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碳纳米管自交织薄膜载网的构建及用于电池中的沉积分析

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分析化学 2024年第7期52卷 1012-1019页

作者：陈芳张魏栋沈泽宇陆盈盈浙江大学化学系浙江大学化学工程与生物工程学院

透射电子显微镜（TEM）能提供材料在纳米尺度的化学信息与空间信息，是研究电池材料结构和反应机理必不可少的表征工具。由于TEM要求测试样品的厚度<0.1μm，通常的电极表面材料需要采用聚焦离子束刻蚀、超薄切片或超声分散等方法处理... 详细信息

透射电子显微镜（TEM）能提供材料在纳米尺度的化学信息与空间信息，是研究电池材料结构和反应机理必不可少的表征工具。由于TEM要求测试样品的厚度利用刮涂法制备碳纳米管自交织薄膜层，通过研究不同浓度下碳纳米管的交织状况，优化了交织膜的厚度和覆盖区域，制得新型TEM载网。将此载网作为电池正极，用于电池中电极沉积物的获取和TEM分析，得到电极表面高清晰显微结构图像。本研究为研究高能量密度金属负极中的沉积/剥离机制提供了制样新思路。

关键词：碳纳米管载网电沉积扫描电子显微镜透射电子显微镜

来源：博看期刊

基于内非金属元素掺杂的外微波电场协同增强镁储氢机理研究

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天然气工业 2024年第7期44卷 199-207页

作者：王欢吴震黄雅琨杨福胜张早校西安交通大学化学工程与技术学院

在众多的固态储氢材料中,镁基材料已被公认为极具应用前景,但镁在储氢过程中需要克服动力学性能差(氢解离扩散难)、反应能耗高等难题,因而阻碍了其大规模商业化应用。微波外场可高效加速化学反应并降低反应温度和能耗,已逐渐应用于改善... 详细信息

在众多的固态储氢材料中,镁基材料已被公认为极具应用前景,但镁在储氢过程中需要克服动力学性能差(氢解离扩散难)、反应能耗高等难题,因而阻碍了其大规模商业化应用。微波外场可高效加速化学反应并降低反应温度和能耗,已逐渐应用于改善储氢过程,但目前针对内非金属元素掺杂外微波电场协同增强镁储氢的研究鲜有报道。为此,基于第一性原理计算探究了内掺杂非金属元素外微波电场协同改善镁储氢的作用机制,分析了有无非金属元素掺杂下镁—氢气体系在微波电场作用前后的吸附能、电子特性、过渡态等热动力学性能变化机理。研究结果表明:①微波电场改变了氢气分子和镁表面的电荷分布,使得氢气分子出现电荷分离(发生极化);②态密度计算结果也表明微波电场改变了H-s轨道的电子态分布,使得H-s电子向高能量区域移动,从而增强H-s与Mg-sp轨道杂化,导致镁与氢气之间的相互作用增强;③内非金属元素掺杂外微波电场协同改性使吸氢过程的反应能垒从0.94 eV大幅降至0.77 eV。结论认为:①微波电场有助于氢气发生极化,激活了氢气的反应活性,降低反应能耗;②内非金属元素掺杂外微波电场协同改性促进了氢气在镁表面的反应进程,有效提高了镁吸氢过程的动力学性能。

关键词：固态储氢镁金属微波电场非金属掺杂第一性原理计算

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磁组装法简单制备均匀显色的葡萄糖响应型光子晶体凝胶

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化学学报 2024年第7期82卷 782-789,I0002-I0004页

作者：胡亚琴巨晓洁汪伟刘壮潘大伟谢锐褚良银四川大学化学工程学院成都610065

选用化学稳定性良好的3-丙烯酰胺基苯硼酸(3-APBA)为葡萄糖响应共聚单体、聚(乙烯吡咯烷酮)包覆的磁性纳米颗粒(Fe_(3)O_(4)@PVP MCNCs)作为磁组装单元,在磁场和紫外光照共同作用下引发预聚液聚合形成内部含有有序的一维光子晶体链的葡... 详细信息

选用化学稳定性良好的3-丙烯酰胺基苯硼酸(3-APBA)为葡萄糖响应共聚单体、聚(乙烯吡咯烷酮)包覆的磁性纳米颗粒(Fe_(3)O_(4)@PVP MCNCs)作为磁组装单元,在磁场和紫外光照共同作用下引发预聚液聚合形成内部含有有序的一维光子晶体链的葡萄糖响应型光子晶体凝胶.系统探究了MCNCs粒径、浓度、磁场强度及测试环境pH对其响应性能的影响.结果显示,添加了MCNCs(浓度为4 g/L、粒径为181 nm)的预聚液,于8 mT的磁场强度下制备的光子晶体凝胶具有最佳的葡萄糖响应性能.该凝胶能够在0到50 mmol/L的葡萄糖溶液中由蓝色变为橙黄色,达到100 nm衍射波长的迁移,并具有良好的重复使用性能.基于一维磁组装的葡萄糖响应型光子晶体凝胶具有制备工艺简便、结构色均匀和响应稳定可逆等优势,在葡萄糖的可视化检测领域具有潜在的应用前景.

关键词：磁组装光子晶体葡萄糖响应水凝胶可视化

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驱动温度可调的依序自滚动液晶弹性体

高分子学报 2024年第5期55卷 614-623页

作者：周筱睿杨博郑宁浙江大学化学工程与生物工程学院化学工程联合国家重点实验室杭州310058

传统的自驱动液晶弹性体,受限于单一的材料化学设计,仅能在特定条件(或温度范围)下实现自主运动.为了解决这一限制,本研究基于扭曲带状的自驱动液晶弹性体,通过调节网络的交联密度和引入非液晶共聚单体的方法,成功实现了对自驱动液晶弹... 详细信息

传统的自驱动液晶弹性体,受限于单一的材料化学设计,仅能在特定条件(或温度范围)下实现自主运动.为了解决这一限制,本研究基于扭曲带状的自驱动液晶弹性体,通过调节网络的交联密度和引入非液晶共聚单体的方法,成功实现了对自驱动液晶弹性体工作温度的精确设计.在进一步优化材料的驱动性能和力学性能后,获得了工作温度范围不同的自驱动液晶弹性体,分别实现了不同软体驱动器在升温和降温过程中的按需依次滚动.这种可调工作温度的自驱动液晶弹性体将显著拓展软机器人材料的设计应用领域.

关键词：液晶弹性体软体驱动器自主运动

Fe掺杂对ε-MnO_(2)的催化氧化甲苯性能影响

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高校化学工程学报 2024年第1期38卷 145-151页

作者：杨硕齐子韬杨春亚王晓祥李伟李素静浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058

挥发性有机污染物(VOCs)的治理是环保的重要课题,催化氧化是十分有效的治理技术。为开发高效的催化剂,以甲苯为研究对象,采用简便的共沉淀法制备一系列Fe掺杂的ε-MnO_(2)催化剂。其中,Fe_(1)Mn_(5)对甲苯氧化的催化活性最高,转化率为90... 详细信息

挥发性有机污染物(VOCs)的治理是环保的重要课题,催化氧化是十分有效的治理技术。为开发高效的催化剂,以甲苯为研究对象,采用简便的共沉淀法制备一系列Fe掺杂的ε-MnO_(2)催化剂。其中,Fe_(1)Mn_(5)对甲苯氧化的催化活性最高,转化率为90%时的反应温度t_(90)为237℃。此外,该催化剂表现出优异的长期运行稳定性和良好的耐水性。通过一系列表征分析,结果表明,Fe的掺杂促进了Fe_(1)Mn_(5)氧化物上氧空位的产生,提升了催化剂表面吸附氧物种比例,从而提高了其低温还原性。同时,原位红外分析结果表明,Fe掺杂所产生的表面吸附氧物种促进了甲苯甲基的快速脱氢过程,并促进芳香环中C═C键的断裂。

关键词：催化氧化 FeMn氧化物甲苯构效关系

电子顺磁共振技术在化工基础研究中的应用进展

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化工学报 2024年第1期75卷 74-82页

作者：王欣雨王永涛姚加李浩然浙江大学化学系浙江杭州310058 化学工程联合国家重点实验室浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058

电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance,EPR)技术能够检测自由基、过渡金属离子及缺陷等顺磁性物质,谱图具有高特异性,背景信号少,既可以检测溶液样品,也可以检测固态样品,且检测限低。在化工基础研究中,尤其是自由基相关过程... 详细信息

电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance,EPR)技术能够检测自由基、过渡金属离子及缺陷等顺磁性物质,谱图具有高特异性,背景信号少,既可以检测溶液样品,也可以检测固态样品,且检测限低。在化工基础研究中,尤其是自由基相关过程研究中,EPR技术的优势是其他谱学无可比拟的。但是化工领域的科学家们使用EPR技术并不广泛。综述了EPR在化工基础相关研究中应用的一些例子,包括催化材料的表征、活性中间体的表征、溶剂性质表征及材料性能表征四个方面,希望能让更多化工领域工作者了解EPR技术,并使用EPR技术解决化工问题。

关键词：电子顺磁共振催化剂活性中间体溶剂材料性能

一锅法自偶联反应合成3,5-二苯基-1,2,4-噁二唑（英文）

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有机化学 2024年第7期44卷 2251-2256页

作者：刘蒙金肖燕周锴李子成黄文才四川大学化学工程学院

开发了一种合成1,2,4-噁二唑的新方法.在Cs2CO3存在下,以苯甲醛肟和N-氯代丁二酰亚胺（NCS）为原料,采用一锅法自偶联反应合成了3,5-二苯基-1,2,4-噁二唑.该方法适用于无活性取代基的噻吩-3-甲醛、异烟醛和苯甲醛,产率为19%～78%;但该... 详细信息

开发了一种合成1,2,4-噁二唑的新方法.在Cs2CO3存在下,以苯甲醛肟和N-氯代丁二酰亚胺（NCS）为原料,采用一锅法自偶联反应合成了3,5-二苯基-1,2,4-噁二唑.该方法适用于无活性取代基的噻吩-3-甲醛、异烟醛和苯甲醛,产率为19%～78%;但该方法不适用于脂肪族醛、其他杂芳香族醛和带有活性基团（羟基、氨基和羧酸）的苯醛.相比于其他方法,此方法底物单一,仅为芳香醛肟,过程简单,符合绿色化学理念,是合成3,5-（同取代基）-1,2,4-噁二唑的便捷方法.

关键词： 1,2,4-噁二唑自偶联反应醛类氯苯甲醛肟环化反应

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高密度超长碳纳米管的可控制备:进展与展望

化工学报 2024年第4期75卷 1355-1369页

作者：刘恺轩姜沁源汪菲李润朱平王康康臧永路赵彦龙张如范清华大学化学工程系清洁能源化工技术教育部工程研究中心北京100084

碳纳米管因其优异的力学、电学、热学和光学性能,在碳基集成电路、超强超韧纤维、机械储能、柔性可穿戴设备等众多尖端领域拥有广阔的应用前景。碳纳米管的单体结构和微观形貌(如长度、取向度、缺陷浓度、洁净程度等)对其基础物理性质... 详细信息

碳纳米管因其优异的力学、电学、热学和光学性能,在碳基集成电路、超强超韧纤维、机械储能、柔性可穿戴设备等众多尖端领域拥有广阔的应用前景。碳纳米管的单体结构和微观形貌(如长度、取向度、缺陷浓度、洁净程度等)对其基础物理性质有显著的影响。在各类碳纳米管中,只有具有宏观长度、低缺陷浓度和高取向度的超长碳纳米管才能充分体现和发挥其本征的性能优势并满足很多尖端领域对其结构和性能的严格要求。实现超长碳纳米管实际应用的关键在于实现其大规模制备,然而其目前的产率远远无法满足应用需求,因而其在高密度、高产率制备方面依然面临很多挑战。深入讨论了超长碳纳米管的生长机理,分析了超长碳纳米管产率低的原因,系统总结了高密度超长碳纳米管的制备方法,并介绍了目前在超长碳纳米管实际应用方面的最新进展。另外,还总结了超长碳纳米管制备领域所面临的科学和技术挑战,并对未来的发展方向进行了深入的讨论。

关键词：超长碳纳米管高产率可控制备

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微化工精馏分离技术研究进展

化工学报 2024年第1期75卷 47-59页

作者：郑雨婷方冠东张梦波张浩淼王靖岱阳永荣化学工程联合国家重点实验室浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058

综述了以微尺度结构为核心的微化工精馏分离技术的研究进展。基于传统精馏存在的节能技术落后、设备效能低以及难分离近沸点物系等问题,介绍了易于实现过程强化的微精馏分离技术,包括常规微蒸馏/微精馏、毛细管力微精馏、离心力微精馏... 详细信息

综述了以微尺度结构为核心的微化工精馏分离技术的研究进展。基于传统精馏存在的节能技术落后、设备效能低以及难分离近沸点物系等问题,介绍了易于实现过程强化的微精馏分离技术,包括常规微蒸馏/微精馏、毛细管力微精馏、离心力微精馏、真空微精馏、重力微精馏等多种方法,在流动化学应用中将起到重要作用。在微尺度条件下,相间传质传热效率随传质距离的缩短显著增强,同时精馏分离流程具有安全可控、连续高效的特点。微尺度精馏分离技术具有独特优势,为化工精馏实现环保、降耗的目标提供了解决方案,也为流动化学合成系统的开发与完善提供了可能。

关键词：蒸馏精馏微通道分离微化工技术流动化学