界面效应在锰氧化物修饰的CeO_(2)纳米立方甲苯氧化中的作用

本研究通过水热-浸渍两步法成功制备了不同Mn负载量的二元xMn/Ce(xMnOx/CeO_(2))催化剂,并评估了催化剂在甲苯催化氧化反应中的性能。研究结果表明,引入MnOx能显著提高催化剂的甲苯氧化活性。特别是当Mn负载量为10%(10Mn/Ce)时,在气体空速为60000 mL/(g·h)的条件下,t90(甲苯转化率达到90%时的温度)仅为233℃,显示出最优的甲苯催化氧化活性。这一结果说明,适量加入MnOx能够显著提高催化剂的催化性能。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)、程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,发现MnOx的加入在MnOx与CeO_(2)之间形成了界面效应,这显著改变了Mn/Ce催化剂的物理化学性质。由于界面效应的作用,不仅提高了10 Mn/Ce催化剂中Ce3+、Mn3+离子的浓度以及氧空位的浓度,而且还降低了催化剂表面Ce−O键强度,使得表面晶格氧更易于参与甲苯的催化氧化,提升了催化剂的氧化还原性能,从而促进了甲苯的催化氧化。本研究不仅成功制备了具有优异甲苯氧化活性的Mn/Ce催化剂,而且揭示了其背后的界面效应机制,为VOCs高效氧化催化剂设计与制备提供了简单有效的方法与思路。

考虑土层界面效应的尾矿坝渗流稳定性分析

为研究渗流作用下尾矿土土层界面处力学行为对尾矿坝稳定性的影响,以河北省秦皇岛市某尾矿坝为研究对象,通过开展渗流直剪试验及FLAC3D数值建模,得出考虑土层界面效应的尾矿坝安全系数。研究结果表明:渗流状态下,随着水头高度上升,尾矿土抗剪强度下降;土层界面黏聚力呈下降趋势,内摩擦角变化幅度平缓;相同水头高度下,土层界面抗剪强度介于2种土层之间,尾细砂和尾粉质黏土界面黏聚力在多因素耦合作用下进一步降低;与Bishop法相比,考虑土层界面效应的尾矿坝在正常水位和洪水位下得到的安全系数分别下降29.0%,12.1%。研究结果可为多层尾矿土堆积而成的尾矿坝稳定性分析提供技术指导。

钠离子存储器件中界面效应作用机制研究

可充电钠离子电池被视为下一代高效能二次电池的最佳候选之一。电池充放电过程中电极表面及电极与电解质界面行为均对其性能有较大依赖性。因此,分析界面效应的特性对打造高能量密度、长期稳定的大型储能系统至关重要。虽然电极材料的特性研究已相当深入,但对钠离子电池界面效应的稳定性和高效性的研究仍显不足。现有研究成果尚未能为系统性结论提供充分的理论依据。本文回顾了钠离子储存设备中界面效应机制的研究现状,涵盖了电极材料内部的异质界面和固态电解质界面,从理论上分析了层间插入、转化反应和合金化过程中的界面效应,以及这些效应如何影响电池的整体性能。本文旨在为优化电极材料内部的异质界面及固态电解质结构提供理论基础,以提高钠离子电池的性能。同时,本文总结了几种现有的界面效应机制,并综述了目前界面效应研究面临的挑战与机遇,对其在该领域的未来发展进行了展望。

超高性能混凝土中纤维的界面效应及其与水泥基材的匹配性研究

为了解决超高性能混凝土脆性大和易开裂的问题,增加其抗拉强度和韧性,研究建立了室内试验模型,通过单纤维拉拔试验研究不同纤维类型和纤维埋置深度对水泥基材界面的黏结性能影响。结果表明,在相同的水泥基材料条件下,不锈钢纤维的抗拔荷载最大,束状单丝聚丙烯纤维的抗拔荷载次之,短切丝碳纤维的抗拔荷载远小于不锈钢纤维和束状单丝聚丙烯纤维,纤维类型对界面黏结强度、抗拔荷载影响规律一致;随着纤维埋置深度的增加,不锈钢纤维的和束状单丝聚丙烯纤维的最大拔出荷载均不断增加,而界面黏结强度均不断减小,短切丝碳纤维的最大拔出荷载和界面黏结强度变化不明显。

材料界面效应对防护结构性能的影响

为了获得轻质、高性能的抗空间碎片撞击防护结构,本文总结分析了相关防护结构的缓冲屏、填充层材料、后墙中的界面效应对防护构型损伤特性和防护性能的影响规律,并开展了相应的超高速撞击试验,发现了界面效应可提高防护结构的防护性能,提出了相应的优化改进措施实现更多的材料界面效应,为空间碎片防护结构的改进、优化提供了参考。

范德瓦尔斯异质结界面效应的研究性实验教学设计

为培养创新型人才,设计了内容为“范德瓦尔斯异质结的制备和界面效应研究”的研究性实验。采用干法转移制备了二维异质结MoS_(2)/WTe_(2),通过拉曼光谱对异质结进行了表征,利用光致发光光谱的手段探究了异质结界面耦合效应及机理。将学术研究与实验内容相融合可提高实验的趣味性和探究性,充分锻炼了学生的综合实践能力、创新思维和团队协作意识。

Pd纳米立方体异质结尺寸依赖的电子界面效应对苯酚加氢反应的促进作用

作为生产尼龙6、尼龙66和聚酰胺树脂等各种聚合物的重要原材料,环己酮和环己醇(KA oil)每年在全球的消耗量大约在100万吨.KAoil主要采用苯酚加氢法和环己烷氧化法制备,其中苯酚加氢法可以在相对温和的反应条件下实现较高的选择性.目前,Pt基和Pd基非均相催化剂因具有良好的可重复使用性成为加氢反应的主流催化剂,但在实际应用中却面临着催化剂价格昂贵的问题.因此,减少贵金属的消耗量以降低KAoil的最终生产成本,开发探索出更高效的方法最大程度提升贵金属纳米催化剂的活性成为核心问题.目前,研究者致力于通过调控催化剂的金属粒径、合金结构和催化剂孔结构来提高金属纳米催化剂的苯酚加氢活性.近期研究发现,酸性氧化物载体可以用来提升负载金属中心的苯酚加氢活性,可以通过改变金属周围的微环境进一步提高金属活性.本文通过构建尺寸可调控的Pd纳米立方体/硫掺杂碳载体异质结结构,提出一种特殊的电子界面效应成功地提高了活性中心Pd纳米立方体的苯酚加氢活性.在金属/半导体载体异质结中,由金属和半导体之间所形成的肖特基势垒所驱动,电子在金属和半导体载体的界面处发生转移直至金属和半导体载体的费米能级达到平衡,最终在金属和半导体界面处形成由富电子侧和贫电子侧组成的电子界面.有限元计算、密度泛函理论计算、X射线光电子能谱和紫外光电子能谱结果表明,负载到硫掺杂碳载体上的Pd纳米立方体的电子密度和Pd纳米立方体的尺寸有着独特的线性关系.CO程序升温脱附实验结果表明,尺寸更小的Pd纳米立方体拥有更多的表面原子,因此苯酚转化率会随着Pd纳米立方体尺寸的减小而增加,但根据表面原子来计算转换频率(TOF),三种不同尺寸的未负载的Pd纳米立方体的TOF值均约为2.将Pd纳米立方体负载到硫掺杂碳载体上之后,Pd纳米立方体/硫掺杂碳异质结的电子界面效应可显著提高负载的Pd纳米立方体的苯酚加氢活性.相比于未负载的15,11和5 nmPd纳米立方体,负载到载体上之后的Pd纳米立方体的TOF值分别被提高12倍、16倍和20倍.理论计算和实验结果表明,所有负载到硫掺杂碳载体上的Pd纳米立方体中的5 nmPd纳米立方体最贫电,且对酚类加氢反应表现出普遍性的促进作用,与未负载的5 nm Pd纳米立方体相比可以将苯酚及其衍生物的加氢活性提高10–20倍.

骨料界面效应下含初始缺陷再生混凝土弹性模量的均匀化预测

为了合理地设计和利用再生混凝土,在再生混凝土均匀化过程中,综合考虑原生骨料界面处较大的孔隙率、砂浆处的孔洞和微裂缝,以及骨料界面效应,同时结合扭转变形原理、Mori-Tanaka方法、微分法和Christensen三相模型,建立了一套可预测骨料界面效应下含初始缺陷再生混凝土弹性模量的模型。计算结果表明,当再生骨料取代率由0%增加到100%(质量分数)时,再生混凝土的弹性模量会降低24.4%,新水泥砂浆和原生骨料弹性模量的下降会导致再生混凝土的弹性模量出现不同程度的降低,预测模型能较好地预测界面效应下含初始缺陷再生混凝土弹性模量,并实现参数化分析。

CPT阻力受土层界面效应影响的数值模拟

因为相邻土层性质差异,导致贯入阻力在穿越土层界面时发生明显变化,成层土中的静力触探试验(CPT)会出现超前、滞后效应,使得依据阻力曲线划分土层的精确性降低。为此设置可变参数,并采用PFC^(2D)软件模拟成层土中的CPT贯入试验。通过对比各组试验获得的阻力曲线,分析贯入阻力受土层界面效应影响的主要因素,并根据颗粒位移和力链分布,研究探头穿越土层界面时的锥土作用机理。结果表明,砂土密实度主要影响超前、滞后深度,而内摩擦角决定阻力稳定值,黏聚力对界面效应影响不大;探头在砂土中超前、滞后深度大于在黏土中的。该研究有助于提高依据CPT阻力曲线识别土层的准确性。

采动断层活化分形界面效应的数值模拟研究

采动断层活化是采矿科学中的重要研究课题，以往的研究没有揭示断层面几何形态对它的影响．针对地质断层面的分形性质，构造了自仿射意义下的分形曲线及含有这种分形性质断层面的地质采矿模型，用数值方法模拟地下开挖引起分形断层面活化的现象，研究和总结了分形断层面对采动岩体沉陷的影响规律．研究表明，采动断层活化具有明显的分形界面效应；采动断层剪切滑移力学行为与其分形维数是相关的，不同分形维数的断层面采动后，导致其附近岩体中的应力场和位移场也不同．

引入液固界面效应的滴状冷凝传热模型

针对液固界面相互作用对滴状冷凝传热的影响,以Rose滴状冷凝传热模型为基础,考虑接触角、脱落直径对冷凝传热的影响,对滴状冷凝过程中液滴空间序列上的构象,作时间序列上的重构,建立了包含液固界面效应的滴状冷凝传热模型.模型计算结果表明液固表面自由能差越大、接触角滞后越小则越有利于冷凝传热.为滴状冷凝文献数据间存在差异的原因提供了一个新的解释,即液固界面效应的影响.模型可计算得到在不同界面条件下的不同传热结果,模型计算结果与Rose实验值以及本文滴状冷凝传热实验较为吻合.

聚合物基导热绝缘复合材料的性能及界面效应

用不同界面处理剂和工艺对导热填料进行处理,并以熔融共混的方法制备乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)/填料体系导热绝缘功能封装复合材料。研究了复合材料热导率λ和体积电阻率ρv的影响因素、变化规律及其内在原因。不同填充体系热导率和体积电阻率差别较大,变化趋势也各异;碳化硅(SiC)填充的复合材料具有更高的导热性能,φ(SiC)=0.6时,λ=2.85 W/(m.K);氮化硼(BN)和氧化锌(ZnO)填充体系的绝缘性能更好,vρ多为1012Ω.m;不同界面处理剂和工艺对复合材料热导率和绝缘电阻的影响明显不同,硬脂酸处理ZnO可使热导率提高12%,效果最好;过量的小分子处理剂相比硅烷偶联剂能更显著地降低复合材料的热导率。研究表明:界面处理对复合材料热导率的提高与否主要取决于是否能够加强与界面的结合,复合材料的传热机制可以用振动传递理论进行合理解释。

基于Marangoni界面效应的数控化学抛光去除函数的研究

利用基于Marangoni界面效应对化学抛光去除函数的理论及实验进行研究,提出采用湿法化学抛光(刻蚀)方法为大口径高精度光学元件的加工提供新的解决途径。介绍了Marangoni界面效应及其验证实验,运用WYKO轮廓仪对熔石英基片局域刻蚀前后的粗糙度进行检测,结果表明,粗糙度基本无变化,刻蚀前后粗糙度分别为0. 72nm和0. 71nm。基于Preston假设, 建立了数控化学抛光理论模型,运用WYKO干涉仪观察实验现象可知,化学抛光刻蚀曲线基本上成平底陡峭的去除函数曲线,小磨头抛光是倒置的仿高斯函数曲线。

煤岩组合体界面效应与渐进失稳特征试验

煤岩体组合特征决定着煤和岩石组合形成整体结构的变形失稳,为分析煤岩高比对煤岩组合体受载时力学特性、能量转化规律与失稳破坏特征的影响,制作了3种高比的“岩-煤-岩”(RCR)组合试件,开展了煤岩组合试件的单轴压缩试验和PFC2D数值模拟试验,并基于RCR组合体声发射信号和宏观破坏特征分析,获得了组合体界面效应影响下的渐近失稳特征和声发射能量演化规律。研究结果表明:煤岩组合体的损伤破坏表现出渐近非连续特征,损伤破坏首先在煤岩组合体的煤体中发生、发展,煤体裂纹发育至煤岩交界面时被阻隔,受煤岩组合体界面效应的影响和裂纹尖端强应力链的持续集聚,裂纹最终从煤体扩展至岩石中煤岩组合体发生整体性瞬时破坏;随煤岩高比增大,组合体单轴抗压强度、弹性模量、宏观起裂破坏时间和瞬时失稳破坏时间均呈降低趋势且瞬时破坏时动力显现也逐渐被弱化。由于RCR组合体结构和弹性储能的差异性,导致裂纹在煤岩组合体中的扩展能力、速度和角度不同,进而组合体呈现出不同的破坏形态,但组合体破坏形式具有相似性,其中煤体以剪切破坏为主,顶底板砂岩以劈裂破坏为主。在煤岩组合体渐进破坏过程中煤体的破坏诱导了顶底板砂岩的破坏,而砂岩的破坏加剧了煤体的损伤破坏程度和瞬时破坏时动力显现强度,形成了煤体砂岩破坏互馈机制。RCR组合体受载时声发射信号有明显的时段性特征,当RCR组合体发生整体失稳时,声发射信号频率较低,声发射能量值达到历史最大,根据煤岩组合体声发射前兆信息的时频、时空规律性特征可对煤岩动力灾害孕育与发生进行实时监测,实现煤岩动力灾害的精准感知与超前预警。

纳米SiO_2增韧增强聚丙烯的界面效应与逾渗行为

报道了聚苯乙烯辐射接枝纳米二氧化硅微粒 (Si O2 - g- PS)填充聚丙烯 (PP)的增强增韧作用 ,并从界面效应和逾渗行为的角度对此类复合材料的力学行为进行了分析。结果表明 ,接枝纳米微粒填充入聚合物时所形成的微粒 /聚合物复合颗粒可以整体发挥协同作用 ,带来较强的界面效应 ,并有可能导致双逾渗行为 。

钢纤维高强水泥基复合材料的界面效应及其疲劳特性的研究

通过综合分析提出，钢纤维与水泥基体、集料与水泥浆的界面层不仅可以改善和强化，而且经过有效地调整界面区的组成和结构，界面层及其薄弱特征完全能够消失，并且还有再强化的可能。再强化程度则与界面区组成结构密切相关。这是扩大纤维效应范围、强化空间随机叠加、配制高性能水泥基复合材料的理论基础。本工作还研究了界面效应与高强混凝土、钢纤维高强水泥基复合材料在反复荷载作用下疲劳特性的关系。实验结果表明，因钢纤维与硅灰的复合效应及界面区的再强化，钢纤维水泥基复合材料的疲劳次数可提高一个数量级或疲劳强度提高两倍以上。

重力型断裂面滑移的分形界面效应与动力学问题研究

提出断裂面上下盘靠重力作用而发生滑移──重力型断裂面滑移的分形界面效应唁动力学行为。研究了实地地质断裂面的分形性质：构造了具有自仿射分形件质的重力型断裂血滑移模型；利用物理模拟和数值模拟方法研究了重力型断裂血滑移的分形界面效应，建立了断裂面上下盘滑距与晰裂面分形维数的经验数量关系：研究了地质断裂面滑移的动力学行为，获得了断裂面滑移失稳的刚度准则。最后指出了该专题的研究方向。

高分子共混物梯度相结构形成过程中的界面效应

通过在高分子共混物内部引入不同的第三相界面 ,系统地研究了退火热处理条件下该界面对于共混物梯度相形态形成的影响 .对具有一定初始粒径的共混物体系或初始近似为均相的共混体系 ,在第三相界面的诱导下 ,均能形成梯度相形态 .探讨了诱导界面间距与体系相结构的关系 .结果表明 ,当两个诱导界面间距小于所生成梯度层厚度的两倍时 ,梯度结构趋于交叠 .继续减小诱导界面间距 ,则梯度结构趋于消失 ,诱导界面间共混物中分散相粒子快速长大 ,界面的诱导作用遍布整个样片 ,证实了我们所提出的“高分子共混物中二维条件下界面诱导加速分散相粒子粗化凝聚”

应力波界面效应试验

利用动光弹法模拟研究在冲击作用下界面上的应力波传播过程 ,利用应力波理论分析了界面上应力波的作用机理 ,证实了界面上存在着能量累积和阻滞能量传递的效应。

纳米SiO_2包覆硅灰石粉增韧聚丙烯的界面效应与结晶行为

本文采用纳米微粒对无机填料进行表面包覆修饰,结合成熟的偶联剂技术对PP进行增韧处理,系统分析了这种新型粒子增韧PP的机理,对该复合体系的两相界面效应和结晶行为进行了试验研究,证明纳米微粒包覆硅灰石粉作为填料,在PP基体中可均匀分散并形成良好的结合界面,增加了填料对PP的成核作用以及降低其结晶度和晶粒尺寸的作用。