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硅纳米结构阵列:光热CO_(2)催化的新兴平台

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物理化学学报 2024年第1期40卷 20-21页

作者：张城城吴之怡沈家辉何乐孙威浙江大学硅材料重点实验室材料科学与工程学院杭州310027 苏州大学功能纳米与软物质研究院江苏省先进负碳技术重点实验室江苏苏州215123

人口的快速增长和高能源需求产业造成了严重的环境问题。太阳能等替代性的清洁能源对于缓解能源危机和温室效应至关重要。光催化是一种很有前途的方法,但它在转化率、效率和规模化方面存在局限性。光热催化则结合了光化学和光热效应,是... 详细信息

人口的快速增长和高能源需求产业造成了严重的环境问题。太阳能等替代性的清洁能源对于缓解能源危机和温室效应至关重要。光催化是一种很有前途的方法,但它在转化率、效率和规模化方面存在局限性。光热催化则结合了光化学和光热效应,是在温和条件下有效催化化学反应的新概念。近年来,与传统的光热催化剂相比,硅纳米结构阵列在光热CO_(2)还原反应中表现出独特的催化性能优势。作为一种平台,它表现出优异的光收集能力、高比表面积以及多样化的材料复合选择。本文综述了光热催化CO_(2)转化的概念和原理,硅纳米结构阵列的功能,以及利用硅纳米结构阵列在光热催化CO_(2)转化方面的最新进展,最终将为高性能纳米结构阵列光热CO_(2)催化剂的发展方向提供指导。

关键词：光热催化硅纳米结构阵列 CO_(2)转化太阳能燃料

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一种用于次氯酸根实时高灵敏度检测的络合物基荧光探针

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有机化学 2024年第4期44卷 1284-1292页

作者：程晓红刘发龙孙进博张锐湖北文理学院低维光电材料与器件湖北省重点实验室湖北襄阳441053 湖北航天化学技术研究所湖北襄阳441053 湖北文理学院化学工程学院湖北襄阳441053

报道了一个实时检测次氯酸根阴离子的荧光探针TS1.首先,铜离子的引入可与化合物TS1形成稳定的络合物TS1-Cu,导致溶液荧光被极大地猝灭.然后,继续加入次氯酸根,由于次氯酸根的强氧化性,可诱导TS1中席夫碱发生水解反应,并转化为醛类化合物... 详细信息

报道了一个实时检测次氯酸根阴离子的荧光探针TS1.首先,铜离子的引入可与化合物TS1形成稳定的络合物TS1-Cu,导致溶液荧光被极大地猝灭.然后,继续加入次氯酸根,由于次氯酸根的强氧化性,可诱导TS1中席夫碱发生水解反应,并转化为醛类化合物,导致溶液荧光明显增强.因此,络合物TS1-Cu可实现对次氯酸根的快速实时检测,且检测限低至120 nmol/L.重要的是,该络合物体系可成功地应用于商业消毒剂样品中次氯酸根的实际检测.

关键词：荧光探针实时响应络合物基次氯酸根实际应用

不同铝合金对Al/Mg/Al层状复合材料腐蚀行为的影响

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材料导报 2024年第12期38卷 154-161页

作者：郭贺焦进超张津王旭东连勇冯波冯晓伟郑开宏丁啸云韩东北京科技大学新材料技术研究院北京100083 腐蚀-磨蚀与表面技术北京市重点实验室北京100083 广东省科学院新材料研究所广州510650

将镁合金与铝合金经过热轧制成Al/Mg/Al层状复合材料,结合析氢试验、电化学试验和电偶试验,对1060/AZ31/1060、5052/AZ31/5052和6061/AZ31/6061在3.5%(质量分数)NaCl溶液中腐蚀行为进行研究,通过分析其腐蚀形貌、腐蚀产物、析氢速率、... 详细信息

将镁合金与铝合金经过热轧制成Al/Mg/Al层状复合材料,结合析氢试验、电化学试验和电偶试验,对1060/AZ31/1060、5052/AZ31/5052和6061/AZ31/6061在3.5%(质量分数)NaCl溶液中腐蚀行为进行研究,通过分析其腐蚀形貌、腐蚀产物、析氢速率、动电位极化曲线和交流阻抗谱,探究Al/Mg/Al层状复合材料的腐蚀机理。结果表明:Al/Mg/Al层状复合材料的表面腐蚀行为与铝合金的腐蚀行为相似,其相对于原始镁合金的腐蚀电流密度降低了两个数量级;Al/Mg/Al层状复合材料截面腐蚀产物呈颗粒状密集分布在镁一侧,腐蚀行为主要受电偶效应的影响,镁-铝电偶对电偶电流可达10^(-3)A·cm^(-2)数量级;对应的三种镁-铝电偶对电偶电流密度和电偶电位与混合电位理论拟合值相差不大;三种Al/Mg/Al层状复合材料中5052/AZ31/5052的整体耐蚀性最好。

关键词： Al/Mg/Al层状复合材料电化学电偶腐蚀析氢腐蚀产物

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基于阳离子调控的ADN防吸湿技术

含能材料 2024年第7期32卷 754-760页

作者：彭盼盼屈炜宸杜黎小松史淑婧赵新岩李磊杜芳陶博文李洪旭航天化学能源全国重点实验室湖北襄阳441003 湖北航天化学技术研究所湖北襄阳441003

二硝酰胺铵(ADN)作为一种极具应用前景的氧化剂,其阳离子NH4+易与空气中的水分子形成氢键,因而存在强吸湿性缺点,无法实现大规模化工程应用。据此,研究提出一种阳离子调控策略,结合Schiff base反应和离子交换反应,以对苯二甲醛(TPA)、... 详细信息

二硝酰胺铵(ADN)作为一种极具应用前景的氧化剂,其阳离子NH4+易与空气中的水分子形成氢键,因而存在强吸湿性缺点,无法实现大规模化工程应用。据此,研究提出一种阳离子调控策略,结合Schiff base反应和离子交换反应,以对苯二甲醛(TPA)、氨基胍盐酸盐(AGC)和ADN为原料,通过操作简单、安全高效的一锅法反应,成功合成出含二价阳离子的新型二硝酰胺类含能离子盐(DBDN)。采用元素分析、红外光谱和核磁光谱等对其化学结构进行表征,同时结合热分析、机械感度测试和理论计算对其理化性能进行分析,并采用干燥器平衡法对ADN和DBDN进行吸湿性研究。结果显示,DBDN的撞击感度(IS)、摩擦感度(FS)和热分解温度(T_(d))分别为>40 J、16%和225℃,其安定性要远优于ADN(5 J、76%和198℃)。此外,在25℃、相对湿度(RH)分别为66%和75%的条件下,静置9 d后,ADN的吸湿率高达24.1%和39.5%,而DBDN仅为0.26%和0.48%,表现出不吸湿特性。

关键词：二硝酰胺铵(ADN) 吸湿性阳离子调控策略二价阳离子新型二硝酰胺类含能离子盐(DBDN)

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三角形编织工艺数字化建模方法

纺织学报 2024年第6期45卷 75-81页

作者：王辉周伟陈一哲龙晚昕王金伙武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室湖北武汉430070 湖北隆中实验室湖北襄阳441000 武汉理工大学汽车工程学院湖北武汉430070 江苏新扬新材料股份有限公司江苏扬州225000 厦门理工学院福建省功能材料及应用重点实验室福建厦门361024

三维旋转式编织工艺按角轮缺口数分为三角形、四角形和六角形编织工艺,其中三角形编织工艺研究较少。为探索基于三角形编织工艺的预制体结构,基于Python语言和CATIA开发编织工艺软件,获得预制体几何结构。角轮和交换轮交替旋转,驱动携... 详细信息

三维旋转式编织工艺按角轮缺口数分为三角形、四角形和六角形编织工艺,其中三角形编织工艺研究较少。为探索基于三角形编织工艺的预制体结构,基于Python语言和CATIA开发编织工艺软件,获得预制体几何结构。角轮和交换轮交替旋转,驱动携纱器在底盘中运动,使纱线相互交织形成预制体。对角轮、交换轮、携纱器的编号和运动状态进行数字化编码,研究不同旋转状态下携纱器的交换规律。携纱器轨迹与编织节点高度共同确定了织物空间拓扑结构,采用三次B-spline曲线对纱线空间轨迹进行拟合,建立预制体的参数化几何模型。结果表明:采用三角形编织工艺获得的预制体结构紧凑,织物几何模型与试验样件一致性较好,验证了建模方法的精度。

关键词：三维编织预制体编织算法细观结构模型工艺软件

基于镍铁层状双氢氧化物的氧析出催化剂:催化机制、电极设计和稳定性

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物理化学学报 2024年第2期40卷 12-44页

作者：王往刘宇澄陈胜利武汉大学化学与分子科学学院化学电源材料与技术湖北省重点实验室武汉430072 武汉大学科研条件公共服务平台武汉430072

近几十年来,氧析出反应因其在能量储存和转换技术中的关键作用而受到了广泛关注。然而,它需要高效的催化剂例如IrO2和RuO2,来加速其缓慢的反应动力学。在所开发的低成本材料中,镍铁层状双氢氧化物(NiFe LDH)较为有前景,其在碱性电解质... 详细信息

近几十年来,氧析出反应因其在能量储存和转换技术中的关键作用而受到了广泛关注。然而,它需要高效的催化剂例如IrO2和RuO2,来加速其缓慢的反应动力学。在所开发的低成本材料中,镍铁层状双氢氧化物(NiFe LDH)较为有前景,其在碱性电解质中表现出出色的氧析出性能,过电位很低,在10 mA·cm^(-2)处仅需200-300 mV。虽然人们在开发基于NiFe LDH的高效电催化剂方面做出了巨大努力并取得了一些成果,但是要进一步降低其过电位具有相当的挑战性。为了克服这个瓶颈,就需要明确识别其活性位点和催化机理,从根本出发来探究新的解决方案,以获得具有超低过电位的催化剂。本综述首先回顾了NiFe LDH的结构、组成和发展历史。虽然人们在研究催化活性位点和机制方面付出了巨大努力,但其真正的催化位点和机制仍然是模棱两可并存在争议的。我们对催化位点研究的代表性工作进行了全面分析,希望对催化机理和活性位点能提供一些深入认识和理解。此外,我们还就增强其催化活性的各种策略,如杂原子掺杂和引入空位等,进行了总结并基于电子和几何结构对其活性提高原理进行了分类,为开发高性能的NiFe LDH基催化剂提供新的见解和方向。此外,催化剂的稳定性,尤其是在高电流密度等技术条件下的稳定性至关重要,但常常被人们忽视。最新的研究表明,NiFe LDH基催化剂在高电流密度下运行一段时间就会出现严重的活性衰减。因此,本综述强调了稳定性问题的重要性,以引起更多研究者对此问题的关注,并分析了NiFe LDH基催化剂的衰减机理,总结和讨论了基于这些衰减机理开发的改善稳定性问题的最新策略。最后,本综述讨论了制备兼具优异催化活性和稳定性的NiFe LDH基的高效催化剂的可能发展方向。

关键词：镍铁层状双氢氧化物氧析出反应催化机制电极设计稳定性

Er:Sr_(5)(PO_(4))_(3)F透明陶瓷的制备和上转换光学性能

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硅酸盐学报 2024年第3期52卷 874-881页

作者：刘鑫纹梅炳初谭国龙武汉理工大学材料学院材料复合新技术国家重点实验室武汉430000

随着激光二极管朝着小型化和高度集成化目标的不断发展,包括Sr_(5)(PO_(4))_(3)F (S-FAP)在内的一些热管理性能一般的晶体材料开始重新进入研究者的视野。本研究采用共沉淀法合成了2%(摩尔分数) Er^(3+):S-FAP多晶纳米粉体,通过热压烧... 详细信息

随着激光二极管朝着小型化和高度集成化目标的不断发展,包括Sr_(5)(PO_(4))_(3)F (S-FAP)在内的一些热管理性能一般的晶体材料开始重新进入研究者的视野。本研究采用共沉淀法合成了2%(摩尔分数) Er^(3+):S-FAP多晶纳米粉体,通过热压烧结合成出光学性能优异的Er:S-FAP透明陶瓷,并对Er:S-FAP多晶纳米粉体和透明陶瓷进行了表征。结果表明:2%Er^(3+):S-FAP粉体和陶瓷的物相结构都符合六方晶系氟磷灰石结构,没有观察到异常杂质峰。2%Er^(3+):S-FAP粉体整体呈现出分散性优良的短棒状外观,其平均晶粒尺寸为(19.10±1.6) nm。对应陶瓷的平均晶粒尺寸为386.6±20.8 nm,断面和表面微观结构都呈现出均匀致密的特征。2%Er^(3+):S-FAP透明陶瓷在500 nm和1 000 nm波长处的线性光学透过率分别达到了66.14%和84.41%。Er^(3+)在S-FAP陶瓷中的主要的发射峰位于550 nm和661 nm,分别对应绿色光和红色光的发射,红绿光的上转换发光是由双光子吸收过程决定,最后陶瓷在550 nm波长位置的荧光寿命为2.1μs。

关键词：铒离子掺杂氟磷酸锶上转换性能光学性能透明陶瓷

量子点修饰g-C_(3)N_(4)@Fe_(2)O_(3)纳米杂化材料的制备及在水性环氧-丙烯酸酯乳液中的应用

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高分子材料科学与工程 2024年第4期40卷 61-71页

作者：陈细芳肖玉玲刘如佳张凯黄冈师范学院化学化工学院催化材料制备及应用湖北省重点实验室湖北黄州438000 三峡大学材料与化工学院湖北宜昌443002

水性环氧-丙烯酸酯乳液(WEP)因污染小、附着力好、耐候性好被广泛应用于涂料领域,但其不尽如意的耐腐蚀性大大限制了其在防腐涂料领域的应用。文中采用煅烧法制备了g-C_(3)N_(4)@Fe_(2)O_(3)纳米杂化材料,微波法制备了柠檬酸碳量子点溶... 详细信息

水性环氧-丙烯酸酯乳液(WEP)因污染小、附着力好、耐候性好被广泛应用于涂料领域,但其不尽如意的耐腐蚀性大大限制了其在防腐涂料领域的应用。文中采用煅烧法制备了g-C_(3)N_(4)@Fe_(2)O_(3)纳米杂化材料,微波法制备了柠檬酸碳量子点溶液,通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射分析、X射线光电子能谱仪和透射电子显微镜分析了g-C_(3)N_(4)@Fe_(2)O_(3)杂化粒子的结构和形态,采用扫描电子显微镜观察了复合涂层的形貌,通过电化学阻抗谱和盐雾实验研究了WEP、g-C_(3)N_(4)@Fe_(2)O_(3)/WEP、经量子点修饰的g-C_(3)N_(4)@Fe_(2)O_(3)/WEP涂层的耐腐性能。结果表明,Fe_(2)O_(3)粒子成功负载到了g-C_(3)N_(4)纳米片上,经柠檬酸量子点修饰后,g-C_(3)N_(4)@Fe_(2)O_(3)在WEP中具有良好的分散性,经柠檬酸量子点修饰的g-C_(3)N_(4)@Fe_(2)O_(3)/WEP乳液涂膜在质量分数3.5%NaCl溶液中浸泡1 d时阻抗高达1.5×10^(10)Ω·cm^(2),较纯WEP乳液涂膜高出2个数量级;浸泡7 d后,复合涂层阻抗值仍高达8.7×10^(9)Ω·cm^(2);盐雾168 h后复合涂层表面锈蚀较少。

关键词： g-C_(3)N_(4)@Fe_(2)O_(3)纳米杂化材料量子点水性环氧-丙烯酸酯乳液耐腐蚀性

悬浮液等离子喷涂高效制备TiO_(2)涂层及其光催化性能

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表面技术 2024年第1期53卷 209-219页

作者：崔赛楠范秀娟尹辉俊李双建张小峰何春艳宋琛邓春明毛杰广西科技大学机械与汽车工程学院广西柳州200240 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广州510650 广东省科学院新材料研究所广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650 广东工业大学广州510006

目的解决TiO_(2)粉末催化剂在污水净化过程中易沉降和难回收问题,同时提高TiO_(2)在可见光条件下降解有机污染物的速率。方法采用悬浮液等离子喷涂(SPS)技术,以H2为辅助气体制备TiO_(2)涂层,借助H2将高温等离子体焰流中熔融态TiO_(2)中... 详细信息

目的解决TiO_(2)粉末催化剂在污水净化过程中易沉降和难回收问题,同时提高TiO_(2)在可见光条件下降解有机污染物的速率。方法采用悬浮液等离子喷涂(SPS)技术,以H2为辅助气体制备TiO_(2)涂层,借助H2将高温等离子体焰流中熔融态TiO_(2)中的Ti4+还原成Ti3+。通过场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱光谱仪、紫外-可见光谱仪等对TiO_(2)粉末以及所制备涂层的结构形貌、物相组成、元素价态、光学特性进行分析。以亚甲基蓝为目标污染物,使用光化学反应仪测试粉末和涂层的光催化性能。结果TiO_(2)涂层表面呈现由熔融和半熔融颗粒组成的“喀斯特”微观形貌,表面粗糙度为2.94μm,孔隙率为10.2%。TiO_(2)粉末物相为纯锐钛矿,涂层物相由锐钛矿、金红石相及TiO_(2)-x相组成。TiO_(2)涂层中Ti3+的存在使其带间隙减小0.6eV。在紫外光条件下,TiO_(2)粉末的催化速率为0.00348,而涂层的催化速率为0.00345。在可见光条件下,粉末的催化速率与亚甲基蓝的光解速率相近,涂层的催化速率是0.00307。结论通过SPS技术成功制备了TiO_(2)光催化涂层,其在可见光条件下的催化性能较粉末有显著提升。

关键词：悬浮液等离子喷涂 TiO_(2)涂层微观结构物相组成带间隙光催化性能