双金属MOFs碳化材料的结构对锂硫电池正极性能的影响

利用硝酸钴和铁氰化钾在水溶液中沉淀反应以及ZIF-8在水溶液中的部分分解,分别制备了2种组成相近但结构不同的双金属有机框架前驱体Co-Fe precursor和ZCF precursor。经过多巴胺包覆,对2种产品在氩气气氛下退火获得碳化产物。将碳化产物与纳米硫粉混合得到的碳/硫复合材料(E-CoFeCN@C/S、E-ZCF@C/S)分别作为正极,组装扣式锂硫电池并测试电化学性能。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热重分析仪进行形貌和结构分析。在组成相似的情况下,核壳结构碳载体(E-CoFeCN@C)与发散式结构碳载体(E-ZCF@C)对锂硫电池性能的影响呈现出“此消彼长”的特点:E-ZCF@C/S在循环伏安测试中表现出更小的极化以及更强的电流响应,在电化学阻抗测试中表现出更低的电荷转移阻抗,表明该材料有利于促进正极电荷传递过程,即加快电极反应动力学。E-ZCF@C/S在0.2C倍率下放电初始比容量为1211.3mAh/g,在2C倍率下放电初始比容量为794mAh/g,均优于E-CoFeCN@C/S。而核壳结构的优势主要体现在容量衰减方面,E-CoFeCN@C/S在0.2C倍率下经过100次循环后平均衰减率为0.074%(E-ZCF@C/S为0.26%),在2C倍率下循环300次后平均衰减率为0.047%(E-ZCF@C/S为0.13%),说明核壳结构对活性物质的锚固作用明显而对电荷转移不利。

基于Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合材料的自供能紫外探测器的制备及性能研究

为了获得高性能的自供能紫外探测器,结合热聚法和溶液法成功制备了Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合材料,并对其微观形貌、晶体结构、元素组成及价态进行了表征。结果表明,Bi_(2)O_(3)呈蜂窝状结构的块体,其附着在具有层状结构的g-C_(3)N_(4)纳米片上。基于该异质结制备了无需外加偏压即能工作的紫外探测器。在紫外光照射下,Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)光电探测器能够立即产生光电流并达到最大稳定值约0.43μA,相比于Bi_(2)O_(3)纳米块紫外探测器,其光电流提升了约1.05倍。值得注意的是,Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)紫外探测器还展现出了快的响应速度(约181.7 ms),并且其光电流与入射光强也具有良好的线性关系,表明该器件对不同强度的紫外光均能实现快速且稳定的探测。

HGM@GO聚氨酯复合材料的制备和导热性能研究

首先通过氧化石墨烯(GO)包覆对空心玻璃微珠(HGM)进行表面改性,再经过物理混合制备改性空心玻璃微珠/聚氨酯复合材料,使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、热重分析仪对经过氧化石墨烯包覆改性的空心玻璃微珠进行形貌和结构分析,对改性空心玻璃微珠/聚氨酯复合材料进行力学性能、导热性能、热膨胀性能等测试。结果表明:使用氧化石墨烯包覆空心玻璃微球对复合材料的硬度、拉伸强度、压缩强度和弯曲强度均有一定提升。在空心玻璃微球添加量高于5%后,复合材料的导热性能开始优于纯聚氨酯材料,表明空心玻璃微珠表面的石墨烯层使材料内部形成了高导热通道,整体提高了复合材料的导热系数,使复合材料密度降低的同时具备更加优良的导热性能。对复合材料的热稳定性进行测试分析发现,在添加了空心玻璃微珠填料之后,复合材料的热膨胀系数随温度增加的趋势得到了很好的抑制,在180℃下仍能保持较好的尺寸稳定性。

煤系高岭土基磁性吸附材料制备及对亚甲基蓝的吸附研究

为获得一种可磁分离的染料废水吸附材料,将煤系高岭土经高温煅烧后,用盐酸进行改性,实验过程中煅烧温度设置5个水平(600℃,700℃,800℃,900℃,1000℃),煅烧时间设置5个水平(2 h,4 h,6 h,8 h,10 h),盐酸浓度设置6个水平(0.5 mol/L,1 mol/L,3 mol/L,4 mol/L,6 mol/L,8 mol/L),盐酸用量设置5个水平(4 mL/g,6 mL/g,9 mL/g,15 mL/g,18 mL/g),酸处理时间设置5个水平(1 h,2 h,4 h,6 h,10 h),确定最佳工艺条件,制备出较高比表面积的改性煤系高岭土。然后以改性煤系高岭土、硝酸铁、尿素等为原料,通过焙烧超声法制备出γ-Fe_(2)O_(3)/煤系高岭土磁性吸附材料,采用XRD、N_(2)吸附-脱附及孔径分布分析、磁性分析等方法对其物理化学性能进行表征,并考察了该吸附材料对亚甲基蓝染料的吸附性能及其吸附后磁分离性能和再生性能。结果表明:煤系高岭土在煅烧温度为800℃、煅烧时间为8 h、盐酸浓度为6 mol/L、盐酸用量为6 mL/g、处理时间为4 h时,可得到较大比表面积;制备得到的吸附材料在5 min内对亚甲基蓝的吸附率可达98%,且可实现磁分离,经过三次再生后吸附材料对亚甲基蓝的吸附率仍可高于88%。

碳纳米管@聚苯胺/二硫化钼复合材料的制备及其电化学性能研究

采用原位聚合法及水热法两步制备碳纳米管@聚苯胺/二硫化钼(C-P-M)和碳纳米管/二硫化钼@聚苯胺(C-M-P)2种复合物。通过改变材料的复合顺序以及钼源的种类来调控复合材料的形貌结构,探究其对电化学性能影响的根本原因,从而达到优化复合材料性能的目的。电化学测试结果表明,C-P-M的电化学储能性能优于C-M-P,并且以(NH_(4))_(2)MoS_(4)为Mo源合成的三元复合物(C-P-M-2)的性能要优于以Na_(2)MoO_(4)·2H_(2)O为Mo源合成的三元复合物(C-P-M-1)。在电流密度为1 A/g时,C-P-M-2的比电容达到563.7 F/g;在电流密度为10 A/g下经过1000圈循环稳定性测试,其比电容仍保留为原来的83%。

表面改性对超级电容器正极材料性能的影响

采用(甲基二茂铁)十二烷基二甲基溴化铵表面活性剂对超级电容器正极材料(镍钴硫化物(NCS))进行表面改性。通过对改性前后NCS材料性能测试,探究NCS表面性质改变对材料电化学性能的影响,结果表明,环己烷溶液中改性的NCS材料在充放电时间、电荷转移能力及离子扩散速率上有所提高,表面活性剂的定向排列改善了NCS材料-电解液的界面动力学,提高了材料的充放电性能。该研究有望为其他领域的电化学储能研究和超级电容器的改良和探索提供探索性思路,具有广泛的应用前景。

信息技术在化学与工业生物工程教学实践中的应用

阐述运用数据分析能力可助力于化学工程与工业生物工程应用型人才的培养,提升专业教育教学成果的同时,也促进专业人才培养方法的优化。探讨依据大数据分析下化学工程与工业生物工程应用型人才培养的现状及应用型人才培养的价值,提出基于大数据分析的化学工程与工业生物工程应用型人才培养模式的实践路径。

生物化学实验教学存在的问题探究

生物化学是高等学校包括生物学、医学、化工等多个专业都开设的一门专业必修课,而生物化学实验同样占有非常重要的地位。学生通过参与实验可以强化和理解生物化学课程中很多重要、难以掌握的知识点。对生物化学实验教学中存在的问题进行分析,并针对性地提出解决措施,通过教学设计,提高学生学习兴趣、培养学生动手能力、实践创新能力、综合分析能力等科学素养。

g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)S_(3)复合材料宽光谱光电探测器制备及其性能研究

通过热聚法制备了g-C_(3)N_(4)和Bi_(2)S_(3)纳米材料,在室温下进一步利用溶液法得到了g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)S_(3)复合结构。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对样品的表面形貌和晶体结构进行了表征,结果表明复合Bi_(2)S_(3)后并没有破坏g-C_(3)N_(4)本身的片层结构,且g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)S_(3)复合结构仍然具有较好的结晶质量。基于g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)S_(3)复合结构制备了紫外可见光探测器,并对其性能进行了研究。光电探测结果表明g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)S_(3)复合结构探测器对紫外光的探测性能显著提高,其最大光电流约为g-C_(3)N_(4)纳米片探测器的12倍。此外,g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)S_(3)复合结构探测器在可见光区也表现出了较好的光响应特性和稳定性,具有宽光谱响应特性。

二茂铁基阳离子表面活性剂改性碳纳米管-硫复合材料对锂硫电池性能的影响

以N,N-二甲基二茂铁甲胺与溴代十二烷合成阳离子表面活性剂(甲基二茂铁)十二烷基二甲基溴化铵(FC-DBAB)。用FC-DBAB和十二烷基三甲基溴化铵分别对碳纳米管/硫复合颗粒进行表面改性。利用接触角仪和Zeta电位仪对改性和未改性产品的表面性质进行分析;以改性材料为正极制备组装锂硫电池,并进行电化学性能测试。结果表明,表面改性使碳纳米管/硫复合颗粒表面电负性增大,含有二茂铁基团的表面活性剂改性效果更为显著;改性后的锂硫电池在高倍率下充放电性能更好,二茂铁基团还起到吸附多硫化物、抑制穿梭效应的作用。FC-DBAB-CNTs@S电池在1 C下充放电循环300圈,单圈衰减率为0.1%,比DTAB-CNTs@S电池下降30%。

双金属MOFs碳化工艺对锂硫电池正极材料性能的影响

利用Co(NO_(3))_(2)和K_(3)Fe(CN)_(6)在水溶液中沉淀反应,制备了三维双金属有机框架前驱体,并在氩气氛退火获得碳化产物。通过改变碳化温度、前驱体包覆等工艺条件获得系列样品。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、热重仪进行形貌和结构分析;以产物制备硫碳复合材料作为正极,组装扣式锂硫电池并测试电化学性能。结果表明:前驱体碳化过程为多步放热收缩过程,为了获得良好的材料结构,需要对前驱体包覆并选择适当的碳化温度。CoFeCN@C-750具有完整的核壳结构,表现出最佳的综合电化学性能。在1C电流密度下,300次循环平均每圈循环衰减率0.10%。

NiCo-LDH与醋糟衍生碳复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

以废弃醋糟为碳源,通过氢氧化钾活化制备多孔性、高比表面积的醋糟衍生碳,再采用水热法制备出双金属氢氧化物/醋糟衍生碳(NiCo-LDH/C)复合电极材料。利用循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)、XRD以及场发射扫描电镜(SEM)等测试方法表征复合材料的形貌和性能。结果表明,在10 A/g的电流密度下该材料的比电容可达915 F/g;1000次充放电后电容量仍保持82.5%。NiCo-LDH/C复合材料在能量存储领域具有巨大应用潜力。

多酸导向的间苯二酚杯[4]芳烃[Co_(8)]配位笼的组装及电化学性质

基于多金属氧酸盐(POM)的超分子配位笼的设计和组装引起了广泛的研究兴趣,但在合成过程中仍然存在挑战。本文中,我们报道了一例基于POM-杯芳烃的大型[Co_(8)]配位笼[Co_(8)(MTR4A)_(6)Cl_(8)](α-SiW_(12)O_(40))_(2)·30DMF·74EtOH(cage-1),该配位笼由6个碗状间苯二酚杯[4]芳烃(MTR4A)分子、8个Co(Ⅱ)阳离子、2个α-SiW_(12)O_(40)^(4-)抗衡阴离子和8个Cl-阴离子组装而成。值得注意的是,α-SiW_(12)O_(40)^(4-)阴离子通过氢键夹在层与层之间,形成一个三维超分子结构。此外,作为锂离子电池的负极材料,cage-1表现出良好的锂离子存储能力。cage-1也能够实现对亚硝酸盐(NO_(2)^(-))的还原和抗坏血酸(AA)的氧化,是一种具有高活性的双功能催化剂。

CoFe@C复合材料吸波性能研究

本实验采用两步法,首先通过溶液法制备CoFe双金属MOFs,然后经氩气氛围下碳化处理得到碳包覆钴铁合金核壳结构复合材料。通过不同测试方法对材料的微观形貌、物相组成进行表征,采用矢量网络分析仪对材料吸波性能进行测试。结果表明,材料尺寸较均匀,且内部合金颗粒分布均匀。当材料载量为30%时,在3 mm厚度处RL可达35.84 dB,有效吸收带宽(RL≤10 dB)为2.78 GHz(6.21 GHz~8.99 GHz);在2 mm厚度处RL为21.98 dB,有效吸收带宽(RL≤10 dB)为4.47 GHz(9.98 GHz~14.45 GHz),表现出比其他比例样品更优异的吸波性能。该工作可为构建新型碳基吸波材料提供研究基础。

基于太阳能电池用稀土掺杂量子点材料的制备及光电性能研究

基于水热法和旋涂法制备了不同Eu掺杂浓度(0,0.05,0.10和0.15 mol/L)的ZnO量子点,在Eu掺杂ZnO量子点的基础上制备了光阳极薄膜,并以此为光阳极制备出量子点敏化太阳能电池。研究了Eu掺杂浓度对ZnO薄膜微观形貌、晶体结构、光谱性能及电池光电性能的影响。结果表明,水热法制备出的Eu掺杂ZnO纳米棒属于六方纤锌矿结构,Eu的掺杂未生成新的产物,但细化了ZnO纳米棒阵列的直径,直径分布为45~60 nm,高度约为1.2μm,ZnO纳米棒的取向性和均匀性得到了改善。Eu掺杂后缩小了ZnO的禁带宽度,降低了ZnO的光致发光强度,提高了电子对的分离能力。当Eu掺杂浓度为0.10 mol/L时,ZnO的禁带宽度最小为3.09,且光致发光强度最低。Eu的掺杂改善了基于ZnO为对电极组装的量子点敏化太阳能电池的光电性能,当Eu掺杂浓度为0.10 mol/L时,光电转换效率最高可达4.03%,对电极的电荷传递阻抗最低为1.38Ω,对应对电极的交换电流密度最大为9.92 mA/cm^(2),光电性能最佳。

比喻在《生物化学》课堂教学中的运用

《生物化学》是生命科学领域最重要的基础学科,各大高校都非常重视《生物化学》的教学改革。老师如何上好这门课,并在教学中融入思政元素达到知识传授、能力培养、价值塑造“三位一体”的教学目标,是教学改革的重点。基于此,重点探讨比喻在《生物化学》课堂教学中的运用,并结合具体的知识点进行经验分享,为《生物化学》课程堂教学改革提供参考。

深部煤炭地下气化制氢先进能效分析

深部煤炭地下气化制氢不仅可以利用我国丰富的深部煤炭资源,将传统采煤方法难以开采或开采不经济的深部煤层转化为氢气,而且有望成为一种理想的煤基低成本制氢路线。基于位于加拿大天鹅山的世界上唯一千米级深部煤炭地下气化试验数据,结合Aspen Plus过程模拟,以先进[火用]为先进能效指标,对深部煤炭地下气化制氢能量利用情况进行分析。与商业化的Lurgi地面煤气化制氢路线作对比,以产出单位质量氢气的积累[火用]消耗为指标,比较了2种制氢路线的能量消耗水平。结果表明,在氢气生产能力为12亿Nm^(3)/a情形下,深部煤炭地下气化制氢从原料到产品的总[火用]损失为451.79 MW。先进[火用]分析可以有效量化气化过程可以避免的[火用]损失,其中39.9%为不可避免[火用]损失。甲烷重整单元的内部可避免[火用]损E_(dest,k)^(AV,EN)和外部可避免[火用]损E_(dest,k)^(AV,EX)分别为96.63和81.58 MW,具有最大能效提升空间,如能利用转化气、烟道气的热量副产蒸汽,可将其内部可避免[火用]损失减少38.5%。地下气化单元的E_(dest,k)^(AV,EN)和E_(dest,k)^(AV,EX)分别为4.38和62.73 MW,表明降低其[火用]损失的重点应放在提高其他单元的能量效率,从而降低外部可避免[火用]损。其余单元改进空间均比较小可不予考虑。以积累[火用]消耗量为标准衡量能量消耗水平时,产出1 kg氢气,深部煤炭地下气化制氢的积累[火用]消耗为376.1 MJ,仅为Lurgi地面煤气化制氢的83.6%,表明深部煤炭地下气化制氢能够显著降低能量消耗水平。敏感性分析显示,2者积累[火用]消耗的差距随着生产规模的扩大而增加。研究结果可为深部煤炭地下气化制氢的过程优化及技术可行性定量化提供科学依据。

应用型本科生物化学课程思政教学改革研究与实践

实施课程思政是应用型本科院校践行立德树人根本任务的有效途径。从教学大纲、教学内容、课堂教学设计和考核评价4个方面探究将课程思政融入“生物化学”课程的教学改革与实践,以期为该课程建设和教学发展提供借鉴,为最终培养德才兼备的工程应用型大学生奠定基础。

Ag/Bi_(2)O_(3)纳米块自供能紫外探测器的制备及性能

为了实现在无外部供能下对紫外光的有效探测,基于Ag修饰的Bi_(2)O_(3)纳米块(Ag/Bi_(2)O_(3))纳米块制备了自供能紫外探测器。通过煅烧法制备Bi_(2)O_(3)纳米块,随后采用室温溶液法在其表面沉积Ag纳米粒子,进而成功制备了Ag/Bi_(2)O_(3)纳米块,且对所制备样品的晶体结构和微观形貌等进行了表征。结果表明,Ag/Bi_(2)O_(3)纳米块的平均尺寸约为1μm,且Ag纳米粒子随机分布在Bi_(2)O_(3)纳米块表面。将涂覆Ag/Bi_(2)O_(3)纳米块的FTO作为工作电极,并进一步构建了自供能紫外探测器。在365 nm的紫外光照射下,Ag/Bi_(2)O_(3)纳米块紫外探测器能在零偏压下实现对紫外光的快速检测,这证实其具有自供能特性。相比于Bi_(2)O_(3)纳米块紫外探测器,Ag/Bi_(2)O_(3)纳米块紫外探测器的光电流得到明显提升,上升和下降时间分别缩短至29.1 ms和40.2 ms,并具有良好的循环稳定性。

不同改良措施下土壤团聚体组成与稳定性分析

黄泛区土壤团聚体稳定性较差,流水对土壤的侵蚀作用较强。本文以兰考县为研究区,将沙化耕地作为研究对象,设计4个试验组,采取4种改良措施(分别施用复合肥、污泥生物质炭、鸡粪和粉碎秸秆),同时设置1个空白对照组,14个月后采集土壤样品,计算土壤团聚体组分比例,判断不同改良措施对土壤团聚体稳定性的提升效果。结果显示,施用污泥生物质炭时,土壤团聚体稳定性最好。