MECHANICAL PROPERTIES OF Si_3N_4/METAL DIFFUSION WELDING TIP

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电容器用双向拉伸聚4-甲基-1-戊烯(BOPMP)薄膜开发与应用

聚4-甲基-1-戊烯(PMP)是一种具有等规结构的新型热塑性塑料,PMP为结晶性树脂,熔点在235℃~240℃之间,耐热性好,可在高温下使用,并具有卓越的电气绝缘和介电性能。与聚丙烯树脂相比,熔点高60℃,介电常数、介电损耗相近。随着我国电子工业的发展,PMP的用量在近年来有大幅的增长。目前世界上只有日本三井化学株式会社生产,由于产量有限、售价较高,限制了PMP在国内的应用。为此本文尝试采用双向拉伸的方法,试制聚4-甲基-1-戊烯(BOPMP)薄膜,并加工成金属化膜,试制电容器,最后对电容器的性能进行相应测试评价。采用不同牌号原料生产BOPMP薄膜,其电压击穿强度差别较大,不同频率下的BOPMP薄膜电容器损耗角正切值、介电常数均与BOPP薄膜电容器接近,但其高温下的性能有待进一步验证。如何提升BOPMP薄膜电压击穿强度及其耐热性,开发出适宜于双向拉伸的PMP粒子原料,生产出高质量的BOPMP电容薄膜,将是未来重点研究的方向。

非贵金属掺杂改性g-C_(3)N_(4)光催化分解水制氢的研究进展

光催化裂解水产氢是缓解能源危机和环境污染两大难题最有前景的技术之一。石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))以其合适的带隙宽度、丰富的活性位点和成本低廉等优点,近年已成为极具有应用前景的光催化材料。然而,单一g-C_(3)N_(4)的可见光响应范围窄、电子-空穴复合严重、光催化产氢效率低等问题制约了其在光催化领域的应用。对g-C_(3)N_(4)进行形貌调控、表面改性、元素掺杂、构建异质结是改善其光催化性能的有效策略。介绍了目前金属掺杂改性g-C_(3)N_(4)复合材料常见的制备方法,归纳了碱金属、过渡金属及稀土金属等非贵金属掺杂改性g-C_(3)N_(4)基复合材料的光催化水解制氢相关研究进展,旨在为光催化分解水制氢方面提供参考。

金属有机框架衍生的Co_(3)O_(4)/SnO_(2)复合材料制备及其光催化性能

金属有机框架(metal-organic framework,MOF)材料ZIF-67衍生Co_(3)O_(4)十二面体纳米块在室温下与SnO_(2)复合,制备出立方体Co_(3)O_(4)/SnO_(2)复合光催化剂.煅烧后形成的Co_(3)O_(4)/SnO_(2)材料禁带宽度明显降低,荧光淬灭明显,说明Co_(3)O_(4)的加入拓展了SnO_(2)的光响应范围至可见光甚至红外光区域,同时促进了光催化反应过程中光生载流子的分离.以罗丹明B(Rhodamine B,Rh B)为目标反应物,在可见光下考察了MOF衍生的Co_(3)O_(4)/SnO_(2)的光催化降解活性,发现Co_(3)O_(4)/SnO_(2)在60 min内可以降解89.6%的Rh B,分别是纯SnO_(2)和纯ZIF-67的4.5倍和3倍.同时,Co_(3)O_(4)/SnO_(2)表现出了良好的光反应能力和稳定性.基于以上实验结果并结合自由基淬灭实验,提出了MOF衍生的Co_(3)O_(4)/SnO_(2)复合材料光催化降解有机染料RhB的机理.

构筑Ni/ZnCO_(2)O_(4)@ZnO复合金属氧化物脱硫剂及其反应吸附脱硫-再生性能研究

采用共沉淀法在ZnO中引入金属Co并使其形成复合金属氧化物,通过共沉淀-浸渍法构筑了不同Co含量的复合金属氧化物脱硫剂,考察其脱硫活性和再生性能。采用XRD、TEM、N_2低温吸附-脱附、XPS和H_(2)-TPR等对脱硫剂的结构和性质进行系统表征,证实得到了Ni/ZnCO_(2)O_(4)@ZnO结构的复合金属氧化物脱硫剂。复合金属氧化物脱硫剂中ZnCO_(2)O_(4)的形成有利于脱硫剂的颗粒尺寸减小、分散度提升、比表面积增大。反应后XRD显示,ZnCO_(2)O_(4)也可作为H_2S的吸附剂,从而提高了脱硫剂的硫吸附容量。所有的复合金属氧化物脱硫剂的脱硫性能显著优于Ni/ZnO,其中,Zn:Co物质的量比为1:1的脱硫剂NZCo-3具有最优的脱硫性能,该脱硫剂在反应温度300℃,氢压3 MPa,质量空速2.2 h^(-1),氢油体积比300的条件下脱硫率为100%,且经过六次循环后仍能够保持优异的脱硫性能。该研究结果为合理设计Ni/ZnO脱硫剂以提高其脱硫性能和再生性能提供新的思路。

LiFePO_(4)-Na_(2)CO_(3)体系焙烧过程物相变化及Li、Fe回收研究

LiFePO_(4)作为正极材料在电动汽车动力电池中获得广泛使用,报废后再利用理论和工艺是当前研究的热点问题。提出了一种采用碱性焙烧联合酸性浸出从LiFePO_(4)中提取Li、Fe的新型回收方法,并对LiFePO_(4)-Na_(2)CO_(3)体系焙烧过程中的物相变化进行了研究。结果表明:LiFePO_(4)-Na_(2)CO_(3)作用体系以质量比1∶0.67混合在800~950℃焙烧,过程是包含化合物分解反应、氧化反应及化合物生成反应等反应类型的复杂反应,焙烧产物的物相组成为Fe2O3、Fe3O4、NaLi2PO4、LiNa5(PO4)2。浸出液使用磷酸溶液(pH=0)、浸出温度50℃、浸出时间60 min、液固比为20 mL/g,并用磷酸控制浸出终止pH=1的条件下,焙烧产物中Li的浸出率均大于98%,Fe的浸出率低于9%。

ZnCo-MOF-74衍生纳米球ZnO/ZnCo_(2)O_(4)的超级电容性能

双金属MOF-74独特的结构性能是构建多孔材料的理想前驱体之一。以ZnCo-MOF-74作为前驱体,通过高温煅烧法制备衍生物ZnO/ZnCo_(2)O_(4)纳米球,并对材料的结构和形貌进行分析。在6 mol/L KOH溶液的三电极体系中测试样品的电化学性能,在电流为1.0 A/g、n(Zn)∶n(Co)=1∶1时制得的ZnO/ZnCo_(2)O_(4),比电容达1047.8 F/g,高于其他比例下所得到的混合金属氧化物。ZnO/ZnCo_(2)O_(4)的高比电容和良好的倍率性能归因于较大的比表面积和双金属的协同效应。以n(Zn)∶n(Co)=1∶1合成的纳米球ZnO/ZnCo_(2)O_(4)为正极材料、活性炭为负极材料制备的不对称超级电容器,在0.5 A/g下的比电容为74.3 F/g,在比功率536.3 W/kg时,比能量为26.4 W·h/kg;以10.0 A/g电流在0~1.6 V循环2000次后,电容保持率为81.3%。

硫代杯[4]芳烃对Mn或Cu催化天然橡胶热氧老化的影响研究

杯[4]芳烃作为一类主体化合物,由于其独特的分子结构,可以通过氢键、静电力或范德华作用力等与客体分子结合形成主-客体化合物。在杯[4]芳烃桥接结构上引入硫原子后可以使其空腔尺寸变大,同时硫原子特有的识别作用,与天然橡胶中微量的过渡金属铜(Ⅱ)或锰(Ⅱ)有很强的配位能力,形成结构稳定的磺化硫代杯[4]芳烃-金属配合物后可抑制过渡金属在天然橡胶热氧老化中的催化作用,达到改善天然橡胶热氧老化性能的目的。在本研究中,我们合成了磺化硫代杯[4]芳烃并通过FTIR、DSC和TGA等分析探究磺化硫代杯[4]芳烃在过渡金属离子铜(Ⅱ)或锰(Ⅱ)催化天然橡胶热氧老化中的防护效果。与未添加磺化硫代杯[4]芳烃组样品相比,添加组样品的FTIR谱图中O-H、C=O和C=C的信号均有减弱,DSC曲线上的氧化诱导温度分别提升约18.87℃和29.90℃,TGA中的外延起始热分解温度分别提升11.82℃和15.03℃。这表明磺化硫代杯[4]芳烃在过渡金属离子铜(Ⅱ)或锰(Ⅱ)在催化天然橡胶热氧老化过程中可以作为一种有效的抗热氧老化剂。

g-C_(3)N_(4)基金属复合材料光催化还原CO_(2)的研究进展

光催化还原CO_(2)是缓解温室效应和解决能源短缺问题的重要手段,因此制备工艺简单、稳定性高、催化性能优秀的光催化剂成为目前研究的重点。综述石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))材料的基本特性、催化还原CO_(2)的基本原理、g-C_(3)N_(4)基金属复合材料的发展现状,并阐述当前面临的挑战及未来发展方向,旨在为实现碳中和目标提供创新方向和理论支持。

Ag/Sn_(3)O_(4)微米球的制备及其光催化还原Cr(Ⅵ)

采用一种简单的光沉积的方法制备了一系列Ag/Sn_(3)O_(4)光催化剂,当Ag的质量分数为3%(3%Ag/Sn_(3)O_(4))时,复合光催化剂表现出最佳光催化活性,对10,20 mg/L的Cr(Ⅵ)污染物的降解率分别为87.72%和76.80%。利用紫外可见漫反射光谱(UV-Ⅵs DRS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段对Ag/Sn_(3)O_(4)光催化剂进行表征,详细研究了对Cr(Ⅵ)的光催化降解活性和机理。从光致发光(PL)结果可以看出,Ag和Sn_(3)O_(4)组分之间紧密结合改善了电荷的分离和转移,3%Ag/Sn_(3)O_(4)的比表面积、孔体积和反应速率常数k分别是纯Sn_(3)O_(4)的7.3、4.6和1.8倍。该研究用少量Ag负载在Sn_(3)O_(4)上高效降解Cr(Ⅵ)污染物,所得到的催化剂Ag/Sn_(3)O_(4)由于富含Ag的活性位点有效促进了光生载流子的转移。

基于稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA直接对金属离子进行定量分析的方法探究

目的:基于荧光猝灭或增强机制,构建稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA直接对金属离子进行定量分析的方法,实现对金属离子快速、准确、灵敏检测。方法:通过溶剂热法制备出性能优良的稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA,并对其进行表征;通过测量14种常见的金属离子对NaYF_(4):Yb,Er@TGA荧光强度的影响,筛选能够引起NaYF_(4):Yb,Er@TGA荧光强度增强或下降,且与金属离子浓度呈线性关系的金属离子类型,进而建立检测新方法。结果:金属离子Mg^(2+)、Fe^(3+)分别在浓度范围为0~7.00μg/mL、0~6.00μg/mL与NaYF_(4):Yb,Er@TGA的荧光强度呈现良好的线性关系,其标准曲线方程的线性系数分别为0.9924、0.9982,检出限分别为1.79μg/mL、1.30μg/mL,加标回收率分别为95.5%~98.8%、92.5%~97.8%,方法相对标准偏差分别为4.05%、8.18%。结论:该方法检测限低、准确度较高、精密度较好,有望用于实际样品中Mg^(2+)、Fe^(3+)定量分析。

Fe_(3)O_(4)/Au单晶异质结的磁各向异性研究

基于铁磁/重金属异质结结构的纯自旋流电子器件具有低功耗、非易失性等优点,是当前自旋电子学研究的核心内容。该文利用超导量子干涉仪以及铁磁共振测量系统等手段,对分子束外延法生长的铁磁/重金属异质结Fe_(3)O_(4)/Au单晶薄膜的静态及动态磁性能进行了系统研究。研究表明,随薄膜厚度的增加,Fe_(3)O_(4)的单轴磁各向异性逐渐减小而磁晶各向异性逐渐增强。Au覆盖层的引入有助于单晶超薄膜的晶格弛豫,进而有效增强了Fe_(3)O_(4)的磁各向异性。该研究为铁磁/重金属异质结的构建提供了新的思路,有望推动其在纯自旋流电子器件中的实用化进程。

CoFe_(2)O_(4)/ZIF-9催化过一硫酸盐降解罗丹明B

采用共沉淀法成功合成了磁性CoFe_(2)O_(4)/ZIF-9复合材料。以罗丹明B溶液为污染物模型,通过催化剂催化过一硫酸盐评价其催化活性。催化剂筛选结果表明,复合催化剂CoFe_(2)O_(4)与ZIF-9的摩尔比为1∶5为最佳配比。实验结果表明,在20 min内,用100 mg/L的PMS和50 mg/L的催化剂对罗丹明B的去除率为99.7%。CoFe_(2)O_(4)/ZIF-9复合材料具有制备简单、催化活性高、可重复使用、回收容易等优点,是修复水污染的高效催化剂。

CoSn/氮化碳(g-C_(3)N_(4))光催化剂的制备及其性能研究--推荐一个综合化学实验

以尿素为前驱体,运用热聚合法合成了半导体g-C_(3)N_(4),再采用水热法合成具有一定比例的金属合金,然后将其与g-C_(3)N_(4)复合在模拟太阳光照射下分解去离子水。实验的开展有利于帮助本科生加强实验技能,强化化学基础知识,提升学生的创新思维和综合实验能力。因此,推荐将该实验纳入应用化学高年级的本科生的综合化学实验教学之中。

钠钨青铜Na_(2)W_(4)O_(13)的孪晶结构与辐照相变

本文采用热氧化法制备了Na_(2)W_(4)O_(13)纳米片,并利用球差校正扫描透射电子显微技术对其孪晶畴结构进行了原子尺度表征,发现样品中存在大量镜面孪晶结构。结合群论中的母子群关系理论,解析了Na_(2)W_(4)O_(13)中畴结构形成的原因,并预测了9种可能的畴结构,其中type3镜面孪晶与实验中观察到取向关系为[010]//[010]_(T)、(100)//(100)_(T)的(100)孪晶一致。经过电子束辐照,三斜结构的Na_(2)W_(4)O_(13)可以相变为立方结构的NaxWO_(3)(x<05)。而有孪晶存在的样品中,相变过程中容易出现缺陷,这可能是由晶格失配导致的。论文结果为理解钠钨青铜材料的结构与性能提供借鉴。

揭示明确定义的金属-N_(4)位点在电催化硝酸盐还原中的活性趋势

氨是一种重要的化工原材料,广泛用于肥料、药物、塑料以及其它化工产品的生产.特别是,氨作为一种绿色、新型的替代燃料,正逐渐被视为未来可持续能源体系的重要组成部分之一.近期,研究者们提出了一种新的等离子体电催化合成氨的方法,为氨的生产开辟了新的途径.该方法首先在等离子处理条件下将空气中的氮气和氧气氧化成为氮氧化物;然后,通过电催化还原NOx-(主要为NO_(2)-/NO3-等)合成氨.在该过程中,金属-氮-碳单原子(M-N-C SACs)催化剂因其金属原子利用率高、活性和选择性好等优点而受到广泛关注.然而,由于当前催化剂合成路线的可控性不足,导致金属中心的配位环境复杂,MNx配位数(x=2-5)不明确,阻碍了对催化剂本征活性趋势的深入揭示.为了解决上述问题,研究者们开始关注具有均匀且明确MN_(4)结构的金属酞菁(MPc),并将其作为模型催化剂,用于深入研究电催化硝酸盐还原反应的活性位点和反应机理.本文将六种具有明确MN_(4)结构的金属酞菁催化剂(M=Mn,Fe,Co,Ni,Cu和Zn)负载在卡博特碳黑XC-72R载体上,并探究了不同金属中心的MN_(4)位点对硝酸盐还原合成氨的活性影响.扫描电子显微镜、X射线光电子能谱以及氮气吸脱附等温曲线结果表明,六种不同金属中心的MPc/XC-72R催化剂间的差异仅在于金属中心,从而排除了载体等其他因素的干扰.实验结果显示,金属中心对硝酸盐还原合成氨的活性顺序为:FeN_(4)>CuN_(4)>NiN_(4)>MnN_(4)>CoN_(4)>ZnN_(4).其中,FeN_(4)位点表现出最好的催化活性,在-1.0 V vs.RHE时,氨的法拉第效率达到83.3%,产率为2.94 mgNH3 h^(-1)cm^(-2),转化频率(TOF)为4395.2 h^(-1).相比之下,在相同条件下,ZnN_(4)位点上亚硝酸盐的选择性和产率最高,亚硝酸盐的法拉第效率为49.1%,产率达到16.8 mgNO_(2)h^(-1)cm^(-2).此外,FeN_(4)位点的单原子催化剂表现出较好的循环稳定性,在-0.8 V vs.RHE的电位下,经过20次循环测试,氨的法拉第效率仍能维持在80%左右.密度泛函理论计算结果表明,FeN_(4)位点对NO_(2)中间体和氢原子具有适宜的吸附能,有利于硝酸盐加氢进一步生成氨.相比之下,NO_(2)在ZnN_(4)位点上吸附很弱,导致NO_(2)容易从催化剂表面脱附至溶液中,形成亚硝酸盐副产物.此外,计算结果还显示,FeN_(4)位点上硝酸还原反应的决速步骤NO*→HNO*的自由能差仅为0.07 eV,进一步证实了FeN_(4)位点在硝酸盐还原合成氨反应中的优异活性.综上,本文系统研究了六种具有明确MN_(4)结构的金属酞菁催化剂在硝酸盐还原合成氨反应中的活性趋势,并探究了不同MN_(4)位点对硝酸盐还原的活性影响.结合密度泛函理论计算,揭示了不同MN_(4)位点对硝酸盐还原反应的机理.为深刻理解硝酸盐还原反应机制,指导设计高效活性位提供了参考.

Fe_(3)O_(4)@ZIF-8-表面辅助激光解吸/电离质谱法检测美洲大蠊多肽

本实验在室温下合成了以Zn作为金属中心,2-甲基咪唑作为连接剂的磁性金属有机框架材料Fe_(3)O_(4)@ZIF-8,以Fe_(3)O_(4)@ZIF-8作为固体基质,通过建立Fe_(3)O_(4)@ZIF-8-表面辅助激光解吸/电离质谱(SALDI-MS)法,实现了美洲大蠊小分子多肽IPMTAPGL-NH_(2)、LTAPGL-NH_(2)、SLMTGPGL-NH_(2)、SLHTAPGL-NH_(2)的快速检测。实验优化了基质浓度、检测限和点样方法等条件,考察了该基质对美洲大蠊多肽IPMTAPGL-NH_(2)的质谱信号影响。与传统基质辅助激光解析电离质谱法(MALDI-MS)相比,Fe_(3)O_(4)@ZIF-8-SALDI-MS法检测背景更干净,目标多肽响应更强,检测灵敏度更高。该法可应用于血样中美洲大蠊多肽IPMTAPGL-NH_(2)的快速检测。

无过渡金属催化合成喹唑啉-4(3H)-酮类化合物研究进展

综述了无过渡金属催化的喹唑啉-4(3H)-酮类合成方法新进展,指出虽然喹唑啉-4(3H)-酮类化合物合成已经取得很大进步,但仍需大力开发更加经济、绿色环保的路线,如开发牢固且催化活性高的可循环利用催化剂。

FeCo_(2)S_(4)/NF自支撑电极的制备及其电化学性能

以泡沫镍为自支撑基底,采用两步水热法在泡沫镍(NF)上合成FeCo_(2)S_(4)自支撑电极材料(FeCo_(2)S_(4)/NF)。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等对制备的电极材料进行表征分析,探究FeCo_(2)S_(4)/NF电极材料微观结构和电化学性能之间的关联,并在三电极体系中测试电极材料的电化学性能,将其与活性炭组装成非对称超级电容器,测试其在二电极体系中的电化学性能。结果表明,以泡沫镍为基底的自支撑FeCo_(2)S_(4)纳米片彼此相互连接,形成具有大量空隙的三维纳米结构,促进了电极材料的高效电子传递和长期稳定,从而使FeCo_(2)S_(4)/NF自支撑电极材料具有优良的储能性能。

两种形貌的高储电性能ZnCo_(2)O_(4)电极材料

由于ZnCo_(2)O_(4)具有合成方法简单、成本低廉等优点,成为超级电容器领域的一种重要电极材料.通过水热、退火两步处理,制备了两种不同形貌的ZnCo_(2)O_(4)材料,并在三电极体系中测试其超级电容器性能.结果表明,花状形貌的ZnCo_(2)O_(4)纳米片微球比纳米片状ZnCo_(2)O_(4)的性能更好.电流密度1 A·g^(-1)时,ZnCo_(2)O_(4)纳米片微球电极的比电容高达3 005.0 F·g^(-1);电流密度20 A·g^(-1)时,比电容仍能保持2150.0F·g^(-1),电容保持率为71.5%.循环充/放电10000次后,电容保持率仍达到93.8%.该ZnCo_(2)O_(4)纳米片微球电极材料在超级电容器电极领域具有良好的应用前景.