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多格位阳离子共掺提升LiScSi_(2)O_(6)∶Cr^(3+)近红外荧光粉的光吸收

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发光学报 2024年第3期45卷 415-423页

作者：于世杰伍宇博段道川邵起越蒋建清东南大学材料科学与工程学院江苏南京210089

采用高温固相法制备Na^(+)、In^(3+)、Ge^(4+)单掺或共掺杂的LiScSi_(2)O_(6)∶Cr^(3+)荧光粉,通过漫反射光谱、光致激发和发射光谱、量子效率测试等手段对其光吸收及光致发光性能进行了研究。实验结果表明,Na^(+)、In^(3+)、Ge^(4+)等... 详细信息

采用高温固相法制备Na^(+)、In^(3+)、Ge^(4+)单掺或共掺杂的LiScSi_(2)O_(6)∶Cr^(3+)荧光粉,通过漫反射光谱、光致激发和发射光谱、量子效率测试等手段对其光吸收及光致发光性能进行了研究。实验结果表明,Na^(+)、In^(3+)、Ge^(4+)等离子单独掺杂均可提升LiScSi_(2)O_(6)∶Cr^(3+)荧光粉对460 nm蓝光的吸收,而多格位阳离子共掺可进一步增强光吸收能力,吸收效率可从最初的50.5%提升至60.9%。多格位离子单掺或共掺引起Cr^(3+)占据八面体结构畸变程度增加,从而导致光吸收增强。优化荧光体系LiSc_(0.4)In_(0.6)Si_(1.6)Ge_(0.4)O_(6)∶Cr^(3+)的近红外发射峰波长为860 nm,半高宽为160 nm,内、外量子效率分别为72.5%和41.8%,封装制成的荧光转换型LED器件在100 mA驱动电流下近红外光输出功率为63.1 mW,近红外电光转换效率为22.3%,表现出较好的近红外发光综合性能。本研究工作为增强Cr^(3+)激活近红外荧光粉的光吸收提供了一种有效手段。

关键词：近红外荧光粉 Cr^(3+)激活多格位掺杂光吸收调控

PEG4000/聚苯胺形状稳定复合相变材料的制备及其储热性能

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工程科学学报 2024年第3期46卷 458-469页

作者：李敏任士兵刘星照陶璋杨海彬黄智杨穆北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

以聚苯胺气凝胶(PANI)为支撑骨架,聚乙二醇4000(PEG4000)为相变材料,银纳米线(AgNWs)为导热增强填料,采用低温氧化聚合法和真空浸渍法制备得到具有良好形状和循环稳定性的定形相变复合材料PEG4000@Ag/PANI.聚苯胺气凝胶的高孔隙率及PEG4... 详细信息

以聚苯胺气凝胶(PANI)为支撑骨架,聚乙二醇4000(PEG4000)为相变材料,银纳米线(AgNWs)为导热增强填料,采用低温氧化聚合法和真空浸渍法制备得到具有良好形状和循环稳定性的定形相变复合材料PEG4000@Ag/PANI.聚苯胺气凝胶的高孔隙率及PEG4000与基体材料间的氢键作用和毛细作用,使得相变复合材料的最高负载率能够达到94.17%(熔融焓为165.17 J·g^(–1),凝固焓为152.77 J·g^(–1));加入AgNWs与PANI气凝胶共同搭建导热通路,提高了相变复合材料的导热性能(热导率最高为0.45 W·m^(–1)·K^(–1),比纯PEG4000提高80%);借助Ag NWs和聚苯胺优异的光吸收能力,相变复合材料的光–热转换效率达到90.61%.高储能密度、高光热转换能力和高热导率定形相变复合材料的成功制备为新型相变复合材料的合成提供了新思路,为太阳能光–热转换和储能应用提供了新材料,实现对太阳能的高效利用.

关键词：聚苯胺气凝胶定形相变复合材料热导率银纳米线光热转换

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碳纳米管掺杂3YSZ陶瓷的低温闪烧

吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 394-399页

作者：杨悦赵培雷马天惠贾剑明长春工业大学材料科学与工程学院长春130012

以3 mol%氧化钇稳定氧化锆(3YSZ)粉末为基材通过添加导电相-碳纳米管(CNT),同时辅助交流电场和压力,在200℃进行复合材料的低温烧结。主要探讨了CNT含量对烧结材料的物相组成、微观组织形貌以及离子电导率的影响规律。结果表明:在此温... 详细信息

以3 mol%氧化钇稳定氧化锆(3YSZ)粉末为基材通过添加导电相-碳纳米管(CNT),同时辅助交流电场和压力,在200℃进行复合材料的低温烧结。主要探讨了CNT含量对烧结材料的物相组成、微观组织形貌以及离子电导率的影响规律。结果表明:在此温度下材料烧结致密,相组成均为稳定相t-ZrO_(2);CNT含量为2%时,离子电导率为0.20μs/cm;当CNT含量为3%时,离子电导率达到0.83μs/cm,当CNT含量增加到4%时,材料导电性能增强,闪烧起始电压降低,但由于局部过度烧结导致离子电导率下降为0.6μs/cm。同时,3YSZ-4%CNT复合材料可实现室温烧结。

关键词：材料学闪烧技术碳纳米管烧结温度离子电导率

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高熵合金电解水电极的研究进展

表面技术 2024年第2期53卷 49-59页

作者：邢伯玮张楠楠马婧雯左晓姣于惠舒霍萧冉张啸沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870

开发合适的催化材料,制备出高性能、大规模、低成本的催化电极,可减少电解水过程的能量消耗、提升制氢效率。高熵合金由于具有高催化活性,在催化电极应用方面受到广泛关注。综述了应用于电解水过程中析氢反应和析氧反应的高熵合金催化... 详细信息

开发合适的催化材料,制备出高性能、大规模、低成本的催化电极,可减少电解水过程的能量消耗、提升制氢效率。高熵合金由于具有高催化活性,在催化电极应用方面受到广泛关注。综述了应用于电解水过程中析氢反应和析氧反应的高熵合金催化电极的研究进展。首先简述了电解水制氢的工业背景和电化学原理;分析了高熵合金催化活性的来源,即杂化能带结构带来的更为合理的表面吸附能和更多的表面活性位点,以及其特有的高熵效应与“鸡尾酒”效应对整体催化活性的影响;接着讨论了高熵合金的成分设计理念,即通过非贵金属元素的替代来降低成本,同时通过改变合金化元素含量提高高熵合金的内禀活性、增加表面活性位点数量;介绍了第一性原理计算在高熵合金催化机理研究、催化表面吸附能调控、合金成分高通量筛选中的应用;总结了高熵合金平板、多孔、负载纳米颗粒催化电极制备的工艺特点,以及其中的问题与挑战;最后对未来高熵合金电催化电极的发展前景和研究方向进行了展望。

关键词：高熵合金电解水催化电极成分设计第一性原理活性位点

GH4151合金的热变形行为及动态再结晶研究

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机械工程学报 2024年第8期60卷 143-153页

作者：孙悦牛文龙张麦仓北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

借助MTS810-25T低周疲劳试验机在不同变形温度下对锻态GH4151合金进行热变形试验以研究变形温度对合金组织演变以及动态再结晶的影响。结果表明,GH4151合金热变形过程真应力应变曲线中的峰值应力随变形温度降低和应变速率增大而增加。... 详细信息

借助MTS810-25T低周疲劳试验机在不同变形温度下对锻态GH4151合金进行热变形试验以研究变形温度对合金组织演变以及动态再结晶的影响。结果表明,GH4151合金热变形过程真应力应变曲线中的峰值应力随变形温度降低和应变速率增大而增加。基于真应力应变曲线,经线性拟合获得锻态GH4151合金的Arrhenious本构方程,能够较好地描述锻态GH4151合金的热压缩变形规律,同时得到合金的热变形激活能Q=218.09 kJ/mol。微观组织分析表明,变形温度较低时,合金的动态再结晶中以γ′相诱发动态再结晶和在晶界弓出形核的不连续动态再结晶机制为主。变形温度升高,动态再结晶形核以不连续动态再结晶和以亚晶旋转聚合为特征的连续动态再结晶机制主导。

关键词： GH4151镍基高温合金热压缩变形本构方程热加工图动态再结晶

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硅基SiC薄膜制备与应用研究进展

材料导报 2024年第7期38卷 26-39页

作者：杨晨光王秀峰陕西科技大学材料科学与工程学院西安710021

碳化硅(SiC)材料具有极为优良的物理、化学及电学性能,可满足在高温、高腐蚀等极端条件下的应用,碳化硅还是极端工作条件下微机电系统(MEMS)的主要候选材料,成为国际上新材料、微电子和光电子领域研究的热点。同时,碳化硅有与硅同属立... 详细信息

碳化硅(SiC)材料具有极为优良的物理、化学及电学性能,可满足在高温、高腐蚀等极端条件下的应用,碳化硅还是极端工作条件下微机电系统(MEMS)的主要候选材料,成为国际上新材料、微电子和光电子领域研究的热点。同时,碳化硅有与硅同属立方晶系的同质异形体,可与硅工艺技术相结合制备出适应大规模集成电路需要的硅基器件,因此用硅晶片作为衬底制备碳化硅薄膜的工作受到研究人员的特别重视。本文综述了近年来国内外硅基碳化硅薄膜的研究现状,就其制备方法进行了系统的介绍,主要包括各种化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD)法和物理气相沉积(Physical vapor deposition,PVD)法,并归纳了对硅基碳化硅薄膜性能的研究,包括杨氏模量、硬度、薄膜反射率、透射率、发光性能、电阻、压阻、电阻率和电导率等,以及其在微机电系统传感器、生物传感器和太阳能电池等领域的应用,最后对硅基碳化硅薄膜未来的发展进行了展望。

关键词：硅基碳化硅薄膜化学气相沉积物理气相沉积微机电系统传感器生物传感器太阳能电池

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生物基长碳链尼龙5X的合成与性能

高分子材料科学与工程 2024年第2期40卷 9-19页

作者：周阳潘凯北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

以戊二胺为原料分别与癸二酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸通过成盐、熔融缩聚两步法合成制备了3种新型生物基长碳链尼龙510、尼龙512和尼龙513(PA5X)。凝胶渗透色谱不可逆反应动力学分析表明,随反应时间延长,产物的相对分子质量逐渐增... 详细信息

以戊二胺为原料分别与癸二酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸通过成盐、熔融缩聚两步法合成制备了3种新型生物基长碳链尼龙510、尼龙512和尼龙513(PA5X)。凝胶渗透色谱不可逆反应动力学分析表明,随反应时间延长,产物的相对分子质量逐渐增大,分子量分布逐渐降低,PA5X10,PA512及PA513均符合三级动力学反应,聚合速率常数分别为19.79,25.80和23.19;红外光谱与核磁共振分析表明,经熔融缩聚后所有的小分子PA5X盐已聚合为高分子的PA5X,无其它结构产物生成;差示扫描量热法与热重分析表明,随重复单元链长增加,PA5X的熔点逐渐降低,分别为214℃,209℃和204℃,分解温度均在400℃以上;力学性能测试结果表明,PA5X的拉伸强度在54~60 MPa之间,断裂伸长率均达到200%以上,随二元酸链长的增加,PA5X的弯曲强度和冲击性能有一定下降。

关键词：生物基材料长碳链尼龙反应动力学力学性能

Fe_(3)O_(4)与ZIF-9复合催化剂的制备及其快速降解亚甲基蓝的研究

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工程科学学报 2024年第2期46卷 268-278页

作者：何浩波李海旭姜天男徐良汪龙王嘉宁彭培益高紫赤覃宇鑫刘晓光薛文东北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

为了提高水中有机染料的降解速率,采用超声和溶剂热法制备Fe_(3)O_(4)/ZIF-9复合催化剂,该催化剂为立方状的金属有机骨架ZIF-9且表面附着有类球形Fe_(3)O_(4)颗粒.Fe_(3)O_(4)的加入为ZIF-9提供了更多的成核位点,同时Fe_(3)O_(4)/钴盐... 详细信息

为了提高水中有机染料的降解速率,采用超声和溶剂热法制备Fe_(3)O_(4)/ZIF-9复合催化剂,该催化剂为立方状的金属有机骨架ZIF-9且表面附着有类球形Fe_(3)O_(4)颗粒.Fe_(3)O_(4)的加入为ZIF-9提供了更多的成核位点,同时Fe_(3)O_(4)/钴盐比例的变化也会影响ZIF-9的成核与生长.当Fe_(3)O_(4)/钴盐摩尔比为1∶1时,该催化剂在30 min内对亚甲基蓝的降解率达到95.1%,催化反应10 min的伪一阶动力学常数达到0.101 min^(-1),在pH为5~9范围内保持稳定的高催化性能.X射线光电子能谱(XPS)结果表明铁和钴位点之间存在电子转移,并且钴和铁的协同作用可以降低钴的还原电位,从而加速钴的价态变化,提升催化速率.电磁共振实验(EPR)结果显示该催化剂可以活化过一硫酸盐生成单线态氧(^(1)O_(2))、硫酸根自由基(SO-4·)和羟基自由基(·OH),进一步通过活性因子淬灭实验发现其中单线态氧为主要活性物种.由此可知,Fe_(3)O_(4)/ZIF-9通过铁和钴位点的氧化还原循环催化PMS不断生成^(1)O_(2)、·OH和SO^(-)_(4)·,共同将亚甲基蓝分子降解成二氧化碳和水.此外,磁滞回线测试(VSM)结果显示,该复合材料饱和磁化强度值为7.6 A·m^(2)·kg^(-1),表明Fe_(3)O_(4)能赋予复合催化剂良好的铁磁性,同时该催化剂循环使用4次后仍保持较高的降解率,表明该复合催化剂具有良好的回收性能和重复使用性能.本研究为有机染料等污染物的治理提供了新的技术和材料支撑.

关键词：金属有机骨架超声溶剂热 Fe_(3)O_(4) ZIF-9 高催化速率磁性可回收

MOF/聚吡咯/石墨烯三元复合气凝胶的制备与电化学性能

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复合材料学报 2024年第2期41卷 723-734页

作者：逄其涵宋慧敏刘佳豪王凯韩永芹山东科技大学材料科学与工程学院青岛266590

具有丰富多孔结构的金属有机框架(MOF)差的导电性限制了其在超级电容器电极材料中的实际应用。将MOF晶体材料内嵌于石墨烯(GE)气凝胶三维网络结构中,协同聚吡咯(PPy)的共轭长链构筑3D分级多孔结构的同时可实现导电PPy的高水平及稳定掺杂... 详细信息

具有丰富多孔结构的金属有机框架(MOF)差的导电性限制了其在超级电容器电极材料中的实际应用。将MOF晶体材料内嵌于石墨烯(GE)气凝胶三维网络结构中,协同聚吡咯(PPy)的共轭长链构筑3D分级多孔结构的同时可实现导电PPy的高水平及稳定掺杂,进一步提高复合气凝胶的超电容性能。首先以Co(NO_(3))_(2)·6H_(2)O和Ni(NO_(3))_(2)·6H_(2)O为金属源,均苯三甲酸(H_(3)BTC)为有机配体,水热制备得到单金属CoMOF、Ni-MOF和双金属CoNi-MOF晶体材料;然后将MOF晶体材料与吡咯(Py)、氧化石墨烯(GO)通过一步水热法制备得到MOF/PPy/GE三元复合气凝胶,采用SEM、TEM、FTIR、XRD、Raman和XPS等技术对复合材料的形貌、化学结构、掺杂结构进行表征。结果表明:双金属CoNi-MOF材料更易内嵌于气凝胶三维网络结构中,与石墨烯片层和PPy共轭长链共同构筑稳定的三维多孔网络结构,可有效抑制GE片层的堆积。电化学测试结果表明,CoNi-MOF/GE/PPy复合气凝胶(GPMOF-CoNi)比电容可达447 F/g,且循环10000圈电容保持率高达97%,表现出良好的超电容特性。

关键词：超级电容器金属有机框架聚吡咯石墨烯气凝胶