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新型回归再时效优化对Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响

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有色金属科学与工程 2024年

作者：赵娟刚杨海云李飞李舒帆刘志义湖南工学院材料科学与工程学院中南大学材料科学与工程学院

在回归阶段之后加入24 h自然时效，设计了新型的多级时效制度。本文以石油钻探杆用Al-Zn-Mg-Cu合金挤压管材为研究对象，采用拉伸测试和电化学腐蚀测试手段研究了经过不同回归时效处理制度处理后合金的拉伸性能和耐腐蚀性能。通过扫描... 详细信息

在回归阶段之后加入24 h自然时效，设计了新型的多级时效制度。本文以石油钻探杆用Al-Zn-Mg-Cu合金挤压管材为研究对象，采用拉伸测试和电化学腐蚀测试手段研究了经过不同回归时效处理制度处理后合金的拉伸性能和耐腐蚀性能。通过扫描显微镜、透射显微镜观察了不同时效制度处理后合金的微观组织，并对相关机理进行了探究分析。优化新型多级时效制度时发现，提高回归温度或延长回归时间使得合金的拉伸强度下降，耐腐蚀性能提高。经过优化，确定了新型多级时效工艺的较优参数为：100 ℃/24 h+168 ℃/4 h+水淬+（自然时效，NA）/24 h+80 ℃/34 h。经过该时效处理后，合金具有较优的综合性能。经过该时效处理后，合金的抗拉强度为672 MPa，屈服强度为628 MPa，延伸率为10.5%，自腐蚀电流密度为6.29 μA/cm2。

关键词： Al-Zn-Mg-Cu合金 RRA 自然时效 G·P区

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有机电极材料在水系电池中的应用研究进展

化工进展 2024年第7期43卷 3872-3890页

作者：邵威马壮郑宏玮刘光举高翔谢健和庆钢浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310027 浙江大学材料科学与工程学院浙江杭州310027

与商业化电池相比,水系有机电池(AOBs)具有低成本、高安全性、环保等特点,使其更适用于便携电子设备和电网储能应用。电极材料作为水系有机电池重要组成部分,在实现电池的高容量和长循环寿命方面起到至关重要的作用。基于绿色发展的需求... 详细信息

与商业化电池相比,水系有机电池(AOBs)具有低成本、高安全性、环保等特点,使其更适用于便携电子设备和电网储能应用。电极材料作为水系有机电池重要组成部分,在实现电池的高容量和长循环寿命方面起到至关重要的作用。基于绿色发展的需求,有机电极材料应具备理论比容量高、资源丰富、设计灵活性强等优点。本文综述了不同储能机理的有机电极材料的最新研究进展,包括羰基化合物、亚胺化合物、导电聚合物、COFs材料、MOFs材料以及复合材料等。同时总结了有机电极材料在水系电池中的导电性和溶解性问题,并提出了不同的解决策略。最后,讨论了水系有机电池的关键挑战以及未来努力方向,未来仍需要更多具有更好电子导电性和快速动力学的电极材料应用于水系有机电池。

关键词：水系有机电池电极材料水系电解液有机化合物高安全性

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镍-钴硫/磷化物纳米复合材料用于析氢反应

吉林大学学报（工学版） 2024年第3期54卷 674-682页

作者：魏素凤孙殿东张君宇王瑜喆李恩泽王国勇长春工业大学材料科学与工程学院长春130012 鞍钢集团海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室辽宁鞍山114021 吉林大学材料科学与工程学院长春130022

为寻求廉价、性能优异且反应稳定的碱性析氢催化剂以代替贵金属,以过渡金属Ni、Co为研究对象,通过一步煅烧处理得到Ni-Co硫/磷化物催化剂,借助X射线检测和能谱分析等方法验证了催化剂的成功制备。电化学测试结果表明,由于阴/阳离子之间... 详细信息

为寻求廉价、性能优异且反应稳定的碱性析氢催化剂以代替贵金属,以过渡金属Ni、Co为研究对象,通过一步煅烧处理得到Ni-Co硫/磷化物催化剂,借助X射线检测和能谱分析等方法验证了催化剂的成功制备。电化学测试结果表明,由于阴/阳离子之间的协同作用,所制备的Ni-Co硫/磷化物的催化活性和电荷转移速率均超过Ni-Co氢氧化物/硫化物/磷化物。Ni-Co硫/磷化物仅需要106 mV的过电势就可以达到10 mA·cm^(−2)的电流密度,循环寿命超过20 h。

关键词：过渡金属催化剂析氢反应硫磷化物异质结构协同作用

改性煤矸石-海藻酸钠粉体对管道内甲烷/空气爆炸的抑爆实验

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爆炸与冲击 2024年第7期44卷 172-185页

作者：杨克李雪瑞纪虹郑凯邢志祥蒋军成常州大学安全科学与工程学院江苏常州213164

以工业固废煤矸石(coal gangue,CG)为原料,通过焙烧、酸碱激发和物理研磨等方法对其进行改性,得到一种表面粗糙、比表面积较大的微孔改性煤矸石(modified coal gangue,MCG)材料。以MCG作为基体,采用机械化学技术(mechanochemical techno... 详细信息

以工业固废煤矸石(coal gangue,CG)为原料,通过焙烧、酸碱激发和物理研磨等方法对其进行改性,得到一种表面粗糙、比表面积较大的微孔改性煤矸石(modified coal gangue,MCG)材料。以MCG作为基体,采用机械化学技术(mechanochemical technology,MCT)将一种新型阻燃剂海藻酸钠(sodium alginate,SA)与MCG进行复配,制备出一种高效、环保、经济的改性煤矸石-海藻酸钠(MCG-SA)粉体抑爆剂。运用热重分析仪、扫描电子显微镜、X射线衍射分别对上述3种粉体进行表征,以确定其热分解特性、微观形貌和晶相成分。在自行搭建实验平台的基础上探究了MCG、SA及MCG-SA复合粉体在不同复配比、不同添加质量条件下对甲烷-空气预混气体的爆炸压力、火焰传播速度等特性参数的影响。研究结果表明:MCG、SA及MCG-SA复合粉体具有良好的抑爆效果,且复合粉体的抑爆能力优于单一粉体。其中,质量为250 mg、SA质量分数为50%的复合粉末对甲烷体积分数为9.5%的甲烷-空气爆炸的协同抑制效果最显著,最大爆炸压力和最大火焰传播速度分别降低36.72%和68.93%,最大爆炸压力和最大火焰传播速度的抵达时间分别延长243.36%和171.33%。

关键词：爆炸改性煤矸石海藻酸钠抑爆

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原位合成Si/(SiO+Ag)复合负极材料及其电化学性能

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精细化工 2024年第1期41卷 107-113页

作者：王帅唐梦蔡振飞曹瑞马扬洲宋广生安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243000

将微米Si和纳米Ag_(2)O进行机械球磨,通过原位固相反应合成了Si基复合材料[Si/(SiO+Ag)],以沥青为碳源采用高温煅烧法制备了碳包覆Si基复合材料[Si/(SiO+Ag)-C]。采用XRD、XPS、SEM、TEM对复合材料进行了表征,测试了其电化学性能。结果... 详细信息

将微米Si和纳米Ag_(2)O进行机械球磨,通过原位固相反应合成了Si基复合材料[Si/(SiO+Ag)],以沥青为碳源采用高温煅烧法制备了碳包覆Si基复合材料[Si/(SiO+Ag)-C]。采用XRD、XPS、SEM、TEM对复合材料进行了表征,测试了其电化学性能。结果表明,微米Si和纳米Ag_(2)O在球磨破碎过程中原位形成Si O和Ag颗粒,并附着在基体Si上,两种复合材料都展现出良好的倍率性能,在低电流密度(0.12 A/g)下Si/(SiO+Ag)和Si/(SiO+Ag)-C循环5次后分别表现出1422和1039 mA·h/g的可逆比容量,而在高电流密度(2.40 A/g)下仍能获得672和393 mA·h/g的可逆比容量;当电流密度再次恢复到0.12 A/g时,可逆比容量可恢复到1329和961m A·h/g,Si/(SiO+Ag)-C表现出更好的循环稳定性,经80次循环后可逆比容量仍稳定在943 m A·h/g,其突出的倍率性能归因于微米Si的颗粒细化以及球磨过程中原位反应形成纳米Ag颗粒导电特性,而循环稳定性的提高与原位形成Si O和包覆碳构成的双相缓冲结构有关。

关键词：锂离子电池复合材料 Si负极材料固相反应机械化学功能材料

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离子热循环:高效制冷技术的新突破

科学通报 2024年第7期69卷 815-822页

作者：张鑫赵晓莉杨晓伟上海交通大学化学化工学院上海200240 同济大学材料科学与工程学院上海201804

研发安全、高效、环境友好的新型制冷剂或制冷技术,是当今应对全球变暖问题的重要措施.其中,基于热效应的制冷技术,是具有重要发展潜力的制冷手段.然而,这类技术存在外加应力场强大、绝热温度变化小、效率低等不足,从而限制了其广泛应用... 详细信息

研发安全、高效、环境友好的新型制冷剂或制冷技术,是当今应对全球变暖问题的重要措施.其中,基于热效应的制冷技术,是具有重要发展潜力的制冷手段.然而,这类技术存在外加应力场强大、绝热温度变化小、效率低等不足,从而限制了其广泛应用.近期,以离子热循环为原理的新型制冷技术,以低外加场强、高能源效率的优势,打破了热效应制冷存在的瓶颈,并引起了广泛关注.本文将以该工作为出发点,系统介绍离子热效应及其伴随的热力学循环的基本原理,从制冷性能、工作效率等角度出发,详细分析离子热效应制冷技术背后存在的优势,以及可能存在的科学问题与技术难点,并从电化学原理、离子分离等角度提出解决措施,旨在为这一全新制冷手段的进一步发展提供科学依据和参考.

关键词：制冷技术离子热循环制冷性能效率电化学

TiC/Ni固液界面异质形核行为的第一性原理分子动力学模拟

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中国有色金属学报 2024年第8期34卷 2673-2683页

作者：王文菲康瑶黄盛星黄昊王旭东姚曼大连理工大学材料科学与工程学院大连116024

本文借助第一性原理分子动力学方法和密度泛函理论,针对四种TiC/Ni固液界面,从原子的异质形核行为与界面的电子性质两方面综合分析,进一步研究TiC促进Ni异质形核的机制。结果表明:TiC(100)、[Ti]-TiC(111)、[C]-TiC(111)基底均可诱导出N... 详细信息

本文借助第一性原理分子动力学方法和密度泛函理论,针对四种TiC/Ni固液界面,从原子的异质形核行为与界面的电子性质两方面综合分析,进一步研究TiC促进Ni异质形核的机制。结果表明:TiC(100)、[Ti]-TiC(111)、[C]-TiC(111)基底均可诱导出Ni的预形核层(Pre-nucleation layer,PNL),且界面PNL的层间及面内有序度排序均为:[Ti]-TiC(111)/Ni>[C]-TiC(111)/Ni>TiC(100)/Ni。[Ti]-TiC(111)与PNL的Ni原子之间的强相互作用及化学键合使得其诱导出的PNL有序度最高。而TiC(110)基底无法诱导液体Ni原子形成预形核层,相较于上述三种基底,其促进Ni原子形核的能力最弱。在降温过程中,液相中剩余的Ni原子通过在TiC(100)、[Ti]-TiC(111)及[C]-TiC(111)基底诱导出的PNL作为过渡层的基础上,随温度的降低在PNL外侧聚集成簇,形成稳定的晶核。

关键词： TiC/Ni固液界面预形核层异质形核第一性原理分子动力学模拟

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电催化二氧化碳还原用铜基催化剂设计策略

洁净煤技术 2024年第4期30卷 41-57页

作者：郑逸群李敦闵媛媛李雨窈黄宏文济宁学院化学化工与材料学院山东曲阜273155 湖南大学材料科学与工程学院湖南长沙410082

随着全球经济增长,对能源需求不断攀升,进而推动了能源的开发与利用,不可避免导致CO_(2)排放量的持续上升。为有效应对这一环境挑战,电催化CO_(2)还原(CO_(2)RR)技术应运而生,并迅速成为研究热点。该技术不仅可将CO_(2)转换为燃料和化学... 详细信息

随着全球经济增长,对能源需求不断攀升,进而推动了能源的开发与利用,不可避免导致CO_(2)排放量的持续上升。为有效应对这一环境挑战,电催化CO_(2)还原(CO_(2)RR)技术应运而生,并迅速成为研究热点。该技术不仅可将CO_(2)转换为燃料和化学品,而且有助于实现可再生能源储存。在众多催化剂中,铜基催化剂因其能高效将CO_(2)直接转化为高价值多碳化学品(如乙烯和乙醇)而受到关注。近年来,铜基CO_(2)RR催化剂优化设计进展显著,主要集中在提高催化活性、选择性和稳定性上。重点综述了近年来电催化CO_(2)RR用铜基催化剂的优化设计策略研究进展。从调控催化活性和选择性以及稳定性2方面,分别讨论了晶面工程、合金化处理、铜氧化态调节、催化剂表面功能化和缺陷工程等代表性调控策略的研究进展,探讨了电催化剂的核心参数(组成、微观结构、形貌、尺寸等)对催化剂性能的协同效应。最后对未来电催化CO_(2)RR技术的发展前景进行展望,并分析当前面临的挑战。

关键词：二氧化碳电化学还原电催化剂铜基催化剂纳米晶体合成改性高值化学品

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用于光电催化水分解的氧化亚铜基光电阴极研究进展

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物理化学学报 2024年第2期40卷 76-84页

作者：卢华森宋世旭贾萁森刘光波姜鲁华青岛科技大学材料科学与工程学院纳米材料与电催化实验室山东青岛266042

随着不可再生资源的消耗及环境污染日趋严重,开发环境友好、可再生的新能源受到广泛关注。氢可通过燃料电池进行发电,被认为是理想的洁净能源载体。耦合可再生能源,如光能、风能、海洋能等,进行光电水分解制氢是有效途径之一。氧化亚铜(... 详细信息

随着不可再生资源的消耗及环境污染日趋严重,开发环境友好、可再生的新能源受到广泛关注。氢可通过燃料电池进行发电,被认为是理想的洁净能源载体。耦合可再生能源,如光能、风能、海洋能等,进行光电水分解制氢是有效途径之一。氧化亚铜(Cu2O)具有合适的能带结构、制备简单、资源丰富,成为光电阴极半导体的研究热点。然而,Cu2O光电阴极面临光生电荷复合较快、光腐蚀严重等挑战,导致其光电效率低、稳定性差。本综述首先简要介绍光电水分解制氢原理以及Cu2O的能带结构适配性,其次总结氧化亚铜的制备方法;重点概述提高Cu2O光电效率和稳定性的策略,包括形成氧化亚铜-n型半导体p-n结、添加助催化剂、引入空穴传输层等;结合近年来表征技术的发展,介绍先进的光电阴极表征手段;最后,对光电阴极未来的研究方向进行展望。

关键词：光电催化氧化亚铜析氢反应光阴极水分解