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在质子交换膜体系中实现长效高选择性电催化CO_(2)甲酸转化

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科学通报 2024年第14期69卷 1818-1820页

作者：姚颖方南京大学环境材料与再生能源研究中心南京210093

化石能源的过度消耗向大气中排放了大量CO_(2),引发严重的全球气候变暖等环境问题^([1]).随着国际上对这一全球性问题的日益关注,碳捕集和利用是实现碳中和目标的巨大挑战和机遇.随着全球范围内大规模太阳电池和风能发电设施的普及,利... 详细信息

化石能源的过度消耗向大气中排放了大量CO_(2),引发严重的全球气候变暖等环境问题^([1]).随着国际上对这一全球性问题的日益关注,碳捕集和利用是实现碳中和目标的巨大挑战和机遇.随着全球范围内大规模太阳电池和风能发电设施的普及,利用可再生能源电力将CO_(2)电化学转化为有机化学品受到广泛关注,CO_(2)电解技术为推进“双碳”(碳达峰、碳中和)战略的实施以及人类社会的可持续发展提供了一种可靠的途径。

关键词：有机化学品风能发电碳中和电解技术全球性问题质子交换膜高选择性可再生能源电力

BaTiO_(3)掺杂调控内建电场提升钙钛矿太阳能电池性能

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物理学报 2024年第3期73卷 334-345页

作者：金程程丁玲玲宋子馨陶海军南京航空航天大学材料科学与技术学院南京211106

碳基无空穴传输层钙钛矿太阳能电池(C-PSCs)因其替换了昂贵的贵金属电极,以及去掉了稳定性差的空穴传输材料而受到广泛关注.但是C-PSCs内部载流子分离和传输性能差阻碍了效率的提高,而内建电场的增强可以改善载流子传输性能从而提升电... 详细信息

碳基无空穴传输层钙钛矿太阳能电池(C-PSCs)因其替换了昂贵的贵金属电极,以及去掉了稳定性差的空穴传输材料而受到广泛关注.但是C-PSCs内部载流子分离和传输性能差阻碍了效率的提高,而内建电场的增强可以改善载流子传输性能从而提升电池光电性能.本文将铁电材料钕酸钡(BaTiO_(3))粉末作为添加剂引入钙钛矿前驱液中制备C-PSCs,改善钙钛矿薄膜形态,降低薄膜缺陷密度及提高C-PSCs载流子传输性能.结果表明,当BaTiO_(3)质量分数为1.0%时,钙钛矿薄膜均匀致密,电池的光电转换效率最高.对薄膜施加正向电压极化处理后,铁电材料BaTiO_(3)剩余极化电场增大了内建电场,为载流子输运和萃取提供充足的动力,从而抑制非辐射复合的发生;同时耗尽层宽度增大,反向饱和电流减小,电池性能显著提升,优化后最佳器件效率为9.02%.本文为钙钛矿吸收层掺杂实现内建电场调控提供了一种有效策略.

关键词：钙钛矿太阳能电池内建电场铁电材料载流子传输

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等离子体辅助制备炭布负载大层间距NiCoAl-LDHs及其电化学去离子性能

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新型炭材料（中英文） 2024年第3期39卷 561-572页

作者：姜秋彤王国庆李益黄宏伟李倩杨建南京工业大学材料科学与工程学院江苏南京211816 南京工业大学江苏先进无机功能复合材料协同创新中心江苏南京211816

电容去离子技术近年来被认为是一种新兴的海水淡化技术,尤其在苦咸水范围内具有经济节能的特点。然而,目前关于除氯电极的研究较少,同时缓慢的除盐动力学也制约了除氯电极的发展。本工作通过在表面酸处理后的柔性炭布(ACC)上原位生长层... 详细信息

电容去离子技术近年来被认为是一种新兴的海水淡化技术,尤其在苦咸水范围内具有经济节能的特点。然而,目前关于除氯电极的研究较少,同时缓慢的除盐动力学也制约了除氯电极的发展。本工作通过在表面酸处理后的柔性炭布(ACC)上原位生长层状氢氧化物NiCoAl-LDHs纳米片阵列并进行Ar等离子体处理,制备了具有扩大层间距的Ar-NiCoAl-LDHs@ACC材料。炭布基底抑制了NiCoAl-LDHs纳米片的团聚并提高了电导率,Ar等离子体处理则进一步扩大了NiCoAl-LDHs层间距并改善了亲水性,提供了快速的氯离子扩散通道,并释放了更多的层间活性位点,实现了高除盐动力学。将Ar-NiCoAl-LDHs@ACC作为除氯电极与活性炭组装了混合式电容去离子器件。在1000 mg L^(-1)NaCl溶液及1.2 V工作电压下,除盐容量可达到93.26 mg g^(-1),除盐速率可达到0.27 mg g^(-1)s^(-1),电荷效率高达0.97。在300 mg L^(-1)NaCl溶液及0.8 V工作电压下,经100次循环后容量保持率仍在85%以上。本工作的制备策略为大层间距二维金属氢氧化物材料的可控制备和高性能电化学除氯电极的设计构建提供了新思路。

关键词：电化学去离子海水淡化大层间距 NiCoAl-LDHs 高除盐动力学

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热塑性聚酯弹性体复合材料的制备与阻燃性能

复合材料学报 2024年第3期41卷 1249-1258页

作者：刘天明赵东沈育才江国栋王庭慰南京工业大学材料科学与工程学院南京211816 江苏先进无机功能复合材料协同创新中心南京211816

由于热塑性聚酯弹性体(TPEE)极易燃烧,严重阻碍了其在电子电气、电线护套、充电桩等领域的应用,为解决此问题,以二乙基次磷酸铝(AlPi)和三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)为阻燃剂,添加到TPEE中,采用密炼和热压成型方法制备出高阻燃性TPEE复合材料... 详细信息

由于热塑性聚酯弹性体(TPEE)极易燃烧,严重阻碍了其在电子电气、电线护套、充电桩等领域的应用,为解决此问题,以二乙基次磷酸铝(AlPi)和三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)为阻燃剂,添加到TPEE中,采用密炼和热压成型方法制备出高阻燃性TPEE复合材料。采用极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧(UL-94)测试、锥形量热(CONE)测试等对TPEE复合材料的阻燃性能进行了测试。结果表明:AlPi和MPP复配可以实现TPEE的高效阻燃,添加22wt%复配阻燃剂的TPEE材料的LOI由19.3%提升至31.5%,UL-94达到V-0级,总热释放和峰值热释放速率下降27.6%和64.8%。采用热失重分析仪(TGA)、扫描电子显微镜、力学性能测试仪及电绝缘性能测试仪等对TPEE材料的热稳定性、力学性能、电性能及其烧蚀前后的微观形貌进行了表征。结果表明:复配阻燃剂的阻燃机制为膨胀炭层凝聚相阻隔型阻燃,且促进了TPEE分解成炭;力学性能、电绝缘性能和微观形貌测试表明复配的AlPi和MPP能够提升TPEE材料的电绝缘性,但其与TPEE相容性较差,导致TPEE材料的力学性能下降。

关键词：热塑性聚酯弹性体二乙基次磷酸铝三聚氰胺聚磷酸盐阻燃性能电绝缘性能

双氮源共掺杂木素碳量子点/有机溶剂水份探针的构建及性能

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光子学报 2024年第9期53卷 116-129页

作者：刘凯张培培胡妙言高诗雨连海兰徐长妍南京林业大学材料科学与工程学院南京210037

以木素为碳源,以盐酸为解聚剂,以邻苯二胺和尿素为氮掺杂剂,通过一锅水热法获得了碳量子点。该碳量子点的荧光量子产率为2.05%,其水溶液在紫外区具有明显的吸收,并表现出较强的溶剂依赖性。将其用于检测实验室常用的三种有机溶剂(乙醇、... 详细信息

以木素为碳源,以盐酸为解聚剂,以邻苯二胺和尿素为氮掺杂剂,通过一锅水热法获得了碳量子点。该碳量子点的荧光量子产率为2.05%,其水溶液在紫外区具有明显的吸收,并表现出较强的溶剂依赖性。将其用于检测实验室常用的三种有机溶剂(乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃)时,随着有机溶剂中水份含量的增加,发射光谱出现红移,且其荧光强度下降。在所构建的双氮源共掺杂木素碳量子点/有机溶剂水份荧光探针中,碳量子点的荧光强度与有机溶剂的水份含量存在良好的线性关系,对乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃中水份的检出下限分别为0.079%、0.075%和0.080%,并实现了可视化的水份检测。该研究结果可为有机溶剂中微量水份的检测提供理论和实验参考。

关键词：木质素碳量子点氮掺杂荧光探针可视化有机溶剂水份检测

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火情预警策略与木质复合材料阻燃防火研究进展

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材料工程 2024年第10期52卷 1-14页

作者：潘明珠南京林业大学材料科学与工程学院南京210037

木质复合材料广泛应用于建筑、装饰、家具、交通等领域,其防火安全广受关注。本文从木质复合材料燃烧特征出发,综述了近10年来木质复合材料的两种防火策略,即火情预警(主动预警)和阻燃处理(被动防御)。木质复合材料本身不具有“智能”特... 详细信息

木质复合材料广泛应用于建筑、装饰、家具、交通等领域,其防火安全广受关注。本文从木质复合材料燃烧特征出发,综述了近10年来木质复合材料的两种防火策略,即火情预警(主动预警)和阻燃处理(被动防御)。木质复合材料本身不具有“智能”特性,其火情预警功能是通过在其表面引入对温度产生响应的功能材料,如热致响应半导体材料、热致变色材料、形状记忆材料等,并将温度信号转化为可接收的信号(电信号、颜色、形变等)传递给外界,实现对火灾的及时预警。而木质复合材料阻燃处理的关键在于限制燃烧过程中固相内部以及气固相之间的热传导和物质传递。此外,进一步概述了金属系(镁/铝氧化物、镁/铝层状双氢氧化物)、硼系、磷氮系、生物基阻燃体系等在胶合板、刨花板和纤维板中阻燃抑烟性能的研究进展,阐明了阻燃体系的构筑机制及协同阻燃机理,并且讨论了其对胶黏剂固化过程和材料力学性能的影响规律。最后指出采用早期预警、中后期阻燃的方式,可显著提升木质复合材料的阻燃防火性能。

关键词：木质复合材料阻燃火情预警抑烟防火安全智能材料

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木基多孔材料用于染料废水处理研究进展

复合材料学报 2024年第6期41卷 2789-2800页

作者：梅泽楷丁一冯树杨伟胜韩景泉南京林业大学材料科学与工程学院南京210037

染料广泛应用于纺织、皮革、塑料、造纸、化妆品等行业,已经成为当今水体污染的主要来源之一。染料废水成分复杂,具有高毒性、有机污染物含量高、重金属超标等特性,对生态环境造成极大危害,因此实现水体中水溶性有机染料的去除成为当前... 详细信息

染料广泛应用于纺织、皮革、塑料、造纸、化妆品等行业,已经成为当今水体污染的主要来源之一。染料废水成分复杂,具有高毒性、有机污染物含量高、重金属超标等特性,对生态环境造成极大危害,因此实现水体中水溶性有机染料的去除成为当前废水处理面临的重要挑战。木材是一种可再生、可生物降解的环境友好型天然材料,具有构造有序、层次分明的多尺度分级结构和丰富的孔隙构造,这种层级多孔结构为新型染料去除材料和装置的开发创造了天然条件。通过在木材内部管腔表面负载石墨烯、金属-有机骨架(MOF)、贵金属纳米颗粒(Ag、Au、Pd)和多氧金属酸盐等活性物质,可促进木质基复合材料对染料的物理化学吸附与催化降解,进而实现废水中染料的有效去除。本文首先对染料废水的特性及其危害进行了概述,并详细介绍了木材的特殊微观结构及其在染料废水处理中的优势;随后,综述了负载活性物质的木基多孔材料用于染料废水的吸附和催化降解两种处理方式的原理和研究现状,并对木基多孔材料处理染料废水的发展前景进行展望和总结。

关键词：木材染料废水多孔结构吸附降解

热处理对1060/7N01/1060轧制复合板显微组织及力学性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第1期34卷 94-107页

作者：李顺强孙国胜张瑞升程笑刘吉梓南京理工大学材料科学与工程学院纳米异构材料中心南京210094 南京理工大学分析测试中心南京210094

利用475℃单道次热轧的方式制备界面结合良好的1060/7N01/1060层状复合板。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜及电子背散射衍射结合硬度和拉伸实验研究层厚比对热轧复合板显微组织和力学性能的影响。此外,对比研究冷轧前热处理(固溶... 详细信息

利用475℃单道次热轧的方式制备界面结合良好的1060/7N01/1060层状复合板。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜及电子背散射衍射结合硬度和拉伸实验研究层厚比对热轧复合板显微组织和力学性能的影响。此外,对比研究冷轧前热处理(固溶处理及峰值时效)对冷轧复合板显微组织和力学性能的影响。结果表明,层厚比对热轧复合板各层显微组织特征影响不大,其力学性能与混合法则理论预测结果一致。相比而言,额外的热处理对冷轧板纯铝层的晶粒尺寸无明显影响,却有助于细化7N01层的晶粒尺寸及弥散、细小析出物的形成,使其具有更显著的细晶强化、析出强化及位错强化效应。

关键词： 7N01铝合金纯铝层状复合板结合界面时效力学性能

大厚度TC4钛合金激光增材连接过程分区组织调控

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中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1285-1299页

作者：吕飞阅王磊磊高转妮张家豪黎一帆李琳沁占小红南京航空航天大学材料科学与技术学院南京211106

针对大厚度钛合金构件激光增材连接过程中热累积效应导致的组织粗化及性能劣化问题,本文开展了微观组织分区调控研究,分析了厚板不同位置的晶粒尺寸与析出相形态随着激光功率与扫描速率的变化规律,形成了激光增材连接件分区组织调控方... 详细信息

针对大厚度钛合金构件激光增材连接过程中热累积效应导致的组织粗化及性能劣化问题,本文开展了微观组织分区调控研究,分析了厚板不同位置的晶粒尺寸与析出相形态随着激光功率与扫描速率的变化规律,形成了激光增材连接件分区组织调控方法。结果表明:通过改变激光功率来调控组织形态的参数灵敏度较高,针对激光增材连接过程热累积效应导致的组织粗化问题,需改变激光扫描速率来调控试样中上部及顶部的组织形态。当激光有效能量为5.46×10^(5) J时,增材连接试样的抗拉强度高达915 MPa左右,同时断口韧窝尺寸较大,材料塑韧性较优异。因此,在激光增材连接过程中进行分区组织调控,可实现连接件整体力学性能的显著提升。

关键词：激光增材连接 TC4钛合金有效激光能量微观组织分区调控