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Self-assembled S-scheme In_(2.77)S_(4)/K^(+)-doped g-C_(3)N_(4)photocatalyst with selective O_(2)reduction pathway for efficient H_(2)O_(2)production using water and air
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作者 Qiqi Zhang Hui Miao +2 位作者 Jun Wang Tao Sun Enzhou Liu 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第8期176-189,共14页
The development of an efficient artificial H_(2)O_(2)photosynthesis system is a challenging work using H_(2)O and O_(2)as starting materials.Herein,3D In2.77S_(4)nanoflower precursor was in-situ deposited on K^(+)-dop... The development of an efficient artificial H_(2)O_(2)photosynthesis system is a challenging work using H_(2)O and O_(2)as starting materials.Herein,3D In2.77S_(4)nanoflower precursor was in-situ deposited on K^(+)-doped g-C_(3)N_(4)(KCN)nanosheets using a solvothermal method,then In2.77S_(4)/KCN(IS/KCN)het-erojunction with an intimate interface was obtained after a calcination process.The investigation shows that the photocatalytic H_(2)O_(2)production rate of 50IS/KCN can reach up to 1.36 mmol g^(-1)h^(-1)without any sacrificial reagents under visible light irradiation,which is 9.2 times and 4.1 times higher than that of KCN and In2.77S_(4),respectively.The enhanced activity of the above composite can be mainly attributed to the S-scheme charge transfer route between KCN and In2.77S_(4)according to density functional theory calculations,electron paramagnetic resonance and free radical capture tests,leading to an expanded light response range and rapid charge separation at their interface,as well as preserving the active electrons and holes for H_(2)O_(2)production.Besides,the unique 3D nanostructure and surface hydrophobicity of IS/KCN facilitate the diffusion and transportation of O_(2)around the active centers,the energy barriers of O_(2)protonation and H_(2)O_(2)desorption steps are ef-fectively reduced over the composite.In addition,this system also exhibits excellent light harvesting ability and stability.This work provides a potential strategy to explore a sustainable H_(2)O_(2)photo-synthesis pathway through the design of heterojunctions with intimate interfaces and desired reac-tion thermodynamics and kinetics. 展开更多
关键词 Photocatalysis H_(2)O_(2)production K^(+)-doped g-C3N4 In2.77S4 S-scheme heterojunction
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胺功能化的铜催化剂:氢键介导的电化学CO_(2)还原为C_(2)产物以及优越的可充电Zn-CO_(2)电池性能
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作者 项东 李坤振 +3 位作者 苗康华 龙冉 熊宇杰 康雄武 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第8期43-46,共4页
有机分子功能化是一种有前景的策略,用于调控电化学CO_(2)还原反应(eCO_(2)RR)的C_(2+)产物选择性和活性。然而,我们对于电化学CO_(2)还原调控机制的分子水平理解仍然不够清晰。在本文中,我们成功制备了铜纳米颗粒,并使用一系列胺类衍生... 有机分子功能化是一种有前景的策略,用于调控电化学CO_(2)还原反应(eCO_(2)RR)的C_(2+)产物选择性和活性。然而,我们对于电化学CO_(2)还原调控机制的分子水平理解仍然不够清晰。在本文中,我们成功制备了铜纳米颗粒,并使用一系列胺类衍生物(如十六胺(HAD)、N-甲基十六胺(N-MHDA)、十六烷基二甲胺(HDDMA)和十六酰胺(PMM))对其进行功能化,以系统地研究胺表面活性剂分子结构对eCO_(2)RR选择性和活性的影响。结果表明,HDA的功能化可以将C_(2)产物和C_(2)H_(4)的法拉第效率(FE)提高至73.5%和46.4%,并且在−0.9 V vs.RHE(可逆氢电极)电位下,C_(2)产物的分电流密度为131.4 mA·cm^(−2)。理论研究发现,HDA通过与CO_(2)和eCO_(2)RR中间体之间的氢键相互作用,富集了^(*)CO_(2)、^(*)CO和其他反应中间体,降低了CO―CHO耦合反应的动力学能垒,从而促进了eCO_(2)RR向C_(2)产物的转化。当胺基的H原子被甲基取代后,氢键相互作用减弱,竞争的析氢反应加剧。PMM通过Cu―O键与Cu表面发生键合,而不是通过Cu―N键,导致Cu-PMM更倾向于产乙醇。原位拉曼光谱显示,在Cu-HDA表面,CO主要吸附在Cu的顶位吸附位点上,与在Cu表面上的桥式吸附不同,这可能是因为前者表面对CO的富集引发了CO的吸附构型变化。HDA功能化还提高了Cu催化剂的表面pH。基于Cu-HDA组装的可充电Zn-CO_(2)电池在放电电流密度为16 mA∙cm^(−2)时,最大功率密度为6.48 mW∙cm^(−2),并具有长达60 h的良好充放电稳定性。本研究的重点在于通过在分子水平上调节Cu基材料的CO_(2)RR活性和选择性,促进CO_(2)-C_(2)的转化,这可能为提高C_(2)产物的产率提供新的见解。 展开更多
关键词 二氧化碳还原 CO―CHO耦合 有机分子功能化 原位拉曼 C_(2)产物 zn-CO_(2)电池
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腐蚀产物中Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)对纯Zn腐蚀行为的影响
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作者 杨元成 王友彬 +4 位作者 赵晋玮 周佳顺 冯济强 高峰 韦悦周 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期98-109,151,共13页
目的探究纯Zn腐蚀产物中碱式氯化锌(Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2),ZHC)对其腐蚀防护性能的影响以及腐蚀防护机理。方法通过原位生长法在纯Zn表面制备一层ZHC膜。通过X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(ED... 目的探究纯Zn腐蚀产物中碱式氯化锌(Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2),ZHC)对其腐蚀防护性能的影响以及腐蚀防护机理。方法通过原位生长法在纯Zn表面制备一层ZHC膜。通过X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS),分析了样品的物相组成和微观形貌。通过电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化曲线(Tafel),评估了ZHC膜对纯Zn腐蚀防护性能的影响。结果纯Zn表面先形成了一层致密细小的ZHC纳米片,铺满整个纯Zn表面后,在第一层ZHC上形成第二层较大尺寸的ZHC纳米片。预制备的ZHC膜可以使纯Zn的腐蚀电流密度从78.23μA/cm^(2)降低到2.08μA/cm^(2),腐蚀电位从‒1.050V(vs.SCE)提升到‒0.998V(vs.SCE),并且随着ZHC制备时间的增加,阴极斜率(βc)逐渐增大,这表明ZHC可以有效阻碍电荷转移,抑制阴极的氧还原,减缓纯Zn的腐蚀速率,对Zn基体的腐蚀起到防护作用。在浸泡腐蚀过程中,ZHC可以抑制HZ的生成,减少絮状腐蚀产物的生成。在短期浸泡过程中,纯Zn的阻抗值随着预制备ZHC的增加而逐渐增大,这是因为生成的腐蚀产物填补ZHC纳米片的空隙,使腐蚀产物膜致密,ZHC膜对Zn基体能起到较好的防护作用。在长期浸泡过程中,ZHC/Zn的阻抗值下降,这是因为ZHC膜破裂,提供了新的腐蚀通道,导致ZHC膜对纯Zn的防护作用下降。结论ZHC膜可以减缓纯Zn的腐蚀速率。对比纯Zn和ZHC/Zn在浸泡过程中的腐蚀行为可知,在短期浸泡过程中,随着预制备ZHC的增加,对纯Zn的防护性能逐渐提高;在长期浸泡腐蚀过程中,ZHC膜对纯Zn腐蚀的防护作用逐渐下降。 展开更多
关键词 腐蚀产物 zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2) zn 原位生长 腐蚀防护
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Zn/ZSM-5催化剂中Zn物种与CO_(2)和正丁烷耦合反应间相关性研究
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作者 孙旭科 刘荣升 +4 位作者 范改丽 刘昱含 叶芳秀 于政锡 刘中民 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第6期154-163,共10页
随着全球温室气体排放的持续增长,二氧化碳(CO_(2))的高效转化与利用已成为应对气候变化、推动可持续发展的重要途径之一.在本课题组的前期研究中,以正丁烷为模型化合物,成功实现了H-ZSM-5分子筛催化CO_(2)与正丁烷发生耦合反应.实验还... 随着全球温室气体排放的持续增长,二氧化碳(CO_(2))的高效转化与利用已成为应对气候变化、推动可持续发展的重要途径之一.在本课题组的前期研究中,以正丁烷为模型化合物,成功实现了H-ZSM-5分子筛催化CO_(2)与正丁烷发生耦合反应.实验还发现,通过对H-ZSM-5进行Zn改性,可以显著提高其催化性能,这为CO_(2)的高效转化和利用提供了新的研究方向.然而,目前关于Zn-ZSM-5催化剂中Zn物种的具体存在状态及其与耦合反应性能之间的关系尚不明确,这限制了高效催化剂的进一步设计.因此,深入探究Zn物种在Zn-ZSM-5催化剂中的存在状态及其与催化性能之间的关联机制,从而设计和开发更高效的CO₂转化催化剂已成为当务之急.本文通过紫外-可见光漫反射光谱、X-射线光电子能谱和1H魔角旋转-核磁共振等多种技术系统地表征了Zn-ZSM-5分子筛中酸性中心和Zn物种存在状态的演变过程,讨论了Zn物种活性中心与耦合反应之间的构-效关系,阐明了耦合反应的机理.研究表明,Zn-ZSM-5分子筛中Zn物种主要以ZnO团簇、Zn-OH^(+)和(Zn-O-Zn)^(2+)的形式存在,且其含量随Zn负载量的变化而改变.其中,ZnO团簇及(Zn-O-Zn)^(2+)物种的含量随Zn负载量的增加而上升,而Zn-OH^(+)物种含量则先上升后下降,这是由于部分Zn-OH^(+)物种转化为(Zn-O-Zn)^(2+)物种.在CO_(2)与正丁烷的耦合反应中,正丁烷的转化受到Brønsted酸位点的减少、Zn活性位点的形成以及粗晶ZnO物种的堆积等多种因素的影响.Zn-OH^(+)物种是主要的CO_(2)催化转化活性中心,而芳烃的生成则主要受Zn-OH^(+)和(Zn-O-Zn)^(2+)物种的影响.Zn-OH^(+)和(Zn-O-Zn)^(2+)物种均具有较强的脱氢性能,可通过脱氢路径促进芳烃的生成.Zn5%-ZSM-5(Zn负载量为5 wt%)样品表现出最优的催化性能:正丁烷转化率为94.71%,CO_(2)转化率为30.43%,芳烃选择性为53.71%.原位实验进一步证实了内酯、羧酸和不饱和醛酮等含氧化合物作为中间体的存在.基于上述研究,我们提出了Zn-ZSM-5上CO_(2)和正丁烷耦合的反应机理,主要包括以下三条反应路径:(1)在Zn-OH^(+)物种的催化作用下,正丁烷和CO_(2)首先被耦合活化形成内酯,随后经过一系列反应形成羧酸、酸酐和其他含氧化合物,最终通过复杂的反应生成芳烃.(2)部分CO_(2)在Zn-OH^(+)物种的催化下,通过逆水煤气变换(RWGS)反应以及与烃类化合物的干重整反应生成CO.这些CO随后在Zn-OH^(+)物种的催化下与烯烃发生耦合反应,最终生成芳烃产物.(3)正丁烷在Zn-OH^(+)和(Zn-O-Zn)^(2+)物种的催化下,发生脱氢和异构化反应产生烯烃.部分烯烃可通过与CO耦合或烯烃发生聚合、环化、脱氢等过程生成芳烃产物.综上所述,本文深入探讨了CO_(2)与正丁烷在Zn-ZSM-5催化剂上的耦合反应机制.通过系统研究,建立了催化剂中Zn物种与催化性能之间的构-效关系,并提出了耦合反应的具体路径.本文不仅有助于深入理解Zn-ZSM-5的催化作用机制,而且对于未来设计和开发更高效的催化体系具有重要的参考价值. 展开更多
关键词 耦合反应 CO_(2)利用 锌的引入 zn-OH+ (zn-O-zn)^(2+) ZSM-5
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Zn^(2+)和TiO_(2)合金化过程中不同成分占比对薄膜结构和光催化性能的影响
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作者 肖文悦 董小硕 +4 位作者 买买提热夏提·买买提 牛娜娜 李国栋 朱泽涛 毕杰昊 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期121-130,共10页
使用溶胶-凝胶法在单晶硅衬底上制备一批不同Zn^(2+)成分调节的TiO_(2)薄膜,观测Zn^(2+)和TiO_(2)合金化过程中光学和光催化性能的变化.X射线衍射光谱仪用于观测在合金化过程中薄膜的晶体结构变化并追踪ZnTiO_(3)化合物的形成.扫描电子... 使用溶胶-凝胶法在单晶硅衬底上制备一批不同Zn^(2+)成分调节的TiO_(2)薄膜,观测Zn^(2+)和TiO_(2)合金化过程中光学和光催化性能的变化.X射线衍射光谱仪用于观测在合金化过程中薄膜的晶体结构变化并追踪ZnTiO_(3)化合物的形成.扫描电子显微镜、原子力显微镜用于观测合金化过程中因TiO_(2)晶格对Zn^(2+)溶解度有限而导致薄膜表面出现大量孔洞的现象.X射线光电子能谱和光学带隙用于观测Zn^(2+)与TiO_(2)合金化过程中电子结构层面的变化.最后,通过降解亚甲基蓝(MB)溶液,表明少量Zn^(2+)掺杂完全溶解在TiO_(2)中,并破坏TiO_(2)结晶质量.在Zn^(2+)的成分占比继续提高至15%的过程中,XPS峰形拟合结果验证了TiO_(2)对Zn^(2+)的溶解度有限,导致薄膜出现大量孔洞结构,薄膜的活性比表面积得以提升,同时Zn^(2+)可以有效地捕获光生e^(-)/h^(+).为了继续观察Zn^(2+)浓度对TiO_(2)的影响,将Zn^(2+)的浓度提升至40%,观察Zn^(2+)与TiO_(2)合金化过程中的现象.表明化合物ZnTiO_(3)的出现可以充当e^(-)/h^(+)的复合中心以及TiO_(2).占比的大幅下降导致合金化之后的薄膜光催化效率逐渐下降. 展开更多
关键词 TiO_(2) zn^(2+) 光催化 带隙 表面
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Zn^(2+)掺杂硫化物/氢氧化物异质结构的性能
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作者 李涛 柳伟 +1 位作者 邵琛琛 李清萍 《电池》 CAS 北大核心 2024年第3期297-302,共6页
为提升硫化物的倍率性能和循环稳定性,采用两步电沉积法制备过渡金属硫化物/氢氧化物异质结构复合电极。在碳布上电沉积镍层,改良活性物质与碳布的接触活性;在硫代乙酰胺中添加Zn(NO3)2·7H_(2)O,制备Zn^(2+)掺杂的过渡金属硫化物/... 为提升硫化物的倍率性能和循环稳定性,采用两步电沉积法制备过渡金属硫化物/氢氧化物异质结构复合电极。在碳布上电沉积镍层,改良活性物质与碳布的接触活性;在硫代乙酰胺中添加Zn(NO3)2·7H_(2)O,制备Zn^(2+)掺杂的过渡金属硫化物/氢氧化物异质结构(NCS-Zn-2)。NCS-Zn-2在1 A/g电流下,比电容达到2 703 F/g,在150 A/g高电流下的比电容是1 A/g的40.8%,具有较好的倍率性能。NCS-Zn-2与活性炭组装的工作电压为1.6 V高电压水系非对称超级电容器,在794 W/kg的比功率下,具有79.9 W·h/kg的比能量,以20 A/g电流在0~1.6 V循环20 000次,电容保持率为98.7%。 展开更多
关键词 超级电容器 zn2+掺杂 氢氧化物 硫化物 电化学性能
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Zn-Pt/ZSM-5催化CO_(2)辅助丙烷脱氢的密度泛函理论研究
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作者 屈姝良 樊华华 +2 位作者 聂小娃 丁凡舒 郭新闻 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期392-403,共12页
通过密度泛函理论(DFT)计算研究了Zn-Pt/ZSM-5催化丙烷脱氢的反应机理,筛选出最优能量途径。研究发现丙烷在Zn-Lewis和Pt-Lewis酸位点上具有不同的反应路径和限速步骤。Bader电荷计算结果表明,丙烷分子吸附后,[Zn-O-Pt]^(2+)活性位点中P... 通过密度泛函理论(DFT)计算研究了Zn-Pt/ZSM-5催化丙烷脱氢的反应机理,筛选出最优能量途径。研究发现丙烷在Zn-Lewis和Pt-Lewis酸位点上具有不同的反应路径和限速步骤。Bader电荷计算结果表明,丙烷分子吸附后,[Zn-O-Pt]^(2+)活性位点中Pt上的电子密度增加,有利于丙烷活化,Pt位点对H的吸引能力更强,导致Pt—H键断裂生成H_(2)需要克服较高能垒。Pt的引入改变了Zn/ZSM-5的电子性质,影响其催化剂性能。在反应体系中引入CO_(2)改变了丙烷脱氢反应路径,降低了限速步骤能垒,促进反应正向进行。 展开更多
关键词 丙烷脱氢 zn-Pt/ZSM-5 CO_(2)辅助 反应机理 密度泛函理论
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负载型ZnCl_(2)/AC催化剂用于乙二醇氢氯化反应的研究
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作者 赵萌达 郭豹 +2 位作者 李文松 刘继东 吕建华 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期186-191,共6页
采用湿浸渍法制备了ZnCl_(2)/AC(活性炭)催化剂并用于乙二醇氢氯化反应合成2-氯乙醇,通过XRD、FT-IR、Py-IR和N_(2)等温吸附-脱附等手段对催化剂进行表征,考察了ZnCl_(2)负载量对AC的物化性质和催化活性的影响。结果表明,负载ZnCl_(2)后... 采用湿浸渍法制备了ZnCl_(2)/AC(活性炭)催化剂并用于乙二醇氢氯化反应合成2-氯乙醇,通过XRD、FT-IR、Py-IR和N_(2)等温吸附-脱附等手段对催化剂进行表征,考察了ZnCl_(2)负载量对AC的物化性质和催化活性的影响。结果表明,负载ZnCl_(2)后,AC上的Lewis酸位点数量显著增加,催化活性得到显著增强。在温度为220℃、LHSV为1 h^(-1)、n(HCl)/n(EG)为2∶1时,10%ZnCl_(2)/AC催化剂表现出最佳催化性能,乙二醇转化率和2-氯乙醇选择性分别为88.26%和93.57%。 展开更多
关键词 2-氯乙醇 乙二醇 氢氯化反应 锌基催化剂 固定床反应器
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PAM基复合水凝胶电解质的制备及其在Zn-MnO_(2)电池中的应用 被引量:1
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作者 季善果 袁鲁宁 +4 位作者 徐加虎 秦硕 胡媛媛 于鸿达 杨凯 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期89-96,共8页
水系锌离子电池具有低成本、安全、环保等优点,在规模化储能和智能可穿戴方面极具应用前景.提高其循环稳定性以及循环寿命是实现水系锌离子电池进一步应用的关键问题之一.本工作采用二维层状蒙脱土(MMT)和丙烯酰胺单体,通过两步法合成... 水系锌离子电池具有低成本、安全、环保等优点,在规模化储能和智能可穿戴方面极具应用前景.提高其循环稳定性以及循环寿命是实现水系锌离子电池进一步应用的关键问题之一.本工作采用二维层状蒙脱土(MMT)和丙烯酰胺单体,通过两步法合成了具有三维网状结构的蒙脱土-聚丙烯酰胺水凝胶电解质(Montmorillonite-polyacrylamide hydrogel,MMT-PAM).蒙脱土的加入为丙烯酰胺单体的原位聚合提供了吸附位点,并通过MMT和PAM高分子链之间的氢键作用显著提高了水凝胶的机械性能,抑制了锌枝晶生长(在0.5 mA·cm^(-1)电流密度下稳定循环250 h).此外,蒙脱土表面丰富的负电荷为Zn2+的快速传输提供更多离子传输通道,提高其离子电导率(室温下为34 mS·cm^(-1)),赋予MMT-PAM水凝胶电解质更好的倍率性能和循环稳定性.基于上述优点,组装的水系Zn-MnO_(2)电池在0.2 A·g^(-1)的电流密度下提供了289 mA·h·g^(-1)的比容量,且可稳定循环2000次.此外,使用MMT-PAM水凝胶作为电解质制备的柔性电池在经过不同外界条件冲击下依然可正常工作,表现出了其在柔性电子领域的应用可行性. 展开更多
关键词 zn-MnO_(2)电池 水凝胶电解质 蒙脱土 循环稳定性 机械强度 柔性电池
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化学老化对Zn改性生物炭性质及吸附Pb^(2+)的影响 被引量:1
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作者 吴宇茜 韩琳希 +4 位作者 钱敏 朱自洋 王丽 段文焱 陈芳媛 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期803-813,共11页
本文采用60及90℃非生物化学老化方法,对ZnSO_(4)浸渍改性生物炭(PRZn)进行了为期6个月的老化试验.通过元素分析仪,比表面积分析仪,X射线光电子能谱法和傅里叶红外光谱等手段明确老化后生物炭性质的变化特点,并利用等温吸附实验比较老化... 本文采用60及90℃非生物化学老化方法,对ZnSO_(4)浸渍改性生物炭(PRZn)进行了为期6个月的老化试验.通过元素分析仪,比表面积分析仪,X射线光电子能谱法和傅里叶红外光谱等手段明确老化后生物炭性质的变化特点,并利用等温吸附实验比较老化对Zn改性生物炭Pb^(2+)吸附性能的差异.结果表明,化学老化过程会生成活性自由基,显著增加生物炭表面含氧官能团的数量,导致500℃制备的PRZn老化后比表面积显著提高(从24.67m^(2)/g提升到85.51m^(2)/g),改性引入的Zn氧化物从晶型结构转化为有机结合态,因此,PRZn经60℃老化后,其对Pb^(2+)的吸附量从31.18mg/g提高至47.70mg/g.但经90℃老化后,700℃制备的PRZn吸附量变化不大,这主要是老化过程中产生的活性氧化物质在90℃下发生自猝灭过程,且700℃制备的PRZn碳结构相对稳定,导致老化后含氧官能团的量没有显著升高而比表面积下降.本研究结果将为改性后老化生物炭在铅污染土壤中的长期利用提供具体理论依据. 展开更多
关键词 zn改性生物炭 Pb吸附 非生物化学老化 长期利用 自由基
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乙腈-水系混合电解液对Zn-Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)电池电化学稳定性的影响
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作者 欧林娜 刘哲轩 +1 位作者 曹鑫鑫 梁叔全 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1848-1860,共13页
Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)正极材料具有稳定的三维框架结构、较高的工作电压和相对成熟的制备工艺,近年来也逐渐用于水系锌离子电池中。然而,二价Zn^(2+)的脱嵌和活泼的水系反应环境会加速磷酸盐晶格的破坏。本文在Zn-Na_(3)V_(2)(PO_(4)... Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)正极材料具有稳定的三维框架结构、较高的工作电压和相对成熟的制备工艺,近年来也逐渐用于水系锌离子电池中。然而,二价Zn^(2+)的脱嵌和活泼的水系反应环境会加速磷酸盐晶格的破坏。本文在Zn-Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)电池体系的水系电解液中加入适量的乙腈(AN),研究电解液中AN与水的比例对离子溶剂化结构和电化学行为的影响规律,并通过非原位XRD探究Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)晶体结构的演变。结果表明:过少的AN会加快正极材料晶格框架的破坏,而过多的AN会减缓电极反应动力学;在含有适量AN的电解液中,Zn-Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)电池不但在50 mA/g的电流密度下具有91.4 mA·h/g的较高比容量,同时在500 mA/g的电流密度下可以稳定循环1000次且无明显容量衰退。 展开更多
关键词 zn-Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)电池 乙腈 有机-无机混合电解液 电化学稳定性 离子可逆脱嵌
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Zn填补部分Te空位MoTe_(2)对油纸绝缘内H_(2)O分子的第一性原理仿真分析
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作者 张灏 白金 +3 位作者 马天 周秀 冯垚 岳增显 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第9期150-156,166,共8页
变压器油纸绝缘中的水分子(H_(2)O)极大程度影响着变压器的绝缘老化性能,如何有效检测及吸附油纸绝缘中微量H_(2)O分子的研究引起广泛关注。该文基于第一性原理的仿真分析,研究在Te空位MoTe_(2)表面空位处掺入一个过渡金属锌(Zn)原子(... 变压器油纸绝缘中的水分子(H_(2)O)极大程度影响着变压器的绝缘老化性能,如何有效检测及吸附油纸绝缘中微量H_(2)O分子的研究引起广泛关注。该文基于第一性原理的仿真分析,研究在Te空位MoTe_(2)表面空位处掺入一个过渡金属锌(Zn)原子(即用一个Zn原子代替一个Te原子)以增强对H_(2)O分子的吸附及传感性能。结果表明,Te空位MoTe_(2)基底和Zn原子之间的结合,能为H_(2)O分子和掺杂基质之间的相互作用提供显著增益。与原始Te空位MoTe_(2)基底相比,表面改性后H_(2)O分子的吸附能由-0.295 eV增加至0.688 eV(约2.37倍),处于0.415~0.829 eV的理想吸附能范围。因此,Zn-V-MoTe_(2)可作为一种新型二维纳米材料实现油纸绝缘中微量H_(2)O分子吸附与检测。 展开更多
关键词 zn 空位掺杂 吸附检测 V-MoTe_(2) 轨道杂化
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空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料的制备及太阳光下降解四环素的研究
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作者 李荡 张杨 李远勋 《贵州师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第3期122-128,共7页
采用水热法制备绣球状ZnO纳米微球,再以其为晶核,通过原位生长及氨的渗入腐蚀成功制备了空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结光催化材料。采用SEM、TEM、XRD、XPS、BET及UV-VIS对样品的形貌、组织结构、成分、比表面积及光吸收等性能进行... 采用水热法制备绣球状ZnO纳米微球,再以其为晶核,通过原位生长及氨的渗入腐蚀成功制备了空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结光催化材料。采用SEM、TEM、XRD、XPS、BET及UV-VIS对样品的形貌、组织结构、成分、比表面积及光吸收等性能进行了表征。探讨了空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料的形成机制,研究了空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料催化降解机理及四环素的降解过程。结果表明:尺寸均一、比面积大的空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料不仅能实现宽窄带隙材料的有效杂化,促进材料对太阳光中可见光的利用,还能使光生电子及空穴分别转移至ZnO CB和MoS_(2)VB中,有效地分离了光生电子空穴,光催化性能最佳。在太阳光模拟器的照射下反应2 h之后,8 h合成的空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料对四环素的降解效果最好,降解率高达91%。 展开更多
关键词 空心绣球状 MoS_(2)/znS/znO 原位生长 催化降解机理 四环素
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Fabrication of Gd_(2)O_(3)-doped CeO_(2)thin films through DC reactive sputtering and their application in solid oxide fuel cells 被引量:3
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作者 Fuyuan Liang Jiaran Yang +1 位作者 Haiqing Wang Junwei Wu 《International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期1190-1197,共8页
Physical vapor deposition(PVD)can be used to produce high-quality Gd_(2)O_(3)-doped CeO2(GDC)films.Among various PVD methods,reactive sputtering provides unique benefits,such as high deposition rates and easy upscalin... Physical vapor deposition(PVD)can be used to produce high-quality Gd_(2)O_(3)-doped CeO2(GDC)films.Among various PVD methods,reactive sputtering provides unique benefits,such as high deposition rates and easy upscaling for industrial applications.GDC thin films were successfully fabricated through reactive sputtering using a Gd_(0.2)Ce_(0.8)(at%)metallic target,and their application in solid oxide fuel cells,such as buffer layers between yttria-stabilized zirconia(YSZ)/La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O_(3−δ)and as sublayers in the steel/coating system,was evaluated.First,the direct current(DC)reactive-sputtering behavior of the GdCe metallic target was determined.Then,the GDC films were deposited on NiO-YSZ/YSZ half-cells to investigate the influence of oxygen flow rate on the quality of annealed GDC films.The results demonstrated that reactive sputtering can be used to prepare thin and dense GDC buffer layers without high-temperature sintering.Furthermore,the cells with a sputtered GDC buffer layer showed better electrochemical performance than those with a screen-printed GDC buffer layer.In addition,the insertion of a GDC sublayer between the SUS441 interconnects and the Mn-Co spinel coatings contributed to the reduction of the oxidation rate for SUS441 at operating temperatures,according to the area-specific resistance tests. 展开更多
关键词 solid oxide fuel cell physical vapor deposition Gd2O3-doped CeO_(2) metallic interconnects electrical conductivity
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Vacancy engineering mediated hollow structured ZnO/ZnS S-scheme heterojunction for highly efficient photocatalytic H2 production
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作者 Fangxuan Liu Bin Sun +3 位作者 Ziyan Liu Yingqin Wei Tingting Gao Guowei Zhou 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第9期152-165,共14页
Designing a step-scheme(S-scheme)heterojunction photocatalyst with vacancy engineering is a reliable approach to achieve highly efficient photocatalytic H_(2)production activity.Herein,a hollow ZnO/ZnS S-scheme hetero... Designing a step-scheme(S-scheme)heterojunction photocatalyst with vacancy engineering is a reliable approach to achieve highly efficient photocatalytic H_(2)production activity.Herein,a hollow ZnO/ZnS S-scheme heterojunction with O and Zn vacancies(VO,Zn-ZnO/ZnS)is rationally constructed via ion-exchange and calcination treatments.In such a photocatalytic system,the hollow structure combined with the introduction of dual vacancies endows the adequate light absorption.Moreover,the O and Zn vacancies serve as the trapping sites for photo-induced electrons and holes,respectively,which are beneficial for promoting the photo-induced carrier separation.Meanwhile,the S-scheme charge transfer mechanism can not only improve the separation and transfer efficiencies of photo-induced carrier but also retain the strong redox capacity.As expected,the optimized VO,Zn-ZnO/ZnS heterojunction exhibits a superior photocatalytic H_(2)production rate of 160.91 mmol g^(-1)h^(-1),approximately 643.6 times and 214.5 times with respect to that obtained on pure ZnO and ZnS,respectively.Simultaneously,the experimental results and density functional theory calculations disclose that the photo-induced carrier transfer pathway follows the S-scheme heterojunction mechanism and the introduction of O and Zn vacancies reduces the surface reaction barrier.This work provides an innovative strategy of vacancy engineering in S-scheme heterojunction for solar-to-fuel energy conversion. 展开更多
关键词 Hollow structure znO/znS S-scheme heterojunction Vacancy engineering Photocatalytic H2 production
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Recent Advances in Aqueous Zn||MnO_(2)Batteries
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作者 Chuan Li Rong Zhang +3 位作者 Huilin Cui Yanbo Wang Guojin Liang Chunyi Zhi 《Transactions of Tianjin University》 EI CAS 2024年第1期27-39,共13页
Recently,rechargeable aqueous zinc-based batteries using manganese oxide as the cathode(e.g.,MnO_(2))have gained attention due to their inherent safety,environmental friendliness,and low cost.Despite their potential,a... Recently,rechargeable aqueous zinc-based batteries using manganese oxide as the cathode(e.g.,MnO_(2))have gained attention due to their inherent safety,environmental friendliness,and low cost.Despite their potential,achieving high energy density in Zn||MnO_(2)batteries remains challenging,highlighting the need to understand the electrochemical reaction mechanisms underlying these batteries more deeply and optimize battery components,including electrodes and electrolytes.This review comprehensively summarizes the latest advancements for understanding the electrochemistry reaction mechanisms and designing electrodes and electrolytes for Zn||MnO_(2)batteries in mildly and strongly acidic environments.Furthermore,we highlight the key challenges hindering the extensive application of Zn||MnO_(2)batteries,including high-voltage requirements and areal capacity,and propose innovative solutions to overcome these challenges.We suggest that MnO_(2)/Mn^(2+)conversion in neutral electrolytes is a crucial aspect that needs to be addressed to achieve high-performance Zn||MnO_(2)batteries.These approaches could lead to breakthroughs in the future development of Zn||MnO_(2)batteries,off ering a more sustainable,costeff ective,and high-performance alternative to traditional batteries. 展开更多
关键词 Aqueous zn||MnO_(2)batteries Zinc-ion batteries Zinc batteries MnO_(2)
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Plasma-assisted aerogel interface engineering enables uniform Zn^(2+)flux and fast desolvation kinetics toward zinc metal batteries
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作者 Zijian Xu Zhenhai Shi +7 位作者 Zhan Chang Fan Feng Zhuanyi Liu Dongkun Chu Jianguo Ren Zi-Feng Ma Suli Chen Tianxi Liu 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第8期29-38,I0002,共11页
The poor reversibility of Zn anodes induced by dendrite growth,surface passivation,and corrosion,severely hinders the practical applicability of Zn metal batteries.To address these issues,a plasmaassisted aerogel(PAG)... The poor reversibility of Zn anodes induced by dendrite growth,surface passivation,and corrosion,severely hinders the practical applicability of Zn metal batteries.To address these issues,a plasmaassisted aerogel(PAG)interface engineering was proposed as efficient ion transport modulator that can simultaneously regulate uniform Zn^(2+)flux and desolvation behavior during battery operation.The PAG with ordered mesopores acted as an ion sieve to homogenize Zn deposition and accelerate Zn^(2+)flux,which is favorable for corrosion resistance and dendrite suppression.Importantly,the plasma-assisted aerogel with abundant hydrophilic groups can facilitate the desolvation kinetics of Zn^(2+)due to the multiple hydrogen-bonding interaction with the activated water molecules,thus accelerating the Zn^(2+)migration kinetics.Consequently,the Zn/Zn cell assembled with PAG-modified separator demonstrates stable plating and stripping behavior(over 1400 h at 1 mA cm^(-2))and high Coulombic efficiency(99.8%at1 mA cm^(-2)after 1100 cycles),and the Zn‖MnO_(2)full cell shows excellent long-term cycling stability and maintains a high capacity of 154.9 mA h g^(-1)after 1000 cycles at 1 A g^(-1).This study provides a feasible approach for the large-scale fabrication of aerogel functionalized separators to realize ultra-stable Zn metal batteries. 展开更多
关键词 zn metal batteries Aerogel interface Plasma zn^(2+)migration kinetics Dendrite growth
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Unraveling the Role of Nitrogen-Doped Carbon Nanowires Incorporated with MnO_(2)Nanosheets as High Performance Cathode for Zinc-Ion Batteries 被引量:2
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作者 Xiaohui Li Qiancheng Zhou +5 位作者 Ze Yang Xing Zhou Dan Qiu Huajun Qiu Xintang Huang Ying Yu 《Energy & Environmental Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期205-213,共9页
Manganese-based cathode materials are considered as a promising candidate for rechargeable aqueous zinc-ion batteries(ZIBs).Suffering from poor conductive and limited structure tolerance,various carbon matrix,especial... Manganese-based cathode materials are considered as a promising candidate for rechargeable aqueous zinc-ion batteries(ZIBs).Suffering from poor conductive and limited structure tolerance,various carbon matrix,especially N-doped carbon,were employed to incorporate with MnO_(2)for greatly promoted electrochemical performances.However,the related underlying mechanism is still unknown,which is unfavorable to guide the design of high performance electrode.Herein,by incorporating layered MnO_(2)with N-doped carbon nanowires,a free-standing cathode with hierarchical core-shell structure(denoted as MnO_(2)@NC)is prepared.Benefiting from the N-doped carbon and rational architecture,the MnO_(2)@NC electrode shows an enhanced specific capacity(325 mAh g^(−1)at 0.1 A g^(−1))and rate performance(90 mAh g^(−1)at 2 A g^(−1)),as well as improved cycling stability.Furthermore,the performance improvement mechanism of MnO_(2)incorporated by N-doped carbon is investigated by X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),Raman spectrums and density functional theory(DFT)calculation.The N atom elongates the Mn-O bond and reduces the valence of Mn^(4+)ion in MnO_(2)crystal by delocalizing its electron clouds.Thus,the electrostatic repulsion will be weakened when Zn^(2+)/H^(+)insert into the host MnO_(2)lattices,which is profitable to more cation insertion and faster ion transfer kinetics for higher capacity and rate capability.This work elucidates a fundamental understanding of the functions of N-doped carbon in composite materials and shed light on a practical pathway to optimize other electrode materials. 展开更多
关键词 core-shell nanostructure MnO_(2)nanosheets N-doped carbon zn ion batteries
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Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)微波介电陶瓷的制备与表征
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作者 何梦慈 王元凯 娄本浊 《化工技术与开发》 CAS 2024年第5期1-5,72,共6页
本研究分别用微量Zn^(2+)与Sn^(4+)取代Mg_(2)+与Ti^(4+),通过固相反应法制备了Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)微波介电陶瓷,并采用阿基米德法、XRD、SEM、EDS及网络分析仪等手段,分析了材料的基本物性和介电特性。基本物性分析结果表明,烧... 本研究分别用微量Zn^(2+)与Sn^(4+)取代Mg_(2)+与Ti^(4+),通过固相反应法制备了Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)微波介电陶瓷,并采用阿基米德法、XRD、SEM、EDS及网络分析仪等手段,分析了材料的基本物性和介电特性。基本物性分析结果表明,烧结温度、Zn掺杂量x、Sn掺杂量y等因素对Mg_(2)TiO_(4)的晶体结构无明显影响,烧结致密性随烧结温度的升高呈先增大后减小的趋势,其中在1300℃下烧结所得的(Zn_(0.05)Mg_(0.95))2(Sn_(0.05)Ti_(0.95))O_(4),烧结致密性最佳,达到98%。微波介电特性分析结果表明,Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)的介电常数εr与品质因数Q×f值,均随烧结温度的升高而呈先增大后减小的趋势,且其谐振频率温度系数τf具有较好的稳定性,其中在1300℃下烧结所得的(Zn_(0.05)Mg_(0.95))2(Sn_(0.05)Ti_(0.95))O4,εr≈15.55,Q×f≈319690GHz,此时τf≈-52.06×10^(-6)·℃^(-1)。与前人的研究结果比较后可知,本研究制备的(Zn_(0.05)Mg_(0.95))2(Sn_(0.05)Ti_(0.95))O_(4)不仅将烧结温度大幅下降至1300℃,还能将品质因子提升至319690GHz,使其微波介电性能得到有效改善。 展开更多
关键词 微波介电陶瓷 Mg_(2)TiO_(4) zn-Sn共掺杂 固相反应法 微波介电特性
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ZnS(Ag)/^(10)B_(2)O_(3)闪烁体烧制过程中内部孔隙对探测效率的模拟研究
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作者 罗陈冉 肖思敏 李兴隆 《科技视界》 2024年第10期60-64,共5页
为探究ZnS(Ag)/^(10)B_(2)O_(3)闪烁体内部不同孔隙大小、含量对探测效率的影响,通过基于Monte Carlo方法的Geant4模拟软件构建了相同占空比下不同孔隙大小、相同孔隙大小不同占空比的闪烁体几何模型进行模拟,得到孔隙的存在会影响闪烁... 为探究ZnS(Ag)/^(10)B_(2)O_(3)闪烁体内部不同孔隙大小、含量对探测效率的影响,通过基于Monte Carlo方法的Geant4模拟软件构建了相同占空比下不同孔隙大小、相同孔隙大小不同占空比的闪烁体几何模型进行模拟,得到孔隙的存在会影响闪烁体的最优探测效率,表现为探测效率随着占空比的增大而变小,孔隙的直径与探测效率并未呈现出严格的反比例关系,仅在闪烁体厚度大于0.4 mm范围上呈现出孔隙直径0.2 mm到孔隙直径0.05 mm探测效率下降的趋势,在小于0.4 mm厚度的范围上并未出现明显的规律。 展开更多
关键词 孔隙 探测效率 znS(Ag)/^(10)B_(2)O_(3)闪烁体
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