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改性g-CN光催化降解双酚A的研究进展

化工进展 2024年

作者：马香港丁远张俊格刘应良徐慎刚曹少魁郑州大学材料科学与工程学院华东交通大学材料科学与工程学院

光催化技术可源源不断地利用清洁的太阳能来实现对内分泌干扰物双酚A(BPA)的有效降解，从而在众多降解方法中脱颖而出。类石墨相氮化碳(g-C3N4)作为经典的半导体材料，具有合成简单、热稳定性和化学稳定性好、经济无污染等优点，广泛应... 详细信息

光催化技术可源源不断地利用清洁的太阳能来实现对内分泌干扰物双酚A(BPA)的有效降解，从而在众多降解方法中脱颖而出。类石墨相氮化碳(g-C3N4)作为经典的半导体材料，具有合成简单、热稳定性和化学稳定性好、经济无污染等优点，广泛应用于光催化降解领域。但是本体g-C3N4由于高的光生电子-空穴对复合率、较窄的可见光吸收范围以及较低的氧化电位，使得其降解BPA的性能大大降低。为了提高g-C3N4对BPA的降解能力，研究者采用多种改性方法对g-C3N4进行改性。本文主要综述了元素掺杂、形貌调控、异质结的构建以及共聚等手段对g-C3N4进行改性的进展，从电子结构、能带结构和光学性能等角度出发，详细总结了改性后g-C3N4对BPA的降解性能以及降解机理；其次，总结了BPA常见的降解路径及安全性分析；最后针对改性g-C3N4降解BPA的有效选择性进行了展望。

关键词：光催化降解双酚A g-C N 改性机理降解路径

海洋环境下TC4合金的电化学及磨损行为研究

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中国腐蚀与防护学报 2024年第5期44卷 1243-1254页

作者：冯少宇周兆辉杨兰兰乔岩欣王金龙王福会江苏科技大学材料科学与工程学院镇江212003 东北大学材料科学与工程学院沈阳110819

通过研究TC4合金在不同pH模拟海水中的电化学行为,表明合金在中性(pH=7)模拟海水中耐蚀性能最好,在酸性(pH=2)模拟海水中的耐蚀性能最差。通过研究TC4合金在模拟海水中的摩擦磨损行为,可见海水介质的存在会降低摩擦系数和减少磨损量,其... 详细信息

通过研究TC4合金在不同pH模拟海水中的电化学行为,表明合金在中性(pH=7)模拟海水中耐蚀性能最好,在酸性(pH=2)模拟海水中的耐蚀性能最差。通过研究TC4合金在模拟海水中的摩擦磨损行为,可见海水介质的存在会降低摩擦系数和减少磨损量,其磨损机理从空气介质中氧化磨损和磨粒磨损转变为腐蚀磨损和疲劳磨损。通过开展了TC4合金在模拟海水中磨损与电化学的交叉实验,表明在海洋介质和循环载荷的共同作用下,TC4合金的表面会同时发生钝化膜的破损与修复。钝化膜的破损剥落速率大于其生成速率,钝化膜失去保护作用,反而加速了合金腐蚀。但循环载荷消失后,合金在模拟海水中再次生成完整钝化膜。

关键词： TC4合金摩擦磨损电化学海洋环境

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钙钛矿太阳能电池中铅泄漏的抑制和回收

科学通报 2024年第22期69卷 3283-3298页

作者：吴伟瑜陈聪河北工业大学材料科学与工程学院天津300401

有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿成为太阳能电池、光电探测器、发光二极管等领域的研究焦点.尤其在太阳能电池领域,铅(Pb)基钙钛矿太阳能电池已经实现超过26%的高效光电转换效率和万小时以上的稳定性,商业化潜力巨大.然而,严苛的Pb元素... 详细信息

有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿成为太阳能电池、光电探测器、发光二极管等领域的研究焦点.尤其在太阳能电池领域,铅(Pb)基钙钛矿太阳能电池已经实现超过26%的高效光电转换效率和万小时以上的稳定性,商业化潜力巨大.然而,严苛的Pb元素毒性及生物环境风险评估使研究人员质疑其商业化应用前景和价值.为了减少Pb的泄漏,研究人员已经尝试采用物理隔离和化学吸附等方法对钙钛矿太阳能电池进行封装,实现Pb泄漏的抑制率达到95%以上.但最终,这些电池及光伏组件仍将面临损坏、老化和退役问题,其组分Pb仍不可避免会泄漏到环境中.要根本解决这一问题,需采用有效的“Pb泄漏抑制+绿色回收”策略,解除钙钛矿光伏规模化应用中因环境评估问题所引发的障碍.本文系统地综述了钙钛矿太阳能电池中Pb泄漏的危害、检测方法、抑制方法以及回收策略.

关键词：钙钛矿太阳能电池 Pb泄漏污染 Pb回收

含环醚结构的生物基二醇对环己烷二甲醇基聚碳酸酯的性能调控

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复合材料学报 2024年第7期41卷 3598-3608页

作者：于化童蔡晓东杨烨鑫焦丹花张道海贵州民族大学化学工程学院贵阳550025 贵州民族大学材料科学与工程学院贵阳550025

1,4-环己烷二甲醇基聚碳酸酯具有优异的热力学性能,但因其降解性能的影响,商业应用受到极大的限制。向其分子链中引入脂肪族单元可以有效提高降解能力,但却以牺牲其热力学性能为代价。因此,为了维持热力学与降解性能间的平衡,本文以具... 详细信息

1,4-环己烷二甲醇基聚碳酸酯具有优异的热力学性能,但因其降解性能的影响,商业应用受到极大的限制。向其分子链中引入脂肪族单元可以有效提高降解能力,但却以牺牲其热力学性能为代价。因此,为了维持热力学与降解性能间的平衡,本文以具有环醚刚性的生物基2,5-四氢呋喃二甲醇(THFDM)为改性单元,采用熔融酯交换缩聚法成功制备了高分子量聚(碳酸1,4-环己烷二甲醇酯-co-碳酸2,5-四氢呋喃二甲醇酯)(PCThC)共聚物。通过NMR图谱探究共聚物的组成和微观结构,证实了共聚物组分间的无规分布;DSC和WAXD图谱结果表明,THFDM单元的引入破坏了PCThC分子链的规整排列,使其结晶能力降低,共聚物从半结晶型过渡到无定型。THFDM中的刚性环结构有效阻止了共聚物玻璃转化温度(Tg)的快速下降,保持其较好的热稳定性;THFDM分子中的环结构赋予了聚合物更高的刚度,提高了聚合物的力学性能;此外,THFDM中的醚键改善了PCThC共聚物的亲水性,加快了水解速率,不论是在酸性或碱性缓冲溶液中,共聚物均表现出一定的降解能力。

关键词：生物基聚碳酸酯共聚改性四氢呋喃二甲醇环醚结构性能调控

FeCrAl合金中高温水蒸气氧化增重模型研究

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核动力工程 2024年第3期45卷 139-145页

作者：刘臻张晓红乔英杰何琨杜沛南张瑞谦都时禹哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150001 中国核动力研究设计院成都610213 中国石油大学(华东)材料科学与工程学院山东青岛266580

通过预测FeCrAl合金在不同温度下的水蒸气氧化行为,从而为反应堆失水事故(LOCA)下的FeCrAl包壳性能演化仿真提供模型。本文基于反应控制与扩散控制的氧化机制,提出了两段式的氧化增重微分模型,并给出了模型参数标定方法。结合实验提供的... 详细信息

通过预测FeCrAl合金在不同温度下的水蒸气氧化行为,从而为反应堆失水事故(LOCA)下的FeCrAl包壳性能演化仿真提供模型。本文基于反应控制与扩散控制的氧化机制,提出了两段式的氧化增重微分模型,并给出了模型参数标定方法。结合实验提供的FeCrAl合金在高温(900~1200℃)与中温(400℃)条件下的水蒸气氧化增重数据,模型能够统一描述400~1200℃温度区间内的FeCrAl合金氧化增重行为,与实验数据的误差控制在20%以内。同时观测到,反应-扩散机制的临界增重在400~900℃时基本不变,在更高温度时显著上升,其原因是高温时氧化层生长过快,难以形成致密的氧化保护层。考虑实际LOCA时初始水腐蚀氧化层的影响以及气压变化,模型给出了相对应的修正方案。本研究有望为FeCrAl合金包壳在LOCA下的失效行为仿真提供氧化增重模型与数据。

关键词： FeCrAl合金耐事故燃料(ATF) 氧化增重高温水蒸气氧化失水事故(LOCA)

低共熔溶剂辅助制备空心球状钙钛矿型高熵氧化物及高倍率储锂性能

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化学学报 2024年第3期82卷 303-313页

作者：鲍梦凡陈诗洁邵霞邓慧娟冒爱琴檀杰安徽工业大学材料科学与工程学院马鞍山243032 安徽工业大学材料科学与工程学院先进陶瓷研究中心马鞍山243032

近年来高熵氧化物因其独特的四大效应,作为高性能的锂离子电池(LIBs)负极材料受到广泛关注.本研究借助于形貌和缺陷调控策略调控晶格畸变和氧空位,以金属硝酸盐为金属源,葡萄糖和尿素为低共熔溶剂,采用基于低共熔溶剂辅助的固相反应法... 详细信息

近年来高熵氧化物因其独特的四大效应,作为高性能的锂离子电池(LIBs)负极材料受到广泛关注.本研究借助于形貌和缺陷调控策略调控晶格畸变和氧空位,以金属硝酸盐为金属源,葡萄糖和尿素为低共熔溶剂,采用基于低共熔溶剂辅助的固相反应法制备了La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)以及Li、Na元素掺杂的La(Li_(1/6) Co_(1/6)Cr_(1/6)Fe_(1/6)Mn_(1/6)Ni_(1/6))O_(3)和La(Na_(1/6)Co_(1/6)Cr_(1/6)Fe_(1/6)Mn_(1/6)Ni_(1/6))O_(3)钙钛矿型高熵氧化物纳米晶粉体.测试结果表明:所制备的高熵氧化物均为单相钙钛矿结构,其形貌为具有介孔结构的空心球状且各组成元素分布均匀.储锂性能表明:La(Li_(1/6)Co_(1/6)Cr_(1/6)Fe_(1/6)Mn_(1/6)Ni_(1/6))O_(3)电极展示了最高的比容量(电流密度200 mA·g^(-1)下循环100圈的可逆比容量为410.0mAh·g^(-1))和优异的倍率性能(100 mA·g^(-1)电流密度下可逆比容量为342 mAh·g^(-1),3000 mA·g^(-1)电流密度下可逆比容量为169.43 mAh·g^(-1),容量保持率为49.4%).虽然La(Li_(1/6)Co_(1/6)Cr_(1/6)Fe_(1/6)Mn_(1/6)Ni_(1/6))O_(3)具有略小的D_(Li)~+,但适当的晶格畸变、氧空位和较高的比表面积使其具有更高的电导率(0.072 S·cm^(-1))以及更小的阻抗,从而显著提升了材料的比容量和倍率性能.该项工作为开发出高性能LIBs的先进负极材料提供了新的设计理念和思路.

关键词：负极材料钙钛矿型高熵氧化物掺杂缺陷工程储锂性能

高级氧化和可见光照射协同作用下Bi_(2)WO_(6)对有机污染物降解的催化活性增强

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物理化学学报 2024年第4期40卷 199-210页

作者：汪园青潘育松朱红梧向妍蕾韩蓉黄润杜超潘成岭安徽理工大学材料科学与工程学院安徽淮南232001

随着工业化社会的不断发展,环境问题日益严重。尤其是工业废水问题一直是催化降解领域的研究热点。光催化与高级氧化工艺(AOPs)耦合技术因为具有高效、无选择性、处理条件温和等特点,被认为是一种高效的有机污染物降解技术。本文以十六... 详细信息

随着工业化社会的不断发展,环境问题日益严重。尤其是工业废水问题一直是催化降解领域的研究热点。光催化与高级氧化工艺(AOPs)耦合技术因为具有高效、无选择性、处理条件温和等特点,被认为是一种高效的有机污染物降解技术。本文以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂作为模板,采用简单的水热法制备了钨酸铋(Bi_(2)WO_(6))纳米花。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)技术对其微观形貌、晶相、表面化学元素状态和光学性质进行了表征。为了研究钨酸铋(Bi_(2)WO_(6))纳米花的催化性能,在不同催化体系下降解有机污染物罗丹明B(Rh B),实验发现,于vis/过硫酸盐(PMS)/Bi_(2)WO_(6)体系下,40 min内对Rh B的去除率高达96.39%,明显优于PMS/Bi_(2)WO_(6)(40 min内去除率为38.77%)和vis/Bi_(2)WO_(6)(40 min内去除率为31.82%)体系,表明可见光照射和PMS的协同作用加速了Bi_(2)WO_(6)对Rh B降解的催化活性。此外,还研究了催化剂剂量、PMS浓度、pH值和离子浓度等环境参数对催化体系催化性能的影响。结果表明,环境参数对vis/PMS/Bi_(2)WO_(6)系统中Rh B的去除率影响不大,Rh B的去除率也高达90%。相反,环境参数对vis/PMS/Bi_(2)WO_(6)体系下催化降解率(K)有明显影响,K值会随着催化剂剂量和PMS浓度的增加而增大。在pH不同环境下,K值会随着催化体系中pH值的升高,先增大后减小。当催化体系中的pH=7时,催化降解率达到最大值(0.1502 min^(-1))。有趣的是,体系中Cl^(-)的存在有利于提高催化降解效率。相反,体系中CO_(3)^(2-)的存在会明显抑制催化降解效率。循环实验的结果也验证了催化剂在降解有机染料方面具有良好的稳定性。此外,淬灭实验和EPR测试结果表明,超氧自由基(·O_(2)^(-))和单线态氧(^(1)O_(2))对有机污染物的降解起着重要作用。Bi_(2)WO_(6)在vis/PMS协同催化体系中的优异催化活性得益于其显著的可见光响应下光催化活性和铋离子对PMS的超强活化能力。

关键词：光催化高级氧化过程 Bi_(2)WO_(6) 过硫酸盐罗丹明B

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铜掺杂氮化碳电催化硝酸盐产氨性能研究

化学学报 2024年第3期82卷 295-302页

作者：韩晶廖润华邓文强梁博宇周雨晴任帅洪燕景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院景德镇333403

NH_(3)是硝酸盐还原产物之一,不仅在工业中需要大量应用,在清洁生产过程中也是一种非常有前途的能源载体,现有的哈伯-博施(Haber-Bosch)工艺生产NH_(3)会对大气环境造成危害,而电催化法由于便捷、安全且能够在常温和常压下催化合成NH_(3... 详细信息

NH_(3)是硝酸盐还原产物之一,不仅在工业中需要大量应用,在清洁生产过程中也是一种非常有前途的能源载体,现有的哈伯-博施(Haber-Bosch)工艺生产NH_(3)会对大气环境造成危害,而电催化法由于便捷、安全且能够在常温和常压下催化合成NH_(3)成为最近研究的热点.本实验以3-氨基-1,2,4三唑为前驱体,利用热解法先合成C_(3)N_(5),再通过调控铜元素的比例在煅烧条件下合成Cu-C_(3)N_(5),合成一系列材料形貌、晶体构相、化学价态存在差异的C_3N_5基催化剂,并评价这些催化剂的电化学性能以及电催化硝酸盐还原产氨性能,通过在0.1 mol/L KOH+0.1 mol/L KNO_(3)混合电解液中进行1h电解实验后发现,氨气产量和法拉第效率可以达到0.541 mmol·h^(-1)·mg_(cat)^(-1)87.79%,远远高于C_3N_5,且该催化剂在循环试验和长时间实验中具有良好的活性和稳定性,表明在电催化硝酸盐领域中具有一定的研究价值.

关键词：电催化还原氨产率法拉第效率 C_3N_5基催化剂硝酸盐

Sm掺杂量对Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)弛豫铁电体场诱应变温度稳定性的影响

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硅酸盐学报 2024年第9期52卷 2900-2906页

作者：袁欢凌志远华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)(PMN-PT)弛豫铁电材料因场诱应变大且滞后小而成为制备微位移致动器的优选材料,然而场诱应变的温度依赖性阻碍了其进一步发展。针对这一问题,以两步氧化物固相反应法制备了不同Sm掺杂量的PMN-0.32P... 详细信息

Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)(PMN-PT)弛豫铁电材料因场诱应变大且滞后小而成为制备微位移致动器的优选材料,然而场诱应变的温度依赖性阻碍了其进一步发展。针对这一问题,以两步氧化物固相反应法制备了不同Sm掺杂量的PMN-0.32PT陶瓷,研究了掺杂量对场诱应变温度稳定性的影响。结果表明,Sm^(3+)的掺入打破了晶格的长程有序,增大了微区化学成分的不均匀性,宏观上表现出强烈的介电频率色散,大量纳米畴及极性纳米区域的出现使样品展现出大场诱应变和高温度稳定性。受PMN弥散相变影响,温度低于-15℃场诱应变很小,高于-15℃场诱应变迅速增大。在1 kV/mm单向电场驱动下,x=0.040样品的径向场诱应变在-10~+50℃间高达4.2×10^(-4),变化率小于3.8%,滞后小于13.1%,展现出良好的应用前景。

关键词：弛豫铁电体铌镁酸铅-钛酸铅场诱应变温度稳定性钐掺杂