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TiN/TiNO/SiO_(2)太阳能选择性吸收涂层的优化设计及热稳定性评价

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表面技术 2024年第20期53卷 190-197页

作者：严梦迪邓敏蒂陈金志袁文旭刘瀚泽谢浩闵捷湖北工业大学材料与化学工程学院武汉430068 湖北工业大学工业设计学院武汉430068 湖北第二师范学院材料科学研究院湖北省环境净化材料工程技术研究中心武汉430205

目的太阳能选择性吸收涂层是太阳能热利用的核心材料。方法采用磁控溅射法制备Ti N/TiNO/SiO_(2)太阳能选择性吸收涂层,测定红外反射层Ti N、吸收层Ti NO的折射率n、消光系数k,对Ti N层建立Tauc-Lorentz模型进行数据迭代优化拟合,对Ti N... 详细信息

目的太阳能选择性吸收涂层是太阳能热利用的核心材料。方法采用磁控溅射法制备Ti N/TiNO/SiO_(2)太阳能选择性吸收涂层,测定红外反射层Ti N、吸收层Ti NO的折射率n、消光系数k,对Ti N层建立Tauc-Lorentz模型进行数据迭代优化拟合,对Ti NO层建立Drude模型进行数据迭代优化拟合。通过TFCalc光学镀膜设计软件,设置连续目标在300~1500 nm光谱区反射率低于5%,得到软件优化的反射率曲线、各层的最优厚度,确定优化的工艺参数。利用UV-VIS-NIR、FTIR、SEM、XRD、EDS、AFM和XPS表征优化涂层的光学性能、评价热稳定性。结果优化后的涂层,吸收率为0.906、发射率为0.0852;经265℃、600 h热处理后,涂层的吸收率和发射率分别为0.933和0.1033,PC值小于0.01。随热处理时间的增长,α有小幅上升;热处理时间对ε的影响较小;这与表面Si O_(2)氧化物薄膜层在一定程度上阻止了晶粒的长大有关。热处理后,发现涂层表面局部位置有少量的小坑,但涂层的表面成分不变。非晶基质Si O_(2)和Ti O_(2)的再结晶是吸收率提高的主要原因;热处理后的涂层表面非常致密,粗糙度的降低有利于阻碍氧原子向内层的扩散,可以有效提高涂层的热稳定性。结论优化的Ti N/TiNO/SiO_(2)涂层,选择性吸收性能及热稳定性得到有效提高,具有较好的实际应用前景。

关键词： TiN/TiNO/SiO_(2) 太阳能选择性吸收涂层优化设计热稳定性

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介孔碳载体缓解碱性聚电解质燃料电池阳极水淹

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第2期57卷 51-58页

作者：江文涌葛创新王功伟陆君涛肖丽庄林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湖北武汉430072 武汉大学索维奇分子科学中心湖北武汉430072 武汉大学高等研究院湖北武汉430072

碱性聚电解质燃料电池(APEFCs)相较于目前研究最多的质子交换膜燃料电池(PEMFCs),其优势体现在阴/阳两极均可使用价格低廉的非贵金属催化剂,有望降低燃料电池的使用成本.APEFCs的研究在过去20年飞速发展,主要集中在高效碱性聚电解质(APE... 详细信息

碱性聚电解质燃料电池(APEFCs)相较于目前研究最多的质子交换膜燃料电池(PEMFCs),其优势体现在阴/阳两极均可使用价格低廉的非贵金属催化剂,有望降低燃料电池的使用成本.APEFCs的研究在过去20年飞速发展,主要集中在高效碱性聚电解质(APE)隔膜和阴/阳极催化剂等关键材料的研发.目前,APEFCs的性能已接近于PEMFCs,针对其研究也逐渐从关键材料的研发扩展到电池的稳定性和水管理等更深层次问题.相较于PEMFCs,APEFCs的水管理问题更为复杂.每当阳极产生4个水分子,阴极会消耗2个水分子,容易导致阴极缺水和阳极水淹,进而影响电池的性能和稳定性.对APEFCs水管理的优化将是实现电池性能和稳定性突破的重要方向.本文主要研究碳载体对APEFCs水管理的影响,合成了一系列介孔碳负载的Ru催化剂(Ru/MCP-x,x为MCP的孔径,x=30,50,100 nm),并以Ru/XC72催化剂为对照.扫描电镜和N2吸附-脱附结果表明,介孔碳载体具有三维贯通的孔结构,而XC72为实心碳颗粒.溶液电化学测试结果表明,不同催化剂在0.1 mol/L的KOH溶液中的氢氧化反应(HOR)活性相当.以Ru/MCP-x和Ru/XC72为阳极催化剂进行电池装配(记为Ru/MCP-x电池和Ru/XC72电池),结果表明,当使用高进气流量(1000 mL/min)时,Ru/MCP-x电池和Ru/XC72电池性能接近;当使用更接近实际工况的低进气流量(200 mL/min)时,所有电池性能均有所下降,且降幅存在明显差距.其中,Ru/MCP-50电池和Ru/MCP-100电池的降幅分别为36%和35%,而Ru/MCP-30电池和Ru/XC72电池的降幅分别为43%和72%.通过在低进气流量下改变进气湿度,结果发现,Ru/MCP-30电池和Ru/XC72电池性能大幅下降的原因是阳极发生水淹.弛豫时间分布(DRT)方法可以将不同弛豫时间的极化过程在时域中分离开来,从而可以分辨各极化过程对电池性能的影响.利用电化学交流阻抗(EIS)技术结合DRT方法进一步分析各电池在不同电流密度下的阻抗行为,DRT结果表明,在低进气流量下Ru/XC72电池的传质极化电阻显著高于Ru/MCP-x电池,说明阳极水淹导致了Ru/XC72电池的气体传质受阻,因而电池性能大幅下降.当MCP孔径增加至50和100 nm时,传质极化电阻在不同电流密度下始终处于较低水平,电池未发生明显水淹.这说明孔径的增加有效地缓解了低进气流量下阳极的水淹问题,从而保持较高的电池性能.综上,本文利用EIS-DRT方法比较了不同阳极碳载体对APEFCs性能和气体传质极化电阻的影响,表明介孔碳载体有利于缓解APEFCs中的阳极水淹问题,具有作为阳极载体的潜力.

关键词：钌介孔碳碱性聚电解质燃料电池水淹弛豫时间分布

基于DFT+U理论的SF6分子与TiO2（001）表面吸附研究

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高电压技术 2024年第9期50卷 4232-4239页

作者：张英王明伟高朋李亚龙张晓星贵州电网有限责任公司电力科学研究院湖北工业大学新能源及电网装备安全监测湖北省工程研究中心

SF6气体具有极强的温室效应，针对SF6废气降解和转化的研究对环境保护具有重要意义。为此基于DFT+U理论，研究了SF6分子在TiO2（001）缺陷表面的吸附分解过程。结果表明，SF6分子与TiO2表面之间存在着很强的相互作用，吸附能达到-5.280... 详细信息

SF6气体具有极强的温室效应，针对SF6废气降解和转化的研究对环境保护具有重要意义。为此基于DFT+U理论，研究了SF6分子在TiO2（001）缺陷表面的吸附分解过程。结果表明，SF6分子与TiO2表面之间存在着很强的相互作用，吸附能达到-5.280 eV，推测这是一个化学吸附过程。根据Mulliken电荷分析，电子从Ti O2表面转移到SF6气体分子，在此过程中，SF6表现为电子受体，TiO2表现为电子供体。根据态密度结果分析，SF6分子的S原子和F原子与TiO2表面的Ti原子和O原子之间存在明显的电子轨道重叠。除此之外，差分电荷密度结果也证实了这一电荷转移过程。吸附前后，SF6的分子结构发生了显著变化，S—F键的拉长使得SF6分子更易发生分解。研究表明，Ti O2具有催化降解SF6绝缘气体的潜力，该研究为高效无害化处理SF6气体的实验研究提供了理论支撑。

关键词： SF6 TiO2 降解表面吸附 DFT研究

PFAS及含氟气体管控下环保绝缘气体研究与电力装备应用展望

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中国电机工程学报 2024年第1期44卷 362-376,I0030页

作者：张晓星肖淞张博雅李祎田双双李兴文傅明利唐炬唐念赵波曾纪珺新能源及电网装备安全监测湖北省工程研究中心(湖北工业大学) 湖北省武汉市430068 电网环境保护全国重点实验室(武汉大学电气与自动化学院) 湖北省武汉市430072 电工材料电气绝缘全国重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 南方电网科学研究院有限责任公司广东省广州市510080 广东电网有限责任公司电力科学研究院广东省广州市510699 氟氮化工资源高效开发与利用国家重点实验室(西安近代化学研究所) 陕西省西安市710065

全球气候变化背景下,SF6的使用将受到更严格的限制。以C_(4)F_(7)N和C_(5)F_(10)O等为代表的低全球变暖潜在值(global warming potential,GWP)、高绝缘强度气体得到了广泛关注,相关高压电气装备已在多个国家推广应用。然而随着2019年《... 详细信息

全球气候变化背景下,SF6的使用将受到更严格的限制。以C_(4)F_(7)N和C_(5)F_(10)O等为代表的低全球变暖潜在值(global warming potential,GWP)、高绝缘强度气体得到了广泛关注,相关高压电气装备已在多个国家推广应用。然而随着2019年《斯德哥尔摩公约》的签署,世界多国逐步出台了针对全氟烷基和多氟烷基物质(polyfluoroalkylsubstances,PFAS)以及含氟气体限制使用的法规和标准,以美国和欧盟为代表的激进PFAS政策也间接导致3M公司计划于2025年底累计停产包括C_(4)F_(7)N、C_(5)F_(10)O在内的58种含氟物质。为此,该文深入剖析PFAS及含氟气体管控背景下环保绝缘气体与装备发展面临的挑战,阐述相关政策对我国气体绝缘装备低碳发展的影响,指出氟碳类环保绝缘气体的全生命周期管控标准的制定及应用监管规范化是目前的重要工作,并对新型绝缘气体分子设计方法、绝缘与放电理论、工程应用技术及产品研发等方面的未来发展进行展望,以期为我国环保电力装备研发及相关政策的制定提供参考。

关键词：环保绝缘气体多氟烷基物质(polyfluoroalkyl substances,PFAS) 含氟气体管控政策

基于通过式固相萃取净化的高效液相色谱法测定婴幼儿配方乳粉中五种核苷酸的含量

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食品与发酵工业 2024年第10期50卷 312-317页

作者：黄坤张菊王会霞湖北省食品质量安全监督检验研究院国家市场监管重点实验室(动物源性食品中重点化学危害物检测技术)湖北省食品质量安全检测工程技术研究中心湖北武汉430075

该研究建立了一种亲水性高效液相色谱同时测定婴幼儿配方乳粉中胞嘧啶核苷酸、尿嘧啶核苷酸、次黄嘌呤核苷酸、鸟嘌呤核苷酸和腺嘌呤核苷酸共5种核苷酸含量的检测方法。婴幼儿配方乳粉样品经超纯水提取其中的核苷酸,沉淀蛋白后上清液用O... 详细信息

该研究建立了一种亲水性高效液相色谱同时测定婴幼儿配方乳粉中胞嘧啶核苷酸、尿嘧啶核苷酸、次黄嘌呤核苷酸、鸟嘌呤核苷酸和腺嘌呤核苷酸共5种核苷酸含量的检测方法。婴幼儿配方乳粉样品经超纯水提取其中的核苷酸,沉淀蛋白后上清液用Oasis PRiME HLB固相萃取柱净化,采用Waters BEH Amide色谱柱分离,以0.1%磷酸溶液和乙腈为流动相进行梯度洗脱,二极管阵列检测器采集信号,外标法定量。结果表明,5种核苷酸在2~40 mg/L内线性关系良好(R^(2)>0.999),方法的检出限和定量限分别为0.5~1.0 mg/kg和1.5~3.0 mg/kg;空白样品添加6、15、30 mg/kg三个浓度水平,平均加标回收率为90.17%~101.20%,相对标准偏差为1.6%~4.5%(n=6)。该方法快速准确、基质干扰小、灵敏度高,适用于婴幼儿配方乳粉中核苷酸的测定。

关键词：核苷酸亲水性高效液相色谱婴幼儿配方乳粉通过式固相萃取净化

茶叶中草甘膦及其代谢物氨甲基磷酸的绿色检测分析

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食品与机械 2024年第2期40卷 43-50页

作者：李贝贝汪薇江丰王会霞陈锂湖北省食品质量安全监督检验研究院湖北武汉430075 国家市场监管重点实验室〔动物源性食品中重点化学危害物检测技术〕湖北武汉430075 湖北省食品质量安全检测工程技术研究中心湖北武汉430075

目的:建立一种绿色、无需衍生化的离子色谱串联质谱(IC-MS/MS)测定茶叶中草甘膦及其代谢产物氨甲基磷酸残留量的方法。方法:茶叶样品经20 mmol/L NaOH水溶液超声提取后,以分散固相萃取法(150 mg乙二胺-N-丙基硅烷、15 mg C_(18)、15 mg... 详细信息

目的:建立一种绿色、无需衍生化的离子色谱串联质谱(IC-MS/MS)测定茶叶中草甘膦及其代谢产物氨甲基磷酸残留量的方法。方法:茶叶样品经20 mmol/L NaOH水溶液超声提取后,以分散固相萃取法(150 mg乙二胺-N-丙基硅烷、15 mg C_(18)、15 mg石墨化炭黑)对样品进行净化。采用IC-MS/MS测定草甘膦及氨甲基磷酸残留,以35 mmol/L氢氧化钠水溶液为流动相,在离子色谱柱AS11-HC-4μm(2 mm×250 mm)上进行分离,串联质谱多反应监测模式进行分析,并采用稳定同位素内标法进行定量。结果:草甘膦和氨甲基磷酸在5~200 ng/mL质量浓度范围内线性良好,其相关系数分别为0.9998和0.9982。茶叶中草甘膦和氨甲基磷酸的检出限均为0.05 mg/kg,定量限均为0.10 mg/kg。草甘膦和氨甲基磷酸的平均加标回收率分别为61.2%~104.9%,61.5%~83.2%,RSDs均化学要求,可用于茶叶中草甘膦和氨甲基磷酸残留量的测定。

关键词：离子色谱串联质谱法草甘膦氨甲基磷酸茶叶绿色分析化学

C_(6)F_(12)O与CO_(2)/N_(2)对变压器油分解气体火焰及HF的抑制作用

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南方电网技术 2024年第4期18卷 96-105页

作者：田双双李哲张晓星李晓涵王家浩湖北工业大学新能源及电网装备安全监测湖北省工程研究中心武汉430070 襄阳湖北工业大学产业研究院湖北襄阳441100

变压器油分解为可燃气体燃烧具有高危险性,新型的环保灭火剂C_(6)F_(12)O抗复燃性差会产生有害产物HF。为此研究了N_(2)或CO_(2)的加入对C_(6)F_(12)O扑灭变压器油分解气体火焰的灭火性能及有害产物HF的影响,采用化学动力学方法计算了... 详细信息

变压器油分解为可燃气体燃烧具有高危险性,新型的环保灭火剂C_(6)F_(12)O抗复燃性差会产生有害产物HF。为此研究了N_(2)或CO_(2)的加入对C_(6)F_(12)O扑灭变压器油分解气体火焰的灭火性能及有害产物HF的影响,采用化学动力学方法计算了不同当量比与混合比下C_(6)F_(12)O混合物对变压器油分解气体火焰绝热燃烧温度、活性自由基浓度的作用效果,分析了HF浓度变化及生成路径变化规律。理论计算表明N_(2)或CO_(2)与C_(6)F_(12)O具有良好的物理化学协同灭火作用,且能抑制有害产物HF的生成。研究结果为C_(6)F_(12)O灭火剂在电气火灾应用提供了理论依据和数据参考。

关键词： C_(6)F_(12)O 变压器油化学反应反应动力学绝热燃烧温度

新工科视域下地方高校产教融合协同育人探索与实践——以江汉大学环境工程专业为例

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高教学刊 2024年第32期10卷 38-41页

作者：刘琼玉米铁杨志华辛善志付江涛刘晓烨闵奋力江汉大学环境与健康学院武汉430056 湖北省气体净化企校联合创新中心(江汉大学) 武汉430056 工业烟尘污染控制湖北省重点实验室(江汉大学) 武汉430056

新工科建设引领高等教育变革,探索产教融合协同育人新机制是深化新工科建设的重要改革方向,也是地方高校工科专业深化校企合作的重要途径。江汉大学环境工程专业积极拓展校企合作的深度和广度,面向产业技术发展需求,充分发挥校企双方在... 详细信息

新工科建设引领高等教育变革,探索产教融合协同育人新机制是深化新工科建设的重要改革方向,也是地方高校工科专业深化校企合作的重要途径。江汉大学环境工程专业积极拓展校企合作的深度和广度,面向产业技术发展需求,充分发挥校企双方在人才培养中的“双主体”作用,在人才培养体系重构、“双师双能型”教师队伍建设及产学研协同育人平台建设等方面积极探索与实践,推动了专业教育与产业发展融合、教学过程与工程实践融合、产研过程与产教过程融合,构建新工科视域下“双主体三融合”的产教融合协同育人新机制,有效促进教育链与产业链融合,可为地方高校环境工程及相关专业产教融合的实施路径提供有益参考和借鉴。

关键词：新工科产教融合协同育人地方高校环境工程专业

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常温精脱硫新技术及其工业应用

现代化工 2001年第6期21卷 41-46页

作者：孔渝华王国兴王先厚叶敬东张传学李木林张清健湖北化学研究所气体净化中心武汉430074

介绍了多种常温精脱硫的新技术 ,以及在工业生产中的应用。

关键词：合成氨常温精脱硫经济效益原料气