构表面的fcc(面心立方堆积)区域形成无定型的聚集体,并在100℃以下保持形貌不变。当退火温度高于150℃后,DBMA发生脱溴反应并与金原子络合形成具有复杂空间立体结构的2,2’-二甲基-1,1’-联薁有机金属聚合物,并展现出迥异的图像特征。随后在更高温度下退火,有机金属聚合物脱去金属原子并经历碳碳偶联反应。该过程伴随着甲基与相邻薁单元之间的分子内环化反应,形成了含有benzo[a]azulene单元的梯形共轭聚合物。有趣的是,我们发现当一侧甲基参与反应并在聚合物中形成六元环时,会显著地弯折聚合物链,使得另一侧甲基与薁单元之间的距离增加,并抑制预期的环化过程。我们通过键分辨扫描探针显微镜对反应过程中的相关结构进行了研究,发现反应结果与反应中间结构的应力关联紧密。我们的结果表明,烷基取代的azulene前体可应用于非苯型碳纳米结构的表面合成,并有望实现扩展的非苯型二维碳纳米结构。

关键词：表面在位合成薁非苯型碳纳米结构梯形共轭聚合物扫描探针显微镜键分辨原子力显微镜

SPS烧结Ni-Mn-In合金的马氏体相变和力学性能研究

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材料导报 2024年第9期38卷 210-215页

作者：邝亚飞李永斌张艳陈峰华孙志刚胡季帆太原科技大学材料科学与工程学院磁电功能材料及其应用山西省重点实验室

本工作利用放电等离子烧结技术制备了Ni45Co5Mn37In13合金，通过优化热处理工艺以及烧结工艺参数尽可能地消除阻碍马氏体相变的内应力等因素。结果表明，合金粉末经过773 K低温去应力退火，有利于获得6M马氏体结构，6M马氏体结构的存在... 详细信息

本工作利用放电等离子烧结技术制备了Ni45Co5Mn37In13合金，通过优化热处理工艺以及烧结工艺参数尽可能地消除阻碍马氏体相变的内应力等因素。结果表明，合金粉末经过773 K低温去应力退火，有利于获得6M马氏体结构，6M马氏体结构的存在有利于相变的进行，这主要归因于原子结构有序化、均匀化增强。而退火时间从2 h延长到25 h,合金粉末的马氏体相变行为没有明显的变化，这归因于退火时间对原子扩散以及位错运动的影响较小。随着烧结温度从873 K升高到1 173 K,烧结合金的抗压强度和断裂应变分别提高到1 564 MPa和13.4%,这归因于孔隙的减小、致密度的提高以及晶界强化。总之，通过两次低温去应力退火和一次高温烧结，烧结Ni45Co5Mn37In13合金不仅获得了良好的力学性能，还具有急剧的马氏体相变行为。

关键词： Ni45Co5Mn37In13 放电等离子烧结退火工艺马氏体相变力学性能

稀土铈基NH-SCR催化剂抗金属离子中毒研究进展

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中国稀土学报 2024年

作者：王瑞华邹伟欣聂玮董林南京大学大气科学学院南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室江苏省机动车尾气污染控制重点实验室

在NH3-SCR研究领域，稀土铈基材料因其良好的储释氧能力而备受关注。实际烟气所含的各种金属离子杂质会造成催化剂的失活，近年来，大量研究者针对稀土铈基催化剂金属离子中毒问题进行了深入探究。本文较为系统地综述了稀土铈基NH3-SCR... 详细信息

在NH3-SCR研究领域，稀土铈基材料因其良好的储释氧能力而备受关注。实际烟气所含的各种金属离子杂质会造成催化剂的失活，近年来，大量研究者针对稀土铈基催化剂金属离子中毒问题进行了深入探究。本文较为系统地综述了稀土铈基NH3-SCR催化剂的金属离子中毒机制和抗中毒提升策略，并对未来抗金属离子中毒的铈基催化剂的发展进行了展望，期望为相关研究提供一定参考借鉴。

关键词：稀土铈基催化剂 NH -SCR 抗金属离子中毒

固体电解质界面层锂合金相的高通量筛选与界面离子输运研究

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物理化学学报 2024年第3期40卷 50-59页

作者：窦智段慧宇林奕希夏颖慧郑明波许真铭南京航空航天大学材料科学与技术学院江苏省高效电化学储能技术重点实验室南京210016

固体电解质界面层(SEI)对锂离子电池的电化学性能有着重要影响,理想的SEI层应同时具备良好的电子绝缘性、较高的离子电导率,以及一定的界面机械强度来承受锂沉积/剥离行为所伴随的体积变化和抑制锂枝晶形成。构筑LiF基人工SEI层已被证... 详细信息

固体电解质界面层(SEI)对锂离子电池的电化学性能有着重要影响,理想的SEI层应同时具备良好的电子绝缘性、较高的离子电导率,以及一定的界面机械强度来承受锂沉积/剥离行为所伴随的体积变化和抑制锂枝晶形成。构筑LiF基人工SEI层已被证明是保护固态锂离子电池负极界面的有效策略。本工作通过材料数据库挖掘技术、高通量第一性原理计算和从头算分子动力学模拟对若干锂合金进行相图计算、扩散能垒计算,以评估其热力学稳定性和锂离子扩散能力,最终筛选出27种可用于LiF基人工SEI层锂离子导电相的锂合金材料。同时,对若干锂合金的晶体结构-扩散性质进行构效关系分析发现,锂合金晶体结构类型对锂离子扩散能力的影响比其元素组分更加显著,即I43d和Fm3m族群结构的锂合金具备非常优异的锂离子输运性能,而Pm3m和F43m族群结构的锂合金扩散通道狭窄,锂离子输运性能差。此外,本计算工作发现锂离子在LiF晶体中扩散迁移是极其困难的,而在LiF晶界和LiF/LiM合金界面迁移扩散阻力极小,藉此获得人工SEI界面层中锂离子输运的物理图像。

关键词：固态电池人工SEI界面锂合金第一性原理计算界面离子扩散