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金属氧化物/炭复合材料抑制锂硫电池穿梭效应的研究进展

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新型炭材料（中英文） 2024年第2期39卷 201-222页

作者：周志强王惠民杨璐彬马成王际童乔文明凌立成华东理工大学化工学院上海200237

锂硫电池因理论能量密度高、生产成本低和环境友好等优点被认为是最有前途的下一代电化学储能装置之一。然而,硫和硫化锂的低导电性、严重的穿梭效应和缓慢的反应动力学等问题阻碍了锂硫电池的大规模商业化应用。炭材料因高比表面积,良... 详细信息

锂硫电池因理论能量密度高、生产成本低和环境友好等优点被认为是最有前途的下一代电化学储能装置之一。然而,硫和硫化锂的低导电性、严重的穿梭效应和缓慢的反应动力学等问题阻碍了锂硫电池的大规模商业化应用。炭材料因高比表面积,良好导电性与结构多样性而备受关注,然而非极性炭材料难以与极性多硫化物紧密结合,导致活性材料大量损失和严重的穿梭效应。金属氧化物具有极性强和丰富吸附位点的优点,将过渡金属氧化物与炭材料结合,有助于增强对多硫化物的化学吸附和电化学反应活性。本文首先介绍了锂硫电池的基本原理和存在的主要问题,然后讨论了近年来过渡金属氧化物/炭复合材料在合成方法和结构设计(1D,2D,3D)方面的研究进展。此外,详细介绍了异质结构设计、空位工程和晶面调控策略的代表性工作并讨论了其机理。最后,对过渡金属氧化物/炭复合材料用于锂硫电池中的发展进行了总结和展望。

关键词：过渡金属氧化物炭材料调控方案穿梭效应锂硫电池

构筑晶格匹配牺牲层:制备高质量自支撑薄膜材料的有效途径

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科学通报 2024年第13期69卷 1666-1668页

作者：刘毅姜忠义大连理工大学化工学院大连116024 天津大学化工学院天津300354

自支撑型薄膜材料因其脱离衬底束缚而展现出物化性质均一、便于成型组装、避免界面缺陷等优异特性,在柔性电子器件、智能传感系统、能量储存转换、化学分离等领域表现出巨大应用潜力.目前已开发出的自支撑型薄膜的制备方法包括化学刻蚀... 详细信息

自支撑型薄膜材料因其脱离衬底束缚而展现出物化性质均一、便于成型组装、避免界面缺陷等优异特性,在柔性电子器件、智能传感系统、能量储存转换、化学分离等领域表现出巨大应用潜力.目前已开发出的自支撑型薄膜的制备方法包括化学刻蚀、物理/机械剥离、界面合成、原位转化等.

关键词：智能传感系统能量储存化学分离柔性电子器件化学刻蚀晶格匹配界面缺陷牺牲层

乙二醇和1,2-丁二醇混合物与丙醛的缩合反应动力学

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化学工程 2024年第6期52卷 58-63页

作者：张航张楠李梦甜王瑞天津理工大学化学化工学院天津300384

采用阳离子交换树脂催化剂KRD001,在釜式反应器中对EG(乙二醇)和1,2-BDO(1,2-丁二醇)混合物与丙醛的缩合反应动力学进行研究,考察传质阻力、催化剂用量、进料摩尔比和反应温度等对反应速率的影响,分析反应机理,建立反应动力学模型,并回... 详细信息

采用阳离子交换树脂催化剂KRD001,在釜式反应器中对EG(乙二醇)和1,2-BDO(1,2-丁二醇)混合物与丙醛的缩合反应动力学进行研究,考察传质阻力、催化剂用量、进料摩尔比和反应温度等对反应速率的影响,分析反应机理,建立反应动力学模型,并回归得到相应的动力学参数。结果表明:醛醇进料摩尔比对EG、1,2-BDO的平衡转化率和反应选择性差异影响较大。反应体系中同时发生EG与丙醛的缩合反应、1,2-BDO与丙醛的缩合反应及半缩醛(AC_(1))与1,2-BDO生成半缩醛(AC_(2))和EG的缩醛交换反应。缩醛反应过程放热,丙醛与EG的反应焓为-18.73 kJ/mol,丙醛与1,2-BDO的反应焓为-37.31 kJ/mol。二阶拟均相模型对实验数据具有良好的拟合效果,EG与丙醛正、逆反应的活化能分别是43.7和62.4 kJ/mol;1,2-BDO与丙醛正、逆反应的活化能分别是50.0和87.3 kJ/mol。

关键词：乙二醇 1,2-丁二醇反应动力学缩醛反应反应选择性差异

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微液滴的喷墨动力学模拟研究

化学工程 2024年第2期52卷 83-88页

作者：张亚飞田子宁蒲飞霖李瑾谢文昊范文元天津理工大学化学化工学院天津300384

为探究喷墨打印过程中微液滴的生成机理,采用CLSVOF(耦合水平集和流体体积法)对喷墨打印中液滴的生成过程进行数值模拟,分析喷嘴直径、喷射速度、甘油质量分数、异丙醇质量分数对液滴分离直径的影响。结果显示:液滴生成过程包括扩张、... 详细信息

为探究喷墨打印过程中微液滴的生成机理,采用CLSVOF(耦合水平集和流体体积法)对喷墨打印中液滴的生成过程进行数值模拟,分析喷嘴直径、喷射速度、甘油质量分数、异丙醇质量分数对液滴分离直径的影响。结果显示:液滴生成过程包括扩张、拉伸、过渡及快速夹断4个阶段。液滴的分离直径随喷嘴直径和喷射速度的增加显著增加,在高喷射速度下随甘油质量分数的增加而小幅减小,在低喷射速度下随异丙醇质量分数的增加小幅减小。此外,基于白金汉π定理,综合分析上述影响因素,推导出一个喷墨液滴分离直径的预测方程,在研究范围内,其预测结果与模拟数值吻合良好。

关键词：微液滴生成机理流体动力学喷墨打印

聚苯乙烯共混体系发泡过程中气泡壁不均匀性的实验与模拟

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高分子材料科学与工程 2024年第5期40卷 99-106页

作者：江翠葛宇凯刘涛华东理工大学化工学院上海200237

将2种不同相对分子质量的聚苯乙烯(PS)共混,并采用超临界CO_(2)间歇发泡工艺制备其发泡材料。采用高倍扫描电镜实验测量PS共混体系发泡后气泡壁的形状参数,即气泡壁厚度分布δ_(θ)/δ_(max),同时基于气泡壁形状演变模型(BWSE)模拟计算... 详细信息

将2种不同相对分子质量的聚苯乙烯(PS)共混,并采用超临界CO_(2)间歇发泡工艺制备其发泡材料。采用高倍扫描电镜实验测量PS共混体系发泡后气泡壁的形状参数,即气泡壁厚度分布δ_(θ)/δ_(max),同时基于气泡壁形状演变模型(BWSE)模拟计算对应样品发泡过程中的δ_(θ)/δ_(max),将模拟结果与实验值进行对比,发现模拟所得δ_(θ)/δ_(max)曲线与实验所测结果具有相同趋势。在多种比例共混的PS体系中,模型预测的气泡壁非均匀因子(γ)与实验值呈现良好的相关性和一致性,表明BWSE模型能用于半定量化分析不同PS在泡孔生长过程中的微观气泡壁形状和泡孔结构。模拟结果揭示了PS流变行为与其发泡材料微观泡孔结构的内在关联:流变性能影响PS的气泡壁不均匀拉伸行为,通过BWSE模型能够基于流变性能数据计算出泡孔壁的变形规律。

关键词：聚苯乙烯泡沫气泡壁形状不均匀拉伸模型预测

金属有机框架衍生镍纳米颗粒在宽电位窗口内高效电催化二氧化碳还原

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物理化学学报 2024年第4期40卷 193-198页

作者：邵碧珠董慧君龚云南梅剑华蔡锋石刘金彪钟地长鲁统部天津理工大学新能源材料与低碳技术研究院材料科学与工程学院天津300384 天津理工大学化学化工学院天津300384

电催化二氧化碳(CO_(2))还原被认为是将CO_(2)转化为可再生能源产品的一种有前途的方法。开发性能优异的电催化剂高效完成这一重要反应是关键。镍基催化剂广泛应用于电催化CO_(2)还原研究,但是,镍纳米颗粒经常表现较差的催化性能。在本... 详细信息

电催化二氧化碳(CO_(2))还原被认为是将CO_(2)转化为可再生能源产品的一种有前途的方法。开发性能优异的电催化剂高效完成这一重要反应是关键。镍基催化剂广泛应用于电催化CO_(2)还原研究,但是,镍纳米颗粒经常表现较差的催化性能。在本文中,通过在氮气气氛中高温热解镍基金属有机骨架(MOF)、尿素和炭黑混合物,获得了镍纳米颗粒负载于多孔碳氮中的催化材料(NiNPs-NC)。有趣的是,NiNPs-NC在H型和流动相电池中都表现出优异的CO_(2)电还原性能。在H型电解池和-0.67–-1.07 V ***(可逆氢电极)电位窗口内,NiNPs-NC催化CO_(2)还原为CO的法拉第效率大于90%,其中,在-0.87 V ***时,CO的法拉第效率约为100%。在流动相电解池和-0.50–-0.70 V ***电位窗口内,NiNPs-NC催化CO_(2)还原为CO的选择性大于95%。电化学阻抗谱图和塔菲尔斜率表征显示,NiNPs-NC的高催化活性归因于其在催化过程中的快速电荷转移。本文提供了一种制备高效CO_(2)电还原催化剂的方法。

关键词：镍纳米颗粒电催化剂二氧化碳还原金属有机框架热处理

Ag-Ni/KCC-1的制备及其在草酸二甲酯加氢制乙醇酸甲酯中的催化性能

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高校化学工程学报 2024年第1期38卷 90-98页

作者：张舜光崔阳刘林林张金颐陈学青天津理工大学化学化工学院天津300384 中国天辰工程有限公司技术发展部天津300400 河北工业大学化工学院天津300401

针对草酸二甲酯(DMO)加氢制备乙醇酸甲酯(MG)反应中,银(Ag)基催化剂成本较高、催化性能不稳定等问题,为降低成本并提高催化性能,以水热合成法制备的树枝状纤维形二氧化硅纳米球(KCC-1)为载体,采用等体积浸渍法制备Ag/KCC-1、Ag-Ni/KCC-... 详细信息

针对草酸二甲酯(DMO)加氢制备乙醇酸甲酯(MG)反应中,银(Ag)基催化剂成本较高、催化性能不稳定等问题,为降低成本并提高催化性能,以水热合成法制备的树枝状纤维形二氧化硅纳米球(KCC-1)为载体,采用等体积浸渍法制备Ag/KCC-1、Ag-Ni/KCC-1负载型催化剂。考察了Ag的较优负载量及总负载量不变时,Ag与镍(Ni)较佳的质量比。结果表明,Ag/KCC-1催化剂中,不同Ag负载量的催化剂,其结构和催化性能均有所不同,Ag负载量(质量分数)为15%时,性能较好;Ag-Ni/KCC-1催化剂中,适量Ni的引入对催化剂的结构和催化性能均有明显提高,当Ag和Ni的负载量分别为12%和3%时,催化性能较佳,与单组分负载的Ag/KCC-1催化剂相比,DMO转化率由90.37%提高至96.75%,MG转化率由90.77%提高至92.48%,MG收率由82.04%提高至89.47%。

关键词：草酸二甲酯乙醇酸甲酯催化剂树枝状纤维形二氧化硅纳米球 Ag-Ni/KCC-1

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解淀粉芽孢杆菌SQ-2对水稻的促生作用

生物技术通报 2024年第2期40卷 109-119页

作者：李雪李容欧孔美懿黄磊天津理工大学化学化工学院天津300384

【目的】对实验室分离筛选得到的一株解淀粉芽孢杆菌SQ-2进行促生特性研究,确定该菌株对水稻促生的浓度范围与作用机制,并分析接种菌株前后的土壤菌群结构。【方法】利用钼蓝比色法与固氮酶试剂盒对菌株SQ-2的溶磷能力及固氮酶活性进行... 详细信息

【目的】对实验室分离筛选得到的一株解淀粉芽孢杆菌SQ-2进行促生特性研究,确定该菌株对水稻促生的浓度范围与作用机制,并分析接种菌株前后的土壤菌群结构。【方法】利用钼蓝比色法与固氮酶试剂盒对菌株SQ-2的溶磷能力及固氮酶活性进行检测。将10^(2)、10^(4)、10^(6)、10^(8)和3×10^(8)CFU/mL的菌悬液接种至水培与土培水稻中,分别培养14 d和20 d后测定其水培、土培水稻的根茎干鲜重、茎长与茎粗。采用苯酚-次氯酸钠比色法、茚三酮检测法与3,5-二硝基水杨酸比色法测定土培水稻土壤中脲酶、蛋白酶与蔗糖酶的活性。利用pH计电位法检测土壤pH值,用对应试剂盒检测土壤速效氮磷钾含量及酸性磷酸酶活性,并对接种3×10^(8)CFU/mL组的土培水稻土壤进行根际细菌群落结构分析。【结果】菌株SQ-2对磷酸三钙的溶解量为229.63 mg/L,固氮酶活性为55.07 U/L。与对照相比,接种菌悬液浓度在10^(4)CFU/mL时,水培水稻根的干、鲜重增长最为显著;在接种浓度为3×10^(8)CFU/mL时,土培水稻根茎的干、鲜重增长最为显著。随着接种菌悬液浓度的升高,上述土壤酶活性与速效氮磷钾浓度都有着不同程度的增加,而接种菌株3×10^(8)CFU/mL的土壤pH值则由原来的7.83降至7.26。接种菌株SQ-2改变了水稻根际土壤中的菌落构成,显著提高了土壤α多样性的Ace、Chao、Sobs与Shannon指数。【结论】解淀粉芽孢杆菌SQ-2对土培、水培水稻均有不同程度的促生效果。在土培实验中,能够通过提高土壤酶活性、速效氮磷钾水平及改变土壤菌群结构来起到促生作用,为细菌菌肥的研发提供了新的菌株资源。

关键词：解淀粉芽孢杆菌促生溶磷固氮土壤酶活性根际细菌水稻细菌群落

微孔几何轮廓对浮环气膜密封动压润滑特性的影响

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表面技术 2024年第13期53卷 139-150,174页

作者：王世鹏丁雪兴丁俊华张兰霞江安迪兰州理工大学石油化工学院兰州730050

目的充分研究微织构几何轮廓对浮环气膜密封润滑特性的影响,调节微尺度流动,提高密封综合性能,为气膜浮环密封的优化设计提供理论基础。方法基于气膜润滑理论,建立表面织构化浮环密封的润滑模型,以圆形、正方形、椭圆形、三角形4种轮廓... 详细信息

目的充分研究微织构几何轮廓对浮环气膜密封润滑特性的影响,调节微尺度流动,提高密封综合性能,为气膜浮环密封的优化设计提供理论基础。方法基于气膜润滑理论,建立表面织构化浮环密封的润滑模型,以圆形、正方形、椭圆形、三角形4种轮廓微织构孔为研究对象,采用有限差分法对流体动压控制方程进行数值求解,获得密封间隙内气膜压力分布,通过试验验证理论模型的正确性和有效性,并考察不同几何轮廓的微织构孔对浮环密封性能的影响规律。结果微织构孔均可产生显著的流体动压效应,具有三角形轮廓特征的微织构孔在综合密封性能上表现出最佳效果,其次是椭圆形、正方形,最后是圆形。在相同工况条件下,不同几何轮廓的微织构孔对密封性能参数的影响具有相似的规律。其中,转速、压力和偏心率的增大均可提高气膜浮升力;随着压力和偏心率的增加,泄漏率迅速升高,随着转速的升高而缓慢下降;气体摩擦力随着转速、压力和偏心率的升高而升高。结论在轴套表面合理设计微纹理,并对不同几何轮廓微孔所适应的工况参数进行了研究,明确了不同工况下织构类型的选择和优化。研究结果可为浮环气膜密封的轴套加工制造提供理论依据,具有实际应用价值。

关键词：浮环密封表面微织构气膜润滑密封性能有限差分法

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