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ZIFs材料对Fe/N/C催化剂氧还原性能的影响

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材料导报 2024年第10期38卷 45-51页

作者：宋冬梅郑秋燕潘廷仙胡长刚同鑫田娟贵州师范大学化学与材料科学学院贵阳550001 贵州省功能材料化学重点实验室贵阳550001

过渡金属/氮/碳(M/N/C)催化剂是替代铂基催化剂用于氧还原反应(ORR)的理想材料。沸石咪唑骨架(ZIFs)材料结合了无机沸石的高稳定性和MOFs材料的高比表面积、高孔隙率及可调孔结构等特点,是制备M/N/C催化剂的优良前驱体。本工作以FeSO4·... 详细信息

过渡金属/氮/碳(M/N/C)催化剂是替代铂基催化剂用于氧还原反应(ORR)的理想材料。沸石咪唑骨架(ZIFs)材料结合了无机沸石的高稳定性和MOFs材料的高比表面积、高孔隙率及可调孔结构等特点,是制备M/N/C催化剂的优良前驱体。本工作以FeSO4·7H2O为铁源,1,10-菲啰啉为氮源,探究不同ZIFs材料对FeN/C-Zx催化剂ORR性能的影响。通过X射线衍射、比表面积和孔径分布测试、透射电子显微镜等对催化剂进行结构表征,使用线性扫描伏安法对催化剂ORR催化活性进行测试。结果表明:FeN/C-Z8催化剂表现出最佳的ORR活性,具有较小的Tafel斜率(64.98 mV/dec)且反应过程是近四电子过程;在经过25000次循环后,FeN/C-Z8催化剂的半波电位仅有20 mV的负移,表现出良好的稳定性。FeN/C-Z8催化剂中存在的Fe3C化合物可有效提高催化剂的催化性能;Zn2+在碳化过程中挥发使FeN/C-Z8催化剂具有较高比表面积(550.09 m2/g)、孔体积(1.36 cm3/g)及丰富的微孔、介孔结构,并促进了过渡金属在ZIFs材料上的均匀分布,使FeN/C-Z8催化剂颗粒较小、分散均匀,这是该催化剂表现出较好的ORR催化性能的可能原因。

关键词：氧还原反应非贵金属催化剂沸石咪唑骨架 FeN掺杂

溶胶-凝胶法制备Gd_(4)Ga_(2)O_(9):Dy^(3+)白光发射荧光粉及其性能

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材料导报 2024年第8期38卷 83-88页

作者：官春艳郑启泾万正环杨锦瑜贵州师范大学化学与材料科学学院贵阳550001 贵州省功能材料化学重点实验室贵阳550001

通过溶胶-凝胶法制备了具有白光发射的Gd_(4)Ga_(2)O_(9):x%Dy^(3+)荧光粉,利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光光谱等对产物的物相结构、形貌、组分和光学性能进行研究... 详细信息

通过溶胶-凝胶法制备了具有白光发射的Gd_(4)Ga_(2)O_(9):x%Dy^(3+)荧光粉,利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光光谱等对产物的物相结构、形貌、组分和光学性能进行研究,并分析了Dy^(3+)掺杂量对样品的影响。XRD结果表明,所制备的样品为Dy^(3+)掺杂的Gd_(4)Ga_(2)O_(9)单斜晶体和少量Ga_(2)O_(3)杂质相的混合物。紫外-可见漫反射光谱结果表明制备的Dy^(3+)掺杂Gd_(4)Ga_(2)O_(9)晶体是一种光学带隙为5.29 eV的直接带隙半导体。荧光检测结果表明Dy^(3+)掺杂Gd_(4)Ga_(2)O_(9)荧光粉可被属于Gd^(3+)激发带的275 nm紫外光有效激发,并在490 nm和575 nm附近分别发射出属于Dy^(3+)的^(4)F_(9/2)→^(6)H_(15/2)和^(4)F_(9/2)→^(6)H_(13/2)跃迁的蓝色和黄色的强烈光,证实在Gd_(4)Ga_(2)O_(9):Dy^(3+)样品中存在显著的由Gd^(3+)到Dy^(3+)的能量传递发光现象。同时,对其发光机制进行了讨论。样品的发光强度随着Dy^(3+)掺杂量的变化而变化,同时影响着样品的发光颜色,Dy^(3+)掺杂量为1.5%和2%时制备的荧光粉可在紫外光激发下分别发射出CIE色坐标为(0.3362,0.3512)和(0.3381,0.3523)、相关色温为5340 K和5263 K的白色光。研究结果表明Gd_(4)Ga_(2)O_(9):Dy^(3+)是一种潜在的紫外光激发白光发射荧光材料。

关键词： Gd_(4)Ga_(2)O_(9) Dy^(3+)掺杂白光发射荧光性能能量传递直接带隙半导体

多孔碳纳米纤维负载铜铂合金催化剂的制备及电催化析氢性能

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高等学校化学学报 2024年第6期45卷 120-129页

作者：陈鑫刘婧媛于静哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150001

通过静电纺丝和分阶段热处理方法,在多孔碳纳米纤维(PCNFs)上制备了一系列不同合金比例的PtCu纳米合金催化剂,研究了合金颗粒表面形貌和Cu-Pt-Cu结构对析氢反应(HER)的影响.结果表明,PtCu添加摩尔比为1∶2时可获得最佳析氢性能,在酸性... 详细信息

通过静电纺丝和分阶段热处理方法,在多孔碳纳米纤维(PCNFs)上制备了一系列不同合金比例的PtCu纳米合金催化剂,研究了合金颗粒表面形貌和Cu-Pt-Cu结构对析氢反应(HER)的影响.结果表明,PtCu添加摩尔比为1∶2时可获得最佳析氢性能,在酸性条件下电流密度为10 mA/cm^(2)时,过电位为37 mV,拥有良好的长期稳定性.研究结果为PCNFs负载过渡金属与Pt的二元合金纳米催化剂的制备提供了一种新的方法.

关键词：静电纺丝多孔碳纤维铜铂合金析氢反应

含环醚结构的生物基二醇对环己烷二甲醇基聚碳酸酯的性能调控

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复合材料学报 2024年第7期41卷 3598-3608页

作者：于化童蔡晓东杨烨鑫焦丹花张道海贵州民族大学化学工程学院贵阳550025 贵州民族大学材料科学与工程学院贵阳550025

1,4-环己烷二甲醇基聚碳酸酯具有优异的热力学性能,但因其降解性能的影响,商业应用受到极大的限制。向其分子链中引入脂肪族单元可以有效提高降解能力,但却以牺牲其热力学性能为代价。因此,为了维持热力学与降解性能间的平衡,本文以具... 详细信息

1,4-环己烷二甲醇基聚碳酸酯具有优异的热力学性能,但因其降解性能的影响,商业应用受到极大的限制。向其分子链中引入脂肪族单元可以有效提高降解能力,但却以牺牲其热力学性能为代价。因此,为了维持热力学与降解性能间的平衡,本文以具有环醚刚性的生物基2,5-四氢呋喃二甲醇(THFDM)为改性单元,采用熔融酯交换缩聚法成功制备了高分子量聚(碳酸1,4-环己烷二甲醇酯-co-碳酸2,5-四氢呋喃二甲醇酯)(PCThC)共聚物。通过NMR图谱探究共聚物的组成和微观结构,证实了共聚物组分间的无规分布;DSC和WAXD图谱结果表明,THFDM单元的引入破坏了PCThC分子链的规整排列,使其结晶能力降低,共聚物从半结晶型过渡到无定型。THFDM中的刚性环结构有效阻止了共聚物玻璃转化温度(Tg)的快速下降,保持其较好的热稳定性;THFDM分子中的环结构赋予了聚合物更高的刚度,提高了聚合物的力学性能;此外,THFDM中的醚键改善了PCThC共聚物的亲水性,加快了水解速率,不论是在酸性或碱性缓冲溶液中,共聚物均表现出一定的降解能力。

关键词：生物基聚碳酸酯共聚改性四氢呋喃二甲醇环醚结构性能调控

乙烯基醚与七元环硫羰内酯阳离子杂化共聚研究

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高分子学报 2024年第5期55卷 594-603页

作者：杨鹏熊雨卢宗斌洪春雁张泽尤业字中国科学技术大学化学与材料科学学院合肥230026

报道了七元环联苯连接的硫羰内酯(DOT)的阳离子开环聚合,得到了一种T_(g)达到98℃的新型聚硫酯高分子.随后对DOT与乙烯基醚的阳离子共聚进行探索,系统研究了催化剂等对DOT与异丁基乙烯基醚共聚的影响.并基于阳离子聚合型链转移试剂的调... 详细信息

报道了七元环联苯连接的硫羰内酯(DOT)的阳离子开环聚合,得到了一种T_(g)达到98℃的新型聚硫酯高分子.随后对DOT与乙烯基醚的阳离子共聚进行探索,系统研究了催化剂等对DOT与异丁基乙烯基醚共聚的影响.并基于阳离子聚合型链转移试剂的调控,成功构建了DOT和异丁基乙烯基醚的可控阳离子杂化共聚,制备了一种新型聚乙烯基醚-聚硫酯嵌段共聚物(数均分子量7.6~8.0 kg/mol,PDI材料提供了设计思路.

关键词：阳离子杂化聚合硫羰内酯乙烯基醚

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外场辅助定向能量沉积钛合金研究进展

中国有色金属学报 2024年第8期34卷 2641-2660页

作者：于文泽刘宇珂王福斌曾禹周佟运祥哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150001

钛合金具有高强度、低密度与高断裂韧性等优异性能,已经广泛应用于航空航天、汽车工程与生物医学等领域。传统钛合金零件制造方法是通过铸造及后续机械加工的方式来获得最终产品,但传统方法难以加工结构复杂的钛合金零件,造成了材料的... 详细信息

钛合金具有高强度、低密度与高断裂韧性等优异性能,已经广泛应用于航空航天、汽车工程与生物医学等领域。传统钛合金零件制造方法是通过铸造及后续机械加工的方式来获得最终产品,但传统方法难以加工结构复杂的钛合金零件,造成了材料的大量浪费。定向能量沉积为制造钛合金零件提供了一种更有效的加工路径,但该工艺仍然存在着若干问题,如粗大柱状晶、各种缺陷以及力学性能各向异性等。为改善上述问题,外场辅助被引入钛合金的定向能量沉积工艺中。本文主要介绍当前几种主流的外场(形变场、声场、磁场),总结和评述了外场辅助对定向能量沉积钛合金微观组织和力学性能的影响,并对外场辅助定向能量沉积钛合金的发展趋势进行展望。

关键词：定向能量沉积钛合金微观组织力学性能辅助外场

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增材制造形状记忆合金的最新进展

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第7期34卷 2045-2073页

作者：杨雨茜高卫红孙斌傅宇东孟祥龙哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

增材制造(AM)作为一项革命性技术,能够以前所未有的自由度制造复杂的形状记忆合金(SMA)部件,从而为现代制造业的发展以及传统制造业的转型提供巨大契机。本篇综述从微观结构、性能和前景的角度阐明增材制造形状记忆合金的研究进展,为制... 详细信息

增材制造(AM)作为一项革命性技术,能够以前所未有的自由度制造复杂的形状记忆合金(SMA)部件,从而为现代制造业的发展以及传统制造业的转型提供巨大契机。本篇综述从微观结构、性能和前景的角度阐明增材制造形状记忆合金的研究进展,为制备具有高性能和多功能性的理想材料拓宽思路。改变扫描参数能够有效调控打印过程中独特的微观组织——外延凝固形成的柱状晶粒。在析出相、位错、孪晶与层错等微观结构的综合影响下可获得优异且稳定的形状记忆效应与超弹性。最后,仍需要在材料、技术、性能和方法等方面取得进一步突破,以促进增材制造形状记忆合金在各行业中的应用。

关键词：形状记忆合金增材制造外延凝固马氏体转变工艺参数控制

金@介孔碳核壳和空腔结构纳米材料制备及其催化氧化性能

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科学通报 2024年第16期69卷 2265-2277页

作者：朱小娟李昀倬牛荣荣张立万颖上海师范大学化学与材料科学学院上海200234

采用表面活性剂自组装技术合成了金@介孔碳核壳纳米球及蛋黄-蛋壳空腔纳米催化材料.高温碳化后,尺寸为15 nm的Au核被限制在碳壳层或空腔内;其壳层或空腔碳层的平均厚度分别约为38和10 nm.核壳和空腔材料都拥有开放的介孔结构(孔径为2.0~... 详细信息

采用表面活性剂自组装技术合成了金@介孔碳核壳纳米球及蛋黄-蛋壳空腔纳米催化材料.高温碳化后,尺寸为15 nm的Au核被限制在碳壳层或空腔内;其壳层或空腔碳层的平均厚度分别约为38和10 nm.核壳和空腔材料都拥有开放的介孔结构(孔径为2.0~2.8 nm)、高的比表面积(>640 m^(2)g^(–1))和大的孔体积(>0.55 cm^(3)g^(–1)).高温碳化过程中,C原子沉积导致Au的d电荷密度增加.在苯甲醇氧化为苯甲酸反应中,d电荷密度增加的金@介孔碳核壳纳米球具有优异的活性,转化频率高达5468 h^(–1).同时,催化剂具有良好的稳定性,循环使用6次后,未见明显Au的流失和活性降低.

关键词：核壳纳米材料空腔结构介孔碳壳层 Au纳米核催化氧化

过渡金属元素掺杂对SmCo_(3)合金结构和磁性能影响的第一性原理计算

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物理学报 2024年第3期73卷 250-257页

作者：严志方诚王芳许小红山西师范大学化学与材料科学学院磁性分子与磁信息材料教育部重点实验室材料科学研究院太原030031

在稀土永磁材料中,Sm-Co基合金具有优异的高温磁性能,是目前最有发展前景的永磁材料.然而,这些合金在高温环境的实际应用中,由于其相对较低的饱和磁化强度和结构稳定性而受到限制.本研究采用Fe,Ni,Cu,Zr作为代表的过渡金属元素,通过第... 详细信息

在稀土永磁材料中,Sm-Co基合金具有优异的高温磁性能,是目前最有发展前景的永磁材料.然而,这些合金在高温环境的实际应用中,由于其相对较低的饱和磁化强度和结构稳定性而受到限制.本研究采用Fe,Ni,Cu,Zr作为代表的过渡金属元素,通过第一性原理计算,研究掺杂元素对SmCo_(3)合金结构稳定性、磁性能和电子结构的影响.计算结果表明,元素Ni,Cu和Fe的掺杂有利于提升SmCo_(3)体系结构稳定性,而元素Zr的掺杂不利于体系结构稳定性.磁性能计算表明,掺杂非磁性元素在一定程度上会降低SmCo_(3)体系的总磁矩,而掺杂磁性元素可以增大SmCo_(3)体系的总磁矩,在SmCo_(3)体系中并不是掺杂所有的磁性元素都可以增大体系总磁矩,并通过电子结构的分析阐明了其微观机制.最后筛选出了过渡元素Fe有利于提升SmCo_(3)的磁性能和结构稳定性,并在其原胞中掺杂原子百分比为0—22.22%范围内,预测了其最佳掺杂原子百分比为18.52%.

关键词： SmCo_(3)型永磁合金第一性原理计算过渡元素掺杂综合磁性能

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