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Ti_(3)C_(2)T_(x)基复合电磁屏蔽材料的结构设计与性能研究进展

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复合材料学报 2024年第7期41卷 3404-3426页

作者：汪恒冯舒玥胡峻豪刘梦竹王永鹏吉林化工学院材料科学与工程学院吉林132022 吉林化工学院化学与制药工程学院吉林132022

随着5G网络的普及和电子设备的小型化,电磁辐射给周围环境和人体带来了一定的危害,为此研制综合性能优异的新型电磁干扰屏蔽材料具有十分重要的意义。Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene是一种新型二维材料,具有独特的层状结构、可调节的活性表面、... 详细信息

随着5G网络的普及和电子设备的小型化,电磁辐射给周围环境和人体带来了一定的危害,为此研制综合性能优异的新型电磁干扰屏蔽材料具有十分重要的意义。Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene是一种新型二维材料,具有独特的层状结构、可调节的活性表面、超高电导率等特点,展现出优异的电磁屏蔽性能。近年来,关于Ti_(3)C_(2)T_(x)的制备方法和填料选择的报道层出不穷,然而从结构设计层面总结Ti_(3)C_(2)T_(x)基复合材料的工作却很少。高效的结构设计不仅能够减少填料的用量而且能够提高屏蔽效能。本文以结构为主线,对近年来Ti_(3)C_(2)T_(x)基电磁屏蔽材料的发展趋势进行了总结,通过分析屏蔽效能和屏蔽机制,重点总结不同的结构如多孔结构、分层结构、核壳结构、其他特殊结构及其复合结构对Ti_(3)C_(2)T_(x)基电磁屏蔽性能的影响及作用,并提出了目前Ti_(3)C_(2)T_(x)及其复合材料在作为电磁屏蔽材料使用时急需解决的关键科学和技术问题。最后对MXenes的发展前景进行展望。

关键词： Ti_(3)C_(2)T_(x)基复合材料电磁屏蔽结构设计屏蔽效能屏蔽机制

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

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甲醛法处理兰炭废水反应条件的优化

北京大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 183-187页

作者：王亚俐柏旭波孙娟娟榆林学院化学与化工学院榆林719000

利用甲醛将兰炭废水中的酚类物质转化为酚醛树脂,以便资源化利用兰炭废水。通过测定酚醛树脂生成过程中挥发酚、COD、氨氮和油的含量,调控反应时间、温度以及原料比例,确定制备酚醛树脂的最优反应条件。同时,应用X射线晶体衍射(XRD)和... 详细信息

利用甲醛将兰炭废水中的酚类物质转化为酚醛树脂,以便资源化利用兰炭废水。通过测定酚醛树脂生成过程中挥发酚、COD、氨氮和油的含量,调控反应时间、温度以及原料比例,确定制备酚醛树脂的最优反应条件。同时,应用X射线晶体衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等表征技术对生成的酚醛树脂进行理化分析。研究结果显示,甲醛法处理兰炭废水制备酚醛树脂的最佳条件为反应温度=90℃,反应时间=4 h,甲醛与兰炭废水的体积比=1:40。

关键词：兰炭废水酚醛树脂反应条件优化表征

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热风干燥细胞尺度水分传输及收缩数值模拟

工程热物理学报 2024年第2期45卷 543-550页

作者：范芃佐王鹏李政赢董冰北京石油化工学院机械工程学院北京102617

目前植物物料热风干燥过程中品质变化机理未得到充分地研究,原因之一是对细胞尺度上干燥特性认识不足。本文基于模型细胞,针对细胞中不同的结构建立水分传输模型,并建立力学模型模拟细胞失水过程中的收缩现象,实现热风干燥过程植物细胞... 详细信息

目前植物物料热风干燥过程中品质变化机理未得到充分地研究,原因之一是对细胞尺度上干燥特性认识不足。本文基于模型细胞,针对细胞中不同的结构建立水分传输模型,并建立力学模型模拟细胞失水过程中的收缩现象,实现热风干燥过程植物细胞尺度上的水分传输和收缩变形的模拟。通过与文献结果对比验证了本文模拟结果的正确性,分析了植物细胞中不同结构在水分传输和失水收缩过程的规律,以及细胞收缩变形对其水分传输的影响,为从细胞尺度分析物料的干燥特性打下基础。

关键词：热风干燥植物细胞水分传输失水收缩数值模拟

硫基、铁基及硫-铁基自养反硝化技术研究进展

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工业水处理 2024年第6期44卷 22-33页

作者：王婧王宁韩严和李再兴马雪姣王楠楠姜文斌北京石油化工学院环境工程系北京102617

自养反硝化技术具有无需外加碳源、污泥产量低以及成本低等优势,是双碳背景下具有前景的低C/N废水的深度脱氮处理技术之一,而无机电子供体的选择是该技术能否广泛实际应用的关键。根据反硝化原理,硫基自养反硝化易产酸并会产生硫酸盐,... 详细信息

自养反硝化技术具有无需外加碳源、污泥产量低以及成本低等优势,是双碳背景下具有前景的低C/N废水的深度脱氮处理技术之一,而无机电子供体的选择是该技术能否广泛实际应用的关键。根据反硝化原理,硫基自养反硝化易产酸并会产生硫酸盐,铁基反硝化耗酸且会有亚硝酸盐积累,而硫-铁基耦合自养反硝化可以结合两者的特点,维持反应pH稳定,减少二次污染。基于以上分析了硫基、铁基以及硫-铁基作为电子供体的自养反硝化基本作用原理及特性,并阐述了基于各电子供体进行反硝化时的优势菌属,以期为硫基、铁基及硫-铁基耦合自养反硝化技术在提高脱氮效率并减少二次污染方面的研究提供参考。

关键词：硫铁基电子供体自养反硝化脱氮

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磺化聚乙烯醇/侧链交联型磺化聚芳醚酮复合质子交换膜的制备与性能

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2465-2476页

作者：程海龙郑锐孙娇娇韩康辉李奥管丹丹栾立伟陶璐静吉林化工学院材料科学与工程学院吉林132022

磺化芳香类聚合物质子交换膜(PEM)为了达到较好的质子传导性能就必需具有较高的磺化度,然而较高的磺化度就会增加PEM的溶胀率、降低PEM的尺寸稳定性及增加PEM的甲醇渗透率等一系列问题。为此,通过直接缩聚的方法合成了含有羧基的聚芳醚... 详细信息

磺化芳香类聚合物质子交换膜(PEM)为了达到较好的质子传导性能就必需具有较高的磺化度,然而较高的磺化度就会增加PEM的溶胀率、降低PEM的尺寸稳定性及增加PEM的甲醇渗透率等一系列问题。为此,通过直接缩聚的方法合成了含有羧基的聚芳醚酮共聚物(PAEK-x),利用刚果红作为交联剂并引入磺酸基团,与磺化聚乙烯醇(SPVA)复合制备磺化聚乙烯醇/磺化聚芳醚酮交联复合膜(Cr-SPAEK-x),通过红外光谱对交联复合膜进行了表征。对膜的性能测试发现,该系列交联复合膜表现出了良好的热性能、力学性能、氧化稳定性和适度的吸水性。交联结构形成于PAEK-x的羧基与刚果红的氨基及SPVA的羟基之间,不消耗膜中的传导基团磺酸基,因此该系列交联复合膜表现出了较高的质子传导率,酚酞啉(PPL)摩尔含量为100mol%的磺化聚乙烯醇/磺化聚芳醚酮交联复合膜Cr-SPAEK-100在25℃和80℃分别达到了0.053 S·cm^(-1)和0.109 S·cm^(-1)。交联网络结构的形成,抑制了膜的水溶胀性,提高了膜的尺寸稳定性,即使是吸水率最高的Cr-SPAEK-100膜的溶胀率室温下也只有5.26%,同时由于致密的交联网络结构的形成及具有高阻醇性能的SPVA的引入,有效地降低了该系列交联复合膜的甲醇渗透系数,最高也只有3.92×10^(-7)cm^(2)·s^(-1),可见该系列交联复合膜有望在直接甲醇燃料电池中得到应用。

关键词：侧链交联型磺化聚芳醚酮磺化聚乙烯醇交联复合质子交换膜尺寸稳定性阻醇性能

紫外线屏蔽PDA/BC/PVB复合透明薄膜的制备及性能

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工程塑料应用 2024年第8期52卷 52-57页

作者：晋玉霞刘永超任小逆刘恒源潘玮郑州职业技术学院材料工程系郑州450121 中原工学院材料与化工学院郑州450007

聚乙烯醇缩丁醛(PVB)薄膜制品在包装材料领域得到了广泛应用,然而PVB材料的光降解导致材料的应用价值降低,因此,设计防紫外线PVB复合材料被认为是实现其应用价值的必要条件。以盐酸多巴胺(DA)、细菌纤维素(BC)和PVB为原材料,首先基于DA... 详细信息

聚乙烯醇缩丁醛(PVB)薄膜制品在包装材料领域得到了广泛应用,然而PVB材料的光降解导致材料的应用价值降低,因此,设计防紫外线PVB复合材料被认为是实现其应用价值的必要条件。以盐酸多巴胺(DA)、细菌纤维素(BC)和PVB为原材料,首先基于DA的氧化自聚合,在BC表面原位沉积聚多巴胺(PDA)对BC改性,得到PDA/BC纳米复合材料,然后通过溶液共混和涂膜工艺将PDA/BC与PVB共混,制备了PDA/BC/PVB复合纳米薄膜,并使用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见红外分光光度计、万能材料试验机、傅里叶变换红外光谱以及X射线衍射仪研究了PDA/BC的添加量对PDA/BC/PVB复合薄膜结构与性能的影响。SEM表明,当DA的质量分数为0.1%时,反应得到的PDA可均匀覆盖在BC的表面,且制备的PDA/BC/PVB复合薄膜的截面致密;当PDA/BC质量分数小于1%时PDA/BC在PVB中分散均匀。紫外透过率结果表明,当加入质量分数为1%的PDA/BC时,PDA/BC/PVB复合材料在370 nm处紫外屏蔽效率达到98%,复合透明薄膜表现出优异的紫外线阻隔性能,材料的拉伸强度高达61.2 MPa,远高于原始PVB的强度(39.7 MPa)。光学照片显示PDA/BC的加入并未改变材料的透明性。

关键词：聚乙烯醇缩丁醛原位聚合聚多巴胺紫外线屏蔽纤维增强

自牺牲型金属有机框架衍生In_(2)S_(3)多级孔结构纳米材料强化光催化性能

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 204-213页

作者：杨婷婷王彬朱剑豪夏杰祥李华明江苏大学化学化工学院能源研究院江苏镇江212013 香港城市大学物理系材料科学与工程系生物医学工程系中国香港

半导体基光催化是减少对化石燃料的依赖和解决环境污染问题的有前景的策略之一.在光催化有机污染物降解领域,硫化物材料备受关注.其中,In_(2)S_(3)催化剂因展现较好的催化活性及经济可行性,而被认为是光催化降解的理想催化剂之一.然而,... 详细信息

半导体基光催化是减少对化石燃料的依赖和解决环境污染问题的有前景的策略之一.在光催化有机污染物降解领域,硫化物材料备受关注.其中,In_(2)S_(3)催化剂因展现较好的催化活性及经济可行性,而被认为是光催化降解的理想催化剂之一.然而,采用传统煅烧法制备的In_(2)S_(3)催化剂由于比表面积小,暴露的活性位点有限,进而限制了其催化活性的进一步提升.因此,制备具有较大比表面积和多活性位点的In_(2)S_(3)基催化剂,对于推动光催化降解有机污染物领域的发展具有重要的意义.本文通过构建分级多孔结构的光催化剂,以增强材料的光吸收性能并优化光生载流子的迁移和分离,从而提升光催化降解有机污染物的性能.利用In基金属有机骨架(MOFs)作为自我牺牲模板,通过硫化制备了包括空心纳米管、微管、中空球和十二面体在内的多种分级In_(2)S_(3)光催化剂.分级多孔结构不仅增强了入射光的多次折射和反射,还提供了更大的表面积,从而提高了光生载流子的光利用率和相分离效率.实验结果表明,这些材料的光催化效率远高于块状和商用In_(2)S_(3).通过X射线光电子能谱、X射线衍射等手段验证了不同形貌分级多孔In_(2)S_(3)材料的成功制备.紫外-可见漫反射光谱结果表明,所有催化剂均可吸收部分可见光,结合莫特肖特基曲线和XPS价带谱结果,说明催化剂的导带、价带位置均满足光催化降解有机污染物的要求.光致发光光谱、光电流强度曲线和电化学阻抗曲线等研究表明,分级多孔结构有效促进了光生载流子的分离和迁移.光催化降解罗丹明B(RhB)和四环素(TC)性能评价结果表明,与块状和商用In_(2)S_(3)相比,具有分级多孔结构的In_(2)S_(3)材料表现出更好的光催化降解活性.其中,空心In_(2)S_(3)纳米管(HNTs)具有最佳的光催化性能,在光照1.5和2 h后,In_(2)S_(3)-HNT可以去除约50%的TC和95%的RhB,其RhB的降解速率分别是块状和商业In_(2)S_(3)的135.6倍和446.9倍,TC的降解速率分别是块状和商业级In_(2)S_(3)的7.8倍和36.5倍.电子顺磁共振和自由基捕获实验结果表明,在光催化降解过程中,空穴、超氧自由基以及单线态氧是主要的活性物种.特别是,当In_(2)S_(3)-HNT受到光照时,其独特的分级多孔结构使得光生电子和空穴对能够有效分离,这使得In_(2)S_(3)-HNT可以积累更多的活性氧自由基,从而显著提升了其光催化降解有机污染物的性能.综上,本文采用新型自牺牲模板法,制备了金属有机框架衍生In_(2)S_(3)多级孔结构纳米材料.通过精准调控In_(2)S_(3)催化剂的形貌,有效提升了光催化降解有机污染物性能.该方法在高效光催化剂的制备上展现了显著潜力,为设计高性能的光催化降解材料提供参考.

关键词：硫化铟金属有机框架形貌调控光催化污染物降解

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