光热材料在太阳能海水脱盐中应用的研究进展

用于海水脱盐的太阳能界面蒸发装置因其绿色环保、简单高效以及适用范围广等优点,受到了广泛关注。与传统的体积式蒸发装置不同,太阳能界面蒸发装置将太阳光的收集和蒸汽的产生锁定在空气-水的界面,无需从底部加热整体水来产生蒸汽,极大提高了能源利用效率。本文详细介绍了太阳能界面水蒸发装置的重要组成部分——光热材料的光热转换机理、材料种类以及材料的性能;探讨了高效海水净化太阳能蒸发装置的设计策略(增强光吸收、充足水供应、耐盐排盐等)。在此基础上,总结了基于界面蒸发中的太阳能蒸发装置的研究进展,展望了新型太阳能蒸发装置在海水净化领域的发展前景。

二硫化钼纳米薄膜的制备及光催化性能研究

采用水热法首先获得了二硫化钼(MoS_2)粉末材料,然后分散粉末到有机溶剂中,采用垂直提拉法在玻璃片上获得了MoS_2薄膜。采用粉末X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)等手段对MoS_2粉末和薄膜产物进行了表征,采用光催化技术评价了MoS_2薄膜对模拟有机污染物亚甲基蓝的降解性能。结果表明,结晶性良好的MoS_2薄膜表面由花瓣状球组成,105min内降解亚甲基蓝效率达到76%。

试论大学教育中的爱与尊重

大学教育对社会发展具有举足轻重的作用,如何提高大学教育质量一直是备受关注的话题。文章从大学教育的困境着眼,提出恪守爱与尊重的理念是大学教师发挥正能量、提高教学成效的最基本要素。

负载型KNO_3固体碱对环戊二烯甲基化反应的催化作用

考察了负载型KNO3固体碱对环戊二烯(CPD)和甲醇的甲基化制备甲基环戊二烯(MCPD)反应的催化性能.通过X射线衍射和低温氮吸附等手段研究了载体的表面性质和KNO3在不同载体表面的分解情况,并用非水溶液Hammett指示剂法测定了各固体碱的碱强度.结果表明,KNO3负载在不同的氧化物载体上后其碱强度表现出极大的差异,负载在ZrO2,-γAl2O3,水滑石(HT)和MgO上能检测到H-为27.0的碱强度,这些碱性位可视为固体超强碱;而负载在SiO2和TiO2上仅检测到了H-为9.3的碱强度,这与载体本身的表面性质密切相关.碱强度较低的KNO3/SiO2和KNO3/TiO2以及氧化物载体本身在CPD甲基化反应中表现出较差的活性,说明催化剂应具有一定的碱强度,但是催化剂的酸性和比表面积也会对其催化活性产生一定的影响.在所考察的催化剂中,KNO3/-γAl2O3和KNO3/HT的催化性能最好,在450℃时就能催化转化约32%的CPD,MCPD的选择性可达86%左右,高于传统固体碱MgO在500℃时的活性.

超声波/零价铁协同降解苯酚的研究

研究了超声波/零价铁协同降解苯酚的过程,并对其降解机理进行了研究,分别考察了零价铁投加量,溶液初始浓度,初始pH值,超声功率等因素对苯酚降解的影响规律。结果表明,超声波/零价铁工艺能有效的降解水中的苯酚,零价铁的最佳投加量为0.8 g/L,苯酚浓度越低处理效果越好,苯酚在酸性条件的降解率高于碱性条件,在0~400 W超声作用下,功率越大,降解率越大;超声波与零价铁粉对苯酚的降解具有协同作用,其降解过程符合一级动力学规律。在体系中加入自由基捕获剂正丁醇抑制了苯酚的降解,说明苯酚的降解过程主要依靠羟基自由基（.OH）的氧化作用。

选择性吸附亚硝胺的研究

综述了近来沸石和介孔分子筛吸附亚硝胺方面的新进展,论证了大体积亚硝胺在小微孔沸石上通过将官能团插进狭窄孔道的特殊吸附模式,研究了金属氧化物对于介孔分子筛材料的原位修饰,并展望了消除亚硝胺污染功能新材料的发展方向。

介孔硅分子筛原位改性功能化的研究进展

综述了介孔硅分子筛原位改性功能化的研究进展,选择将金属盐加入到酸性的合成溶液中和在介孔材料微粒形成时对其进行沉积镀饰,再经焙烧分解生成覆盖细密的强碱性表面层。该方法突破"后处理"改性的传统思路,在试样合成时实施改性,直接在强酸性体系中制备强碱性介孔材料和碱强度达到27的介孔超强碱。还综述了含氧酸盐的种类、添加方式对产物的形貌、孔结构及稳定性的影响。利用弱酸性和盐效应合成出具有双螺旋Ia3d对称性并经原位改性的立方相材料,采用原粉研磨法新技术,利用介孔材料里胶束与孔壁之间的超微空间,提供了介孔功能化的新材料。

微纳米多孔炭/TiO_2的制备及性能

以炭膜包裹的形式将TiO2固载到微纳米多孔碳质材料表面,制得微纳米多孔炭/TiO2复合材料(MNC-TiO2)。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、比表面积及孔径分析仪和X射线光电子能谱对材料的结构进行表征。结果表明:当溶液的蔗糖含量为0.5%、TiO2负载量为10%,热处理温度为750℃时,复合材料具有最好的苯酚处理性能(达92.7%);炭膜包裹工艺保证TiO2均匀涂覆在MNC的外表面,抑制TiO2的晶型转变,且降低其禁带宽度;吸附–催化的协同作用机制使得MNC-TiO2对于苯酚的总体处理效果大幅提高,而不是吸附和光催化的简单叠加。

三苯胺多枝化合物光谱性能的研究

研究了含三苯胺多枝化合物———4 正丁氧基苯乙烯三苯胺(T1)、双(4 正丁氧基苯乙烯)三苯胺(T2)和三(4 正丁氧基苯乙烯)三苯胺(T3)溶液的光谱行为.结果发现:在三苯胺对位进行单枝化(T1)、双枝化(T2)和三枝化(T3)后,摩尔吸光系数增大且最大吸收波长红移,但红移幅度依次减小,表明经多枝化处理后分子能带带隙趋于接近.在不同的溶剂中,T1—T3荧光行为有所不同:在环己烷中相对荧光强度的顺序为T3>T2>T1;随着溶剂极性增大,荧光强度顺序发生反转,为T1>T2>T3.量子产率数值(Φf)表明,随着溶剂的极性增大,T1和T2、T3的量子产率变化顺序也不同:T1的Φf值随溶剂极性的增大而增大,而T3的Φf值则基本是随着溶剂极性的增大而依次减小.造成这种差别的原因可能是ICT和TICT两发光态在极性不同的溶剂中相互转化、平衡移动所致.

锰氧化物的合成及在锂离子电池中的应用进展

能源是限制人类发展的重要因素,近年来随着新能源的发展,人们对于储能设备的要求也越来越高,其中,锂离子电池被认为是最具有发展前途的储能设备之一。目前,商用锂离子电池的负极材料以石墨为主,石墨虽然具有良好的导电性,但理论容量较低,已逐渐无法满足高能设备的大容量需求。过渡金属锰氧化物由于储量丰富、氧化形态多样、结构多元、理论比容量高、环境友好等特点,被认为是锂离子电池理想的替代负极材料之一。本文详细介绍了近年来4种锰氧化物(MnO、Mn_(2)O_(3)、Mn_(3)O_(4)和MnO_(2))分别在纳米化和复合结构构筑两方面的材料设计及合成,总结比较了4种锰氧化物用作锂离子电池负极材料的性能,展望了锰氧化物在锂离子电池负极材料领域的发展前景和方向。

等离子体型石墨相氮化碳复合材料的研究现状

聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C_3N_4)作为无金属的可见光催化剂,因其独特的结构和性能,在太阳能转换和环境治理领域受到广泛的关注。但单一g-C_3N_4还存在比表面积小、电子空穴复合率高等问题,因此人们提出了新型等离子光催化材料的概念,通过金属表面等离子体效应(SPR)对g-C_3N_4进行表面修饰,进而提高光催化性能。简要阐述了等离子体型g-C_3N_4复合光催化剂的结构及反应机理,探讨了影响复合材料光催化性能的因素,综述了最新的研究进展,展望了等离子体型g-C_3N_4复合材料的发展前景。

无机中空微球制备技术的研究进展

无机中空微球材料具有独特的结构和许多令人注目的物理化学特性,因而在能源,环保,电子信息,生物医药等诸多领域都有着广阔的应用前景,是新材料研究和开发的热点之一。而探索简单易行,经济高效的无机中空微球材料制备方法也是备受关注的研究焦点,多年来已有多种制备无机中空微球的技术和方法被陆续提出。本文即对国内外中空微球材料制备技术的研究现状进行了综述,对这些技术的原理,特点,适用领域等进行了总结,并在此基础上对无机中空微球材料今后发展方向和前景进行了展望。

以山茶花瓣为模板合成多孔片层结构MnO_2及其电化学性能

以山茶花瓣为模板,以0.01,0.03,0.05,0.10mol·L-1 MnNO_3溶液为前驱体,采用浸渍煅烧的方法合成了具有山茶花瓣微观形貌的多孔片层状MnO_2,并对它的结构和形貌进行了表征;然后将MnO2作为负极材料安装成扣式锂离子电池,测定了MnO_2的电化学特性。结果表明:合成的MnO_2中均含有α、β和ε晶型的MnO_2;随着前驱体溶液浓度由0.01mol·L-1增至0.10mol·L-1,制备的MnO_2的比表面积由8.81cm2·g^(-1)增至39.82cm^2·g^(-1),孔容由0.08cm^3·g^(-1)增至0.26cm^3·g^(-1);电池的首次库伦效率均大于22.56%,经过10次循环后的可逆容量仍能保持70mAh·g^(-1)。

线上线下混合模式教学在创新实验中的探索

线上教学是疫情期间高校采用的主要教学方法,而线下创新实验教学是培养学生实践动手能力和创新能力的主要途径。在材料科学与工程本科生创新实验教学中,积极探索线上线下混合教学模式,以“P型金属氧化物Co_(3)O_(4)的丙酮气敏性能研究”为例,阐述教学中开展的“线上基本理论+实验视频资源-线下实验教学”教学模式。该模式教学将有利于激发学生学习兴趣、提高教学效果、提升学生实操技能和自主学习能力,培养高素质创新型专业人才。

材料科学学科中的线上线下混合课程建设探索:以无机及分析化学为例

线上线下混合课程是针对传统线下教学模式的创新和改革,根据材料科学学科的知识结构和学科特点将线上线下混合教学模式应用到《无机及分析化学》的课程建设中,能够有效保证教学效果并达到课程所设定的教学目标、培养学生的自主性、提高学习效率,进一步将课程思政元素灵活融入到教学过程中,有利于培养学生树立正确的三观、严谨的科学态度和爱国情操,真正落实立德树人的根本任务。

发泡法制备铁酸镁超轻多孔陶瓷材料的气孔率研究

本文以铁酸镁粉料为结构主体、蔗糖作为发泡剂,利用发泡法制备铁酸镁多孔材料。实验对铁酸镁粉体与蔗糖含量的比值和发泡温度对材料性能的影响进行研究,研究结果表明:随着蔗糖含量的增加,材料的气孔率增大且抗压强度降低,发泡温度升高时材料气孔增大,气孔率有逐渐降低的趋势。

Si@C/MXene复合材料的合成及其储锂性能研究

锂离子电池因具有高能量密度、长循环寿命和低自放电等特点,被认为是最有前景的储能设备之一。硅(Si)负极材料因极高的理论可逆比容量成为锂离子电池负极材料的研究热点。但硅负极的导电率低且循环过程中易粉化等不足阻碍了其进一步发展。本文以新型导电MXene材料Ti_(3)C_(2)为基体,在模板剂的导向下将硅源引入MXene层间并发生水解缩合生成二氧化硅(SiO_(2));接着通过热处理形成SiO_(2)/C/MXene复合物;随后采用高温镁热还原将SiO_(2)还原成纳米Si,成功获得Si@C/MXene材料。所得复合材料中含有12%(At.%)的硅纳米粒子,包裹C的Si纳米粒子均匀得生长在MXene材料的片层间,形成共组装结构。复合材料在用作锂离子负极材料时,表现出良好的充放电性能,首圈比容量达到851mAh·g^(-1)。并且,在不同电流密度下,Si@C/MXene材料均表现出比未还原的SiO_(2)/C/MXene材料更好的储锂性能。

FeCl_3/石墨插层化合物的制备及储锂性能研究

以无水氯化铁和鳞片石墨为原料,采用熔盐法制备了FeCl_3/石墨插层化合物(FeCl_3-GIC),使用X-射线衍射仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪等研究了材料的组成结构;以所得的插层化合物为电极材料组装成扣式锂离子半电池,测试了其电化学储锂性能。实验结果表明:FeCl_3与石墨形成了二阶FeCl_3-GIC插层化合物,部分Fe^(3+)转变成了三氧化二铁。FeCl_3-GIC化合物用作锂离子电池负极材料时,在50 mA/g电流密度下,首次放电容量达到1220mAh/g,200 mA/g电流密度下循环100次后容量还能保持在355 mAh/g。FeCl_3-GIC化合物表现出良好的储锂性能,可以作为锂离子电池负极材料来使用。

水热时间对纳米MoS_2形貌及光催化性能的控制研究

采用水热合成法制得二硫化钼(MoS_2)粉末,详细研究了水热时间对产物形貌及光催化降解性能的影响。首先采用粉末X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对产物MoS_2进行了表征,然后利用光催化技术评价了MoS_2对模拟有机污染物亚甲基蓝的降解性能。结果表明:水热时间的延长有利于改善产物MoS_2的形貌规整性,从而进一步提高其光催化性能,水热反应24h制得的MoS_2在光照90min条件下,对亚甲基蓝(MB)的光降解率达到91.29%。

不同形貌介孔二氧化硅的振荡法合成及其对染料的吸附

采用恒温水热振荡替代传统介孔材料合成时的搅拌方式来制备介孔SiO_2,考察了振荡频率对材料的形貌和孔道结构的影响,分析了振荡时硅物种和模板剂之间的界面作用机制。以亚甲基蓝为目标污染物,模拟染料废水,评价了不同振荡条件下所得介孔SiO_2的吸附性能。结果表明,在振荡这一特殊外力场环境下,介孔SiO_2可以形成"米粒"状、"核桃"状和六棱柱型"短棒"状等特殊形貌。这些特殊形貌的SiO_2具有有序的介孔孔道和大比表面积。振荡频率较慢时所获得材料具有更大的比表面积和最可几孔径,其对亚甲基蓝的吸附量达到53.9mg/g,吸附等温线符合Freundlich模型。