金属-有机骨架衍生的Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)异质结用于光催化产氢及其电荷转移途径的确定

氢气是缓解环境污染和能源短缺的零污染绿色能源,利用太阳能诱导半导体裂解水制氢是最环保的方法之一。本文以MOFs衍生的Ni-CNT(Ni修饰的碳纳米管)作为非贵金属助催化剂,通过简单的油浴法原位生长ZnIn_(2)S_(4)纳米片合成了Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)。在Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)中,Ni纳米颗粒包裹在CNT的顶部和横截面上,有效地阻止了Ni纳米颗粒的团聚。Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)异质结构具有紧密的接触界面,有利于电荷转移,可作为高效的析氢光催化剂。38Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)样品具有最佳的产氢性能(12267μmol·h^(−1)·g^(−1)),约为纯ZnIn_(2)S_(4)的6.4倍,且在420 nm单色光下其表观量子效率达到11.3%。X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)结果证实了Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)异质结构的存在。电化学测试表明,Ni-CNT与ZnIn_(2)S_(4)的结合促进了光生电荷的转移,有效地阻止了光生载流子的快速复合,从而增强了ZnIn_(2)S_(4)的析氢性能。电子自旋共振(ESR)结果进一步证明了Ni-CNT助催化剂的存在延长了ZnIn_(2)S_(4)光生电荷的寿命,促进了光生电荷和空穴的分离效率。通过密度泛函理论计算探索并确定了异质结界面中的电荷转移途径。Ni、CNT和ZnIn_(2)S_(4)费米能级的差异导致界面处电荷发生迁移从而形成内嵌电场,ZnIn_(2)S_(4)的能带向下弯曲,促进光生电子从ZnIn_(2)S_(4)流向NiCNT电子受体。平面平均电子密度差结果证实了热电子从Ni转移至CNT再转移至ZnIn_(2)S_(4),表明光生电子转移途径为ZnIn_(2)S_(4)→CNT→Ni。此外,吸附H*吉布斯自由能(ΔGH*)和晶体轨道哈密顿布居(COHP)结果表明Ni纳米颗粒可作为析氢反应的活性位点,促进了产氢效率。本工作将为开发低成本、高效的非贵金属光催化制氢催化剂提供新的策略。

过渡金属硫化物相关电催化剂的设计与应用研究

自从国际社会提出“碳达峰、碳中和”目标以来,人们越来越意识到节约资源、保护环境、开发新能源的必要性.氢能(H_(2))作为最具竞争力的清洁能源之一,引起了研究人员的广泛关注.电化学全解水被认为是一种利用风能和太阳能产生氢气的有效技术,其主要由两个半反应组成:析氧反应(OER)和析氢反应(HER).然而,在实际工业化生产过程中阳极反应动力学OER慢,能量转换效率低,阴极反应稳定性差,导致经济效益不理想,因此,急需开发和探索耐久高效的电催化剂.过渡金属硫化物因具有独特的结构特征、丰富的活性位点和可调控的电子性质和组成,而被广泛用于电化学全解水制氢.本文综述了过渡金属硫化物的合成方法,一般包括:水热(溶剂热)法、电化学沉积法、液相剥离法、化学气相沉积法和球磨法,并概述了不同方法的基本概念、合成步骤以及优缺点.总结了近年用于电催化领域中典型单一硫化物(包括MoS_(2),WS_(2),Co3S_(4),Ni_(3)S_(2)等)材料的合成方法和机理,明确了S元素在整个电催化过程中的重要作用.针对单一硫化物稳定性差、活性位点少、电化学活性不高的缺点,详细总结了双金属、多金属以及单原子、双原子硫化物的催化机理和催化性能.当采用复合、引入缺陷、空缺和形态调节等手段修饰时,能够有效调控金属硫化物的电子结构,增加活性位点数量,优化反应中间体的吸附能,降低OER过程的能垒,从而使多金属硫化物具有优异的电化学性能.最后,通过一些典型的研究结果揭示了过渡金属硫化物在水分子分裂过程中的结构特性变化原理,特别是对于多金属硫化物,活性位点可以是金属阳离子,而其他金属的引入将在一定程度上改变活性中心附近的电子结构和配位环境,进而改善材料的催化性能.尽管过渡金属硫化物在电催化领域的应用研究取得了一系列进展,但仍存在诸多挑战,距实际应用仍有较大差距.需要综合考虑经济、高性能、稳定性和环境友好等因素进行过渡金属硫化物催化材料的设计、制备和性能调控,并为大规模应用提供基础.同时,深入探索电催化机理有利于设计高效电催化剂和推动电催化领域的持续发展.综上,本文为新型电催化材料的制备和电催化全解水机理的深入研究提供一定的参考.

类金属WO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的构造及其优异的光催化性能

随着化石燃料快速消耗和环境污染日益严峻,高效光催化产氢技术作为最有前景的绿色能源技术之一而备受关注.作为典型的2D纳米片,g-C_(3)N_(4)具有很多适合应用在光催化领域的特性,如可见光效应、大比表面积和环境友好等,但单一g-C_(3)N_(4)的载流子复合率高,光催化性能不佳.研究者尝试负载贵金属(如Pt,Ag,Au等),利用贵金属功函数较高,可以快速捕获g-C_(3)N_(4)表面的光生电子,从而有效抑制光生载流子的复合;但其成本较高,限制了该技术的产业化.目前类金属材料(MoO_(2),NbO_(2),WO_(2)等)不仅表现出类似贵金属的特性,且价格低廉,有望替代贵金属.因此,引入类金属助催化剂是实现高载流子浓度和宽光谱照射下强光子吸收的好方法.本文设计并制备了类金属WO_(2)/g-C_(3)N_(4)纳米复合物,其表现出了较好的光催化性能:在可见光照射2h,4 wt%WO_(2)/g-C_(3)N_(4)的光催化降解效率高达96%;同时,4 wt%WO_(2)/g-C_(3)N_(4)/Pt产氢效率高达2436.9μmolg^(-1)h^(-1),是未改性样品3 wt%Pt/g-C_(3)N_(4)的2.55倍和非贵金属样品WO_(2)/g-C_(3)N_(4)的6.18倍,且表现出很好的循环稳定性.紫外可见漫反射光谱和态密度计算结果表明,WO_(2)具有非常窄的带隙,可吸收200-800 nm的宽范围可见光.实验测试和理论计算结果表明,WO_(2)因带隙较窄而表现出类金属特性,即在WO_(2)/g-C_(3)N_(4)界面,WO_(2)快速捕获电子,从而抑制光生载流子的复合.类金属WO_(2)因具有较低的功函数而表现出比贵金属Pt低的捕获光生电子活性.综上,本文为合理设计助催化剂/半导体,实现高效的光催化性能提供了新视角.

过氧钛酸溶胶前驱体制备TiO_2薄膜及其光催化性能

介绍了一种新型制备二氧化钛光催化薄膜的无机盐溶胶凝胶法。以TiOSO4、氨水为原料,H2O2为络合剂制备了黄色、透明、稳定的 中性过氧钛酸(peroxo titanicacid,PTA)溶胶。以PTA溶胶为前驱体,在玻璃片上经500℃热处理30min制备了透明的锐钛矿相TiO2光催 化薄膜。用X射线衍射、扫描电镜、热重差热分析等对PTA溶胶和TiO2薄膜进行了表征。结果表明:保持pH值呈中性可以制得透明PTA 溶胶,该溶胶在200℃就产生了锐钛矿晶相。薄膜表面晶粒呈长条状,长100nm,径向直径40nm,加入聚乙二醇后,薄膜产生了孔径为20nm 的多孔结构。以10mg/L甲基橙为降解对象初步考察了TiO2薄膜的光催化性能,在紫外光照120min内,其脱色率达到98.95%。

针状TiO_2锐钛矿晶粒溶胶的制备、结构及形成机理研究

0引言TiO2薄膜能在紫外线的照射下发生光催化反应,将有机物分解为CO2和水,可用于清除有机物、杀菌、消毒、处理污水等,同时由于TiO2薄膜的超亲水性使其具有自洁去污、易清洗、防水雾等功能,引起了广泛的关注[1,2].

低温制备纳米晶TiO_2薄膜及其光催化性能

以无机盐TiOSO4、氨水、H2O2为原料,通过沉淀、胶溶、络合、回流等步骤制备了含有锐钛矿晶粒的回流溶胶(refluxedsol,RS)。以RS为前驱体在玻璃基片上用红外灯100℃干燥,在低温下制备了纳米TiO2薄膜,采用X射线衍射、热重、扫描电镜、紫外可见光吸收光谱等测试手段对TiO2薄膜进行了表征。结果表明:低温制备的TiO2薄膜呈透明状,在可见光下透光率超过80%,附着力良好,薄膜表面均匀分布着球形锐钛矿晶粒,晶粒粒径随回流时间延长而增加。以10mg/L甲基橙为降解对象,考察了TiO2薄膜的光催化性能,由100℃回流6h的RS–6溶胶制备的TiO2薄膜光催化性能最好,120min内甲基橙脱色率达到99%以上,说明采用RS前驱体制备的TiO2薄膜光催化性能良好。

高温高压H_2S/CO_2环境中镍基合金825的腐蚀行为

针对高含硫油气田开发过程中所面临的材料腐蚀问题,采用高温高压哈氏合金反应釜,对镍基合金825在高含量H2S/CO2环境中的腐蚀行为进行了研究,利用SEM、EDS、电化学等手段分析了腐蚀试样的微观形貌和结构特征,探讨了腐蚀机理。结果表明,在高温高压H2S/CO2环境中825合金腐蚀很轻微,其最大腐蚀速率仅为0.068mm/a,应力腐蚀试样表面没有出现裂纹,但有点蚀,点蚀在晶界处形核,表明镍基合金的晶面为其薄弱环节,容易遭到破坏。

微乳液法合成新型可见光催化剂BiVO_4及光催化性能研究

以Bi(NO3)3、NH4VO3为原料,采用微乳液法合成了新型可见光活性的钒酸铋(BiVO4)光催化剂,并利用XRD、SEM、XPS、BET等技术手段对其进行了表征.以可见光(λ>400nm)为光源,以甲基橙的光催化降解为模型反应,考察了BiVO4的可见光催化性能.结果表明:采用微乳液法通过调节合成温度,可得到不同晶相的BiVO4光催化剂.四方相BiVO4在低温下首先生成,随温度升高四方相开始向单斜相转变.可见光催化实验结果表明,四方相和单斜相共混的BiVO4的光催化效率最高,3h内使甲基橙的脱色率达到99.9%.

新型可见光活性氧化钯/钒酸铋复合光催化剂的制备及其光催化性能

通过浸渍法制备了新型可见光活性的氧化钯(PdO)/钒酸铋(BiVO4)复合光催化剂。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、紫外-可见吸收光谱等测试手段对复合光催化剂的物理和光学性质进行了表征。在可见光(λ>400nm)照射下考察了PdO/BiVO4样品降解甲基橙的光催化性能。结果表明:PdO/BiVO4光催化剂为单斜相结构,晶粒形貌呈十字花或球形。XPS结果显示:复合光催化剂中掺杂的钯(Pd)元素是以PdO的形式存在的。与纯BiVO4样品相比,复合光催化剂可见光降解甲基橙的活性显著增强。这种新型复合光催化剂的光催化性能提高的原因可能是由于催化剂中光生载流子的高效分离造成的。

二氧化钛光催化材料研究的新动向

综述了 TiO_2超亲水性原理以及氮掺杂、过氧化氢改性、表面超强酸化、引入氧空位、微波场处理等新型提高光催化性能的方法;介绍了近年来新发展起来的微波、电化学、等离子体、生物化学与光催化反应结合的几种高效光催化反应技术的研究现状与进展,并对今后的研究作了展望。

新型Pt/BiVO_4可见光活性光催化剂的制备和表征

以Bi(NO_3)_3、NH_4VO_3和H_2PtCl_6为原料,采用浸渍法制备了新型复合光催化剂Pt/BiVO_4,并利用XRD、SEM、XPS和DRS等手段对其进行了表征.结果表明:Pt/BiVO_4光催化剂为单斜相结构,复合光催化剂在可见光区的吸收增强,吸收带边红移到了红光区.在λ>400nm的可见光照射下,以甲基橙的光催化降解为模型反应,研究了该新型光催化剂的光催化活性,结果发现:与纯BiVO_4样品相比,Pt/BiVO_4复合样品的光催化活性大幅提高.该新型光催化剂具有高活性的原因可能是PtCl_4颗粒的光敏化作用造成的.

镍基合金管材高温高压H_2S/CO_2环境中局部腐蚀研究

冷加工强化的耐蚀合金管材成功用于酸性天然气气田已有多年的历史,但是,局部活化的点蚀坑以及蚀坑中的应力集中是冷加工强化的耐蚀合金应力腐蚀开裂的重要机制。在高温高压釜中模拟了镍基合金028在高温高压H2S/CO2环境下的腐蚀行为。结果发现,镍基合金028在高温高压H2S/CO2环境中的均匀腐蚀很轻微,但试样表面有点蚀现象发生,有析出物的试样点蚀更为显著。XPS结果显示,腐蚀后,硫元素只在镍基合金表面钝化膜的表层富集,钝化膜以氢氧化物及氧化物为主,对基体有保护作用。对点蚀坑截面的EDS分析结果表明,硫元素在点蚀坑内部富集,从而导致点蚀坑内局部酸化,加速点蚀坑的扩大。

高温高压H2S／CO2G3镍基合金表面的XPS分析

采用XPS研究镍基合金UNS N06985(即G3)在高压H2S/CO2环境腐蚀前后钝化膜的结构与组成。研究两种环境条件对G3钝化膜的影响,第一种环境为H2S分压3 MPa、CO2分压2 MPa、实验温度为130℃;第二种环境为H2S分压3.5 MPa、CO2分压3.5 MPa、实验温度为205℃。测试结果表明:腐蚀前和第一种环境条件下获得的钝化膜具有双层结构,钝化膜表层主要为氢氧化物,内层主要是Cr2O3和组成合金的各种金属组成;在第二种环境条件下获得的钝化膜可分为3层,外层主要是硫化物,过渡层含有较多的氢氧化物和金属硫化物,内层主要是氧化物和金属单质。随着环境条件的苛刻,镍基合金钝化膜的保护作用降低,腐蚀破坏程度加重。

产学合作模式在材料专业人才培养机制中的探索

本文针对目前工科专业人才培养与社会需求脱节问题,在材料科学与工程专业人才培养过程中,探索了一系列的产学合作的改革。以培养创新型和应用型人才为核心,加深校企协同合作,共建专业课程,全方位深入教学全过程,提升教师工程素养,优化毕业生质量评估体系,有效促进学校、学生、企业等多方共赢。

糖葫芦状二氧化钛纳米线阵列的制备及其光催化性能

采用溶胶-电泳技术,在多孔阳极氧化铝(PAA)模板的有序孔洞中制备了高度取向的糖葫芦状TiO2纳米线阵列光催化剂,通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射对样品进行了表征.结果表明,TiO2纳米线为锐钛矿晶型,纳米线直径与PAA模板的孔径一致,且分布均匀.纳米线取向性极好,每根纳米线都具有周期性凹凸,形似糖葫芦,因此命名为糖葫芦状TiO2纳米线阵列.以甲基橙的降解反应评价了光催化剂的活性,与相同条件下制备的TiO2/玻璃膜相比,TiO2纳米线阵列在光照1 h时对甲基橙的降解率达到93.6%,比前者提高了40.2%,具有很好的光催化活性.

镍基合金825在元素硫环境中的局部腐蚀特征

通过模拟普光气田元素硫沉积环境,调节腐蚀体系的温度,研究了固溶强化镍基合金825的腐蚀特征,并利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等技术手段研究了镍基合金825发生点蚀后腐蚀产物的形貌和成分。结果表明,一定温度下元素硫(S8)与酸性NaCl溶液共同作用使镍基合金825产生明显的以点蚀为主的局部腐蚀。腐蚀产物层存在开裂现象,其腐蚀产物主要由Cr、Ni、S、O等元素组成。镍基合金825在高于元素硫熔点的温度及Cl-存在条件下易发生局部腐蚀。

云桌面在电信营业厅的部署实施

针对上海电信云桌面试点项目中营业厅云化部署时存在的外设众多,系统应用兼容性较差的情况,发现、分析并解决问题。对云桌面定义及其实现方式进行描述。将传统PC机与TC(瘦客户)机的功能特点进行比较,指出两者的差异。对两者差异所导致的云化过程中的外设问题和系统问题展开讨论。对整个实战过程进行总结,展望云桌面技术的发展前景。

基于大数据网格的电信IT系统智能运维体系

提出利用电信大数据平台的优势,创新地利用人工智能的自学习运维模式,通过采集并分析IT系统的海量日志数据主动感知各个IT系统节点的运行状态,通过智能图计算和网格星云图直观展示各个IT系统节点的影响力、健康度以及依赖关系,利用Keras深度学习框架实现节点故障智能预测,构建电信IT系统大数据网格智能运维体系。

元素硫沉积环境中P110钢腐蚀特征的对比

通过模拟普光气田元素硫沉积环境,应用腐蚀失重法探讨了油套管用P110钢在不同温度、不同酸性条件硫沉积环境中的腐蚀失重规律,并辅以扫描电镜、能谱等技术研究了腐蚀产物膜的形貌、成分及结构。结果表明:P110钢在元素硫沉积的各环境条件中腐蚀速率极高;同时,由于两相中P110钢的腐蚀机理存在差异,在相同温度、相同酸性条件中硫相的腐蚀速率高于液相;随着腐蚀溶液初始酸性的增强,H+去极化作用增强,且内、外层腐蚀产物膜的硫含量均有所降低,对基体的保护性变差,腐蚀程度逐渐加重。

16Mn低合金钢在H2S环境中的氢损伤性能

根据NACE TM0284标准对16Mn低合金钢在含饱和H2S的标准A溶液中的氢损伤性能进行了研究。利用CHI660C电化学测试系统对16Mn钢腐蚀渗氢前后的电化学性能进行测量。结果表明,16Mn钢渗氢量较高,对氢致开裂(HIC)较敏感,试样出现了典型的阶梯状HIC裂纹。腐蚀渗氢后试样的自腐蚀电位明显负移,自腐蚀电流密度增大,使得阳极溶解速率增加,材料耐蚀性能降低。16Mn钢P、Mn、S的高含量决定了其特殊的组织性能——高浓度缺陷,致使其氢损伤较严重。