太阳能光(电)催化固氮研究进展

氨(NH_(3))是一种现代社会必需的化学物质。目前,工业上合成NH_3仍然采用的是Haber-Bosch过程,即以H_(2)和N_(2)为反应物在铁基催化剂的作用下于高温(400-600℃)高压(20-40Mpa)下将N_(2)转化为NH_(3)。然而,其效率只有10%-15%,同时造成大量的能源消耗,而且CO_(2)排放不可避免。开发构建可持续发展的清洁友好的新能源体系是解决能源危机和环境污染问题、实现碳达峰和碳中和的关键战略。半导体光(电)催化固氮可以利用绿色无污染的太阳能制取重要的基础化工原料氨,有望代替传统的化工制氨工艺,解决其能源消耗严重和环境污染的问题。本文概述了光(电)催化固氮反应及其影响因素、光催化、电催化和光电催化固氮反应实验装置与基本特征、光(电)催化固氮反应催化剂研究进展、光电催化固氮反应机理,着重论述了半导体光催化剂、光(电)催化固氮体系以及光催化固氮机理的最新进展,并对太阳能光催化固氮技术加以评述和展望。

人物简介——田昭武院士

田昭武,著名物理化学家,厦门大学教授,中国科学院院士。1927年6月田昭武出生于中国福建省福州市,1945年高中毕业因成绩优秀被保送至厦门大学化学系,大学时期,师从卢嘉锡、钱人元、蔡启瑞等多位名师,在他们的学术熏陶及指引下不仅全面把握了化学专业知识,更能深刻领会名师治学精髓和要领,为日后科学事业的发展打下深厚基础。

扫描电化学微探针的发展及其在局部腐蚀研究中的应用

简要概述当前国内外具有空间分辨能力的扫描微探针技术及其在腐蚀研究中的应用,包括扫描微电极技术(SMET)、扫描电化学显微镜(SECM)、原子力显微镜(AFM)、扫描Kelvin探针技术(SKP)等,其中SMET、SECM、SKP及局部交流阻抗技术可直接测定腐蚀电极表面或界面电化学不均一性的分布图像,而原子力显微镜技术则是通过分子间作用力从纳米尺寸测量腐蚀过程表面形貌的变化.文中侧重介绍作者近年先后建立的具有微米空间分辨度的电化学微探针技术,并利用各种扫描探针技术研究金属/溶液界面电化学不均一性及其局部腐蚀过程.研究表明,空间分辨电化学方法的发展及应用,加深了人们对金属表面和金属/溶液界面电化学不均一性,特别是金属局部腐蚀发生、发展及过程机理的认识.

不锈钢点腐蚀发生的早期过程Ⅱ.电化学扫描隧道显微研究

应用电化学扫描隧道显微技术，考察外加电位、介质条件及时间等因素对不锈钢发生微点腐蚀早期阶段表面形貌的影响，从纳米级空间分辨度进一步探索不锈钢表面钝化膜破坏及微点腐蚀发生早期过程机理．结果表明，不锈钢在点蚀早期阶段，首先发生不稳定微点腐蚀，其表面形貌随着不稳定微点腐蚀的发生、消长而变化．不稳定微点腐蚀的几何尺寸约为１０ｎｍ，极化电位愈正，不锈钢钝化膜局部溶解破坏和微点腐蚀发生的倾向性愈大，不稳定的微点腐蚀在一定的条件下可发展为稳定点腐蚀．即使在开路电位下，Ｃｌ－也可能在不锈钢表面呈不均匀分布。

18／8型不锈钢在受力形变条件下腐蚀电化学行为的研究

应用电化学稳态技术、电化学交流阻抗、微区电化学技术及扫描电镜等方法，研究１８／８型不锈钢在Ｎａ＿２Ｓ＿２Ｏ＿３稀溶液中，受外力形变条件下的腐蚀电化学行为．结果表明：力学因素可使表面腐蚀电化学活性增加；表面微裂纹的发生、消失和再钝化的动态过程，同时受电位和拉应力的影响；点腐蚀可优先发生在应力集中位置，点蚀的发展可能诱导不锈钢的应力腐蚀开裂．

阵列电极法测量聚合物/金属界面电位分布

提出一种微计算机控制的阵列电极技术,用于原位测量金属/聚合物界面电位分布。阵列电极由64根金属丝组成,它们相互绝缘、紧密排列,形成8×8阵列电极。由此可研究有关腐蚀物质如O_2、H_2O等在聚合物涂层中的传输过程,研究聚合物涂层的不均一性及缺陷分布以及研究聚合物/金属界面的腐蚀破坏的电化学机理。

电化学改性不锈钢钝化膜的耐蚀机理研究 Ⅰ.钝化膜的化学组分、结构及表面缺陷特征

应用XPS,SEM,EDAX及电化学技术,考察了经电化学表面改性处理的18-8不锈钢钝化膜的化学组分、结构及表面缺陷状态的特征,探讨了改性钝化膜的高度耐腐蚀的原因及其机制。结果表明,改性钝化膜中结合水相对含量增加,有利于形成无定形结构的钝化膜表面层,膜中高价铬含量提高,CrO_3与Cr_2O_3共存组成稳定的耐蚀阻挡层,而CrO_4^(2-)使得钝化膜表面层具有阳离子选择性,可排斥侵蚀性阴离子,起到缓蚀作用。此外,改性钝化膜表面物理缺陷组分和状态的变化,使原为腐蚀活性的物理缺陷转变为对腐蚀非活性或对腐蚀比较不敏感,即钝化膜表面趋于均一化。因此,改性的不锈钢钝化膜具有很强的抗局部破坏和耐腐蚀能力。

空间分辨电化学技术用于研究金属局部腐蚀

综合介绍我们已建立的具有微米空间分辨度的电化学方法，主要包括多种扫描微电极技术，并用于研究金属表面和金属／溶液界面电化学不均一性及局部腐蚀破坏过程．结果表明，这些空间分辨电化学方法的发展及应用，有助于深化对金属表面和金属／溶液界面电化学不均一性，特别是金属局部腐蚀发生、发展过程机理的认识．

电场对水溶液中磷酸钙盐晶体形成的影响

本文考察在水溶液中外加电场对Ca^(2+)和PO_4^(3-)离子的传输行为、CaP在膜表面的沉积反应及其晶体结构形貌的影响。结果表明,电场不但可促进Ca^(2+)和PO_4^(3-)的传输过程,而且还对CaP沉淀反应和CaP晶体的形成产生一定的激励作用。

多重内反射红外光谱原位研究聚合物/金属界面水的动态行为

将多重内反射富里叶交换红外光谱（ＦＴＩＲ－ＭＩＲ）原位测量技术，首次用于原位研究聚合物／金属界面水分子的动态行为。实验表明，随着聚合物／金属复合体系在水中浸渍时间的延长，聚合物／金属界面水分子不断增加累积形成一定厚度的水层，同时聚合物／金属界面的聚合物量递减，说明水进入界面便聚合物对金属基底的粘合键破坏，粘合作用减弱。不同的聚合物对水的阻挡能力可明显不同，水通过环氧树脂膜层的速度远小于通过醇酸树脂膜层的速度。原位ＦＴＩＲ－ＭＩＲ技术可作为研究聚合物／金属等复合体系界面的一种重要手段，有可能提供聚合物膜层中水的传输过程、水在界面上的递增累积过程、聚合物粘合用的破坏过程以及有关聚合物／金属界面腐蚀破坏过程的分子水平的信息。

一种快速测评涂层金属耐蚀性的电化学方法

基于多重动电位扫描的原理,发展了一种新的电化学方法用于快速测评有机涂层/金属的耐蚀性能。通过实验着重研究了该方法的可行性,内容包括:(1)考察在测量条件下外加电化学极化对涂层本身的破坏及对测量结果的影响程度;(2)采用新方法和交流阻抗技术测量同一实际金属/涂层体系的耐蚀性,通过比较,检验方法的可行性。结果证明,新方法适用于评估表面涂覆有机涂层的金属体系的耐蚀性,数据可信,极化对涂层的破坏作用极微,实际不影响测评结果。

金属表面微区CI^-浓度分布的现场测量

设计研制了微 Ag/AgCl 复合电极和微 Cl^-选择性液膜复合电极,考察了这两种微复合电极作为传感器用于现场测量金属腐蚀体系表面二维方向微区cI^-浓度分布的可行性。结果表明,微 Ag/AgCl 和微 C1^-选择性液膜复合电极均可敏感检测金属表面微区C1^-浓度分布,是研究金属局部腐蚀发生发展过程Cl^-的微区行为及局部腐蚀机理的一种重要手段。

微电极法研究不锈钢点腐蚀发生发展过程

应用微电极法研究不锈钢点腐蚀发生发展过程，首镒获得了不锈钢夹杂物缺陷在阳极活化电位的活性溶解信息和点腐蚀发展过程蚀点生长和消止两个相互竞争，不断发展的动态行为，深化对夹杂物缺陷诱点腐蚀的发生及点腐蚀发展过程机理的认识。

金属局部腐蚀研究中的空间分辨电化学技术

微米空间分辨度的电化学方法,主要包括多种扫描微电极技术,并用于研究金属表面和金属/溶液界面电化学不均一性及局部腐蚀破坏过程.结果表明,这些空间分辨电化学方法的发展及应用,使得人们对金属表面和金属/溶液界面电化学不均一性,特别是金属局部腐蚀发生、发展过程机理的认识得以深化.

应用多重动电位扫描极化技术测评有机涂层／金属体系的耐腐蚀性

应用多重动电位扫描极化技术测评有机涂层／金属体系的耐腐蚀性林昌健（固体表面物理化学国家重点实验室，厦门大学厦门３６１００５）Ｔ．Ｎｇｕｙｅｎ（美国国家标准与技术研究院）１引言有机聚合物涂层／金属体系的腐蚀已成为腐蚀界的一个研究热点［‘－‘］．影响有机...

某铁路桥梁施工支架承载力及稳定性分析

在铁路施工过程中,桥梁的建设是一个十分重要,铁路桥梁起到了连接和纽带的作用。本文主要通过三维有限元数值模拟,对某铁路桥梁施工支架的承载能力及其稳定性进行着重地探究和分析。旨在为铁路桥梁施工提供一定的技术以及方法支持。

现代电化学与材料科学进展

现代电化学与材料科学进展①林昌健（厦门大学材料科学系、物理化学研究所，固体表面物理化学国家重点实验室厦门３６１００５）首次国际电化学联合大会是由国际电化学会和美国电化学会共同组织，于１９９７年８月３１日至９月５日在法国巴黎举行．会议规模空前，大获成功...

MCFC阴极材料在熔融碳酸盐中形变行为

熔融碳酸盐燃料电池在开始运行初期 ,承受一定负荷的多孔镍在转化为多孔氧化镍的过程中往往会受到较严重的形变破坏 ,对电池的使用性能和寿命造成不良影响。采用一套自行设计研制的LVDT位移测试系统 ,对多孔镍和多孔氧化镍在恒载荷下的形变行为进行初步研究 ,实验结果表明 ,加载下的多孔镍在熔融碳酸盐中进行原位氧化、锂化时其形变最为严重 ;而经预先氧化、锂化的多孔镍在相同实验条件下形变相对较小。多孔氧化镍在不同实验条件下的形变总体上均不明显。

同步碎石封层沥青路面预防性养护特征与技术

沥青路面经过一段时间的运营会出现裂缝,随着裂缝的不断增大,会降低路面结构承载力,进而对路面的使用功能造成影响,需要做好沥青路面的养护工作。以实际工程为例,给出同步碎石封层预防性养护技术特点、应用及施工中需要注意的问题。

《光电化学及新型太阳能电池》专辑序言--新型太阳能电池：未来绿色可再生能源的最大希望

众所周知,能源与环境是当今人类面临的最大难题和挑战,随着世界能源需求的急剧攀升,传统化石资源的不断耗竭,全球温室效应和环境污染的压力日趋严重,发展各种可再生绿色能源成为当今世界最主要的共性问题和研究热点.太阳能光电转化技术被认为是一种最有希望真正解决未来社会可再生能源和洁净环境问题的先进技术.太阳可为人类提供取之不尽、用之不竭的巨大能源宝库,每年照射到地球的太阳能量高达174000 TW,换言之,只要能以10%效率转化0.1%到达地球表面的太阳能,