金属离子诱导富含缺陷的二维碳基材料的构筑及其电催化制双氧水性能研究

二维碳基材料具有特殊的电荷传输通道和高效传质界面,是气-液-固三相电催化系统中优异的反应界面。提出了一种新颖的、可方便有效地实现二维碳材料构建的钠离子封端策略,在此基础上通过缺陷羰基化方法将丰富的不饱和含氧基团接枝到二维碳表面。结果表明,最终的产物在H型电解池中表现出高达90%的过氧化氢电催化选择性和270 mmol/(g_(catalyst)·h)的实际过氧化氢生产速率。该研究不仅为二维碳基结构的设计提供了一个新的方法,而且为富含不饱和含氧基团的二维碳在要求快速反应扩散和高密度活性位的气液固三相电催化系统中的应用提供了策略。

二维碳基Janus薄膜的研究进展

以碳纳米管(CNTs)及石墨烯为代表的碳纳米材料具有卓越的物理、化学、电学和光学性质。其可控组装的二维碳基薄膜具有高比表面积、高透过率和良好柔性,广泛应用于柔性薄膜、微电子器件及储能领域。在此基础上引入高分子组分结合形成二维碳基Janus薄膜,不仅维持了其导电导热性,还结合了高分子的刺激响应和调控特性,通过非对称特征,实现了物理和化学性质的协同,大幅拓宽了其应用领域。文中综述了二维碳基Janus薄膜的研究近况。首先从物理法和化学法两方面介绍了二维碳基Janus薄膜的制备方法及其优缺点,物理法包括界面成膜法、真空抽滤法和层层组装法等;化学法包含界面聚合及化学接枝等方法。然后总结了二维碳基Janus薄膜在传感、驱动、海水淡化、油水分离等多个领域的应用现状。最后讨论了二维碳基Janus膜的发展前景及面临的挑战。

二维碳粒床中阴燃传播的数值模拟

本文对内部有受迫气流经过的二维碳粒填充床的阴燃，从点火开始到稳态传播整个过程进行了数值模拟。计算采用控制容积法，用ＰＩＳＯ算法求解。主要研究新鲜空气流动速度与阴燃波的传播速度和反应温度之间的关系，也探讨了正向阴燃与反向阴燃之间的异同。其结果为：在受迫气流经过的阴燃床中点火，将产生反向阴燃，且气流速度越大，阴燃波的传播速度越快，阴燃温度越高。在条件相同的情况下，反向阴燃的传播速度比正向阴燃的传播速度大；而反向阴燃的反应温度比正向阴燃的反应温度低。

新型二维碳材料net-Y光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究方法,对新型二维碳材料(单层net-Y)的光学性质进行了研究.基于反射、吸收、折射和介电函数等数据分析了单层net-Y的光学性质.计算结果表明:在E x、E y和E z这3个方向极化下,单层net-Y的复介电函数、复折射函数、吸收系数等光学性质表现出显著的各向异性.光学性质研究表明:该材料在整体光区具有极不敏感的光反射性质,且在紫外光区具有高吸光系数以及在能量频率为10.0 eV处具有极低的消光系数.此外,与其他波段的光相比,在E y极化下单层net-Y对黄光有更强的光折射响应.

单原子层二维碳片的独特性质与应用前景展望

单原子层二维碳片(Graphene)是一种严格意义上二维晶体,尽管发现的历史短,但是由于它具有诸多优异特性和广阔的应用前景而引起了世界各地研究人员的关注。综述了单原子层二维碳片的基本结构,分析了其独特性能:双极性超导电流的电场效应、完美的量子隧穿效应、安德森局域化的弱化现象、从不消失的电导率以及半整数霍尔效应,并展望了其应用前景尤其是在电子工业领域巨大的应用潜力。

二维碳质材料的制备和应用

二维碳质材料具有碳质材料来源广泛、化学稳定性高、电学性质可调控等优点,而且二维构型的表面效应、小尺寸效应等使其具有特殊的光、电、热、力学和几何性能。本文对石墨烯及其衍生物、多孔炭片、炭布材料等二维碳质材料的制备进行了综述,并且概述了二维碳质材料在污染物吸附、检测和传感、锂离子电池、电容器、催化等领域中的应用,讨论了其发展中的挑战和展望。

新型二维碳材料net-Y光学性质的第一性原理研究

对于新型二维碳材料net-Y光学性质进行研究,针对其第一性原理中的光学性质、介电函数、反射折射、吸收性质等展开分析,研究表明,与其他波段光相比,新型二维碳材料net-Y的紫外光驱的高吸光系数具有能量频率极低的特点,对于光反射没有很强的发射功能,整体光驱在极化学响应很强,因为本文对新型二维碳材料net-Y光学性质的第一性原理研究,重点是分析极化下单层新型二维碳材料net-Y对黄光的光折射响应。

二维碳化钼纳米材料的制备及其析氢催化性能研究

电解水制氢是目前重要的制氢技术之一,而经济、高效的析氢反应催化剂是这一技术实现工业化的关键之一。简要综述了近3年来二维(2D)碳化钼的主要制备方法及其对电催化性能的影响,并分析了现有制备方法的优势和不足,展望了新型二维碳化钼作为析氢催化材料在电解水中的应用前景。

二维碳化钛/多孔碳纤维的制备及性能研究

以聚丙烯腈(PAN)为碳源,聚苯乙烯微球为造孔剂,采用静电纺丝法合成二维碳化钛/PAN复合纤维(MXene/PANFibers),通过焙烧处理后得到二维碳化钛/多孔碳纤维(Ti_(3)C_(2)T_(x)/PCNF)复合材料。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、比表面分析仪及电化学工作站等对其进行微观结构表征和电化学性能测试。结果表明:Ti_(3)C_(2)T_(x)/PCNF复合材料的比表面积为294 m^(2)·g^(-1),孔径分布集中在50~100 nm之间,少层Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米薄片锚定在碳纤维中;Ti_(3)C_(2)T_(x)/PCNF作为电极材料具有优异的电化学性能,在1 A·g^(-1)的电流密度下比容量为292 F·g^(-1),当电流密度升至10 A·g^(-1)时其比容量仍高达169 F·g^(-1),这主要得益于复合多孔碳纤维具有优良的电化学阻抗特性。因此,二维碳化钛/多孔碳纤维(Ti_(3)C_(2)T_(x)/PCNF)复合材料在过滤、吸波以及催化等方面具有极大的发展潜力。

钠原子在二维碳材料上的吸附、迁移和存储

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究碱金属钠原子在二维碳材料M-石墨烯上的吸附、迁移和存储.计算结果表明,钠原子在M-石墨烯上吸附的最佳位点为M-石墨烯的7环中心,M-石墨烯具有迁移势垒低、存储容量大、平均开路电压值低的特性.因此,M-石墨烯可作为钠电池的负极材料.

粉煤灰高性能混凝土二维碳化性能研究

通过粉煤灰高性能混凝土碳化深度值测试,系统研究了粉煤灰掺量、水胶比、养护龄期等对粉煤灰混凝土二维碳化深度的影响,同时对比分析了粉煤灰混凝土一维和二维碳化行为。研究表明:混凝土二维碳化深度值随着粉煤灰掺量的增加而增加;水胶比越大,混凝土的二维碳化深度值越大;混凝土养护龄期越长,粉煤灰混凝土的碳化深度值越小,碳化龄期为3d、120d时,养护龄期为28d的混凝土碳化深度分别是养护龄期为90d的1.64倍和1.17倍。

二维NiFe-N_(x)-C催化剂的制备及电催化二氧化碳还原性能研究

为降低碳基催化剂Ni-N位点上CO_(2)的活化能垒,并解决Fe-N位点上的CO中毒问题,以NaCl为模板,采用限制溶剂生长和热解法合成了具有NiFe-Nx双活性位点的超薄二维碳基催化剂(ZNF-900)。结果显示:ZNF-900具有超高的电催化CO_(2)还原生成CO的选择性(FECO>97%)和电流密度(j_(CO)=37.3 mA·cm^(-2))。通过XPS、Raman等表征和EIS、Tafel斜率等电化学分析方法,证明Ni和Fe之间存在协同促进作用,从而促进了催化剂表面CO_(2)分子的吸附和CO产物的脱附。

二维过渡金属碳/氮化物在肿瘤治疗中的应用

二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)具有优异的光热转换性能,丰富的表面基团,良好的生物相容性、亲水性和粒径可调性,这使得应用MXenes作为肿瘤诊疗过程中的治疗剂和造影剂具有巨大潜力。本文综述了基于MXenes的肿瘤单一治疗和联合治疗的相关研究,同时介绍了MXenes在肿瘤主动靶向治疗领域的研究,最后阐述了目前MXenes在制备和肿瘤治疗研究中存在的挑战和对未来的展望。

熔盐法制备新型二维层状金属碳/氮化物(MXene)的研究进展

二维金属碳氮化物(MXene)是由过渡金属元素(铝、钛、铌、钼等)和X元素(碳、氮)组成的一种新型二维材料,在能源存储与转换、电磁屏蔽、传感器、催化等领域具有广泛的应用前景。其中,过渡金属M、X元素组合、表面官能团Tx元素种类调控是影响MXene结构和物理化学性质的关键,开发元素组合可调控的合成方法是MXene族材料制备和应用的热点和难点。熔盐合成法是制备MXene的方法之一,利用熔盐介质无水无氧、富含阴阳离子、弱溶剂化、电化学窗口宽等诸多特性,可以合成一些常规水溶液中无法获得的特殊组成和结构的MXene材料,这大大拓展了该材料的应用范围。本文综述了高温熔盐作为氧化刻蚀剂或溶剂制备新型MXene材料的最新研究进展,并讨论了不同共晶盐、反应物和反应条件调控MAX和MXene材料结构的影响机制。同时,对熔盐法未来的发展方向和面临的主要挑战也进行了展望。

粉煤灰混凝土二维、三维碳化深度的预测

通过快速碳化试验,研究了不同粉煤灰掺量(0%,20%,40%,60%)下高性能混凝土一维、二维和三维碳化深度;定义了二维和三维碳化的交互系数;分析了二氧化碳扩散时间依赖性系数n和二维、三维交互系数K;推导了包含n和K的二维和三维碳化数学模型.实验表明,混凝土的二维、三维碳化具有一个明显的交互作用;交互系数服从经时衰减函数;通过傅立叶级数展开多维扩散交互系数,可求解基于Fick第一扩散定律的二维和三维碳化寿命预测的数学模型.通过对苏通大桥箱梁部位结构混凝土寿命进行预测,其一维、二维和三维预测寿命分别为1 595年、882年和758年,二维和三维碳化寿命明显降低.

混凝土二维、三维碳化的研究

研究了不同水灰比(0.3、0.3 5和0.4),不同粉煤灰掺量(0,1 5%,2 0%,4 0%,6 0%)下混凝土二维和三维碳化深度;建立了二维和三维碳化的测试方法;提出了二维和三维碳化的数学模型。试验表明,混凝土的二维、三维碳化深度和一维碳化相似,也服从时间t的指数函数;水灰比对二维碳化的影响最大,一维其次,三维最小;粉煤灰掺量小于15%时,其对三维的影响最大,二维其次,一维最小;粉煤灰掺量大于15%时,掺量对二维、三维碳化的影响和一维碳化影响相近。混凝土二维和三维碳化研究对混凝土结构耐久性和寿命预测具有现实意义。

粉煤灰混凝土二维、三维碳化及其叠加系数的研究

通过研究不同粉煤灰掺量(0%、15%、20%、40%、60%)下高性能混凝土的二维和三维碳化深度,建立二维和三维碳化的测试方法,提出二维和三维碳化的数学模型,定义二维和三维碳化的叠加效应系数,并给出二维和三维叠加效应系数的数学公式。试验表明,混凝土的二维、三维碳化与一维碳化相似,也是服从时间的指数函数,同时具有明显的叠加效应;早期碳化时,二维叠加系数能到4.0以上,三维叠加系数能到6.0以上;碳化至28d(相当于自然碳化50年)时,二维叠加系数能到2.0以上,三维叠加系数能到4.0以上;叠加系数服从经时衰减函数。

荷载作用下粉煤灰混凝土一维、二维碳化研究

对不同粉煤灰掺量(0%,20%,40%,60%)、不同应力比(0.20,0.35,0.50,0.65,0.80)下高性能混凝土一维和二维碳化规律展开研究;建立了荷载作用下二维碳化测试方法;定义了二维碳化交互系数;研究了不同应力比对交互系数的影响规律。试验表明:一维、二维碳化深度随着应力比的提高而增加,碳化28 d时(相当于自然碳化50 a),应力比为0.8时的一维、二维碳化深度分别是应力比为0时的1.61倍、1.39倍;同时,碳化深度服从应力比的指数函数关系;混凝土二维碳化具有显著的交互作用,荷载作用下的二维交互系数明显小于不受力时的交互系数,并且随着应力比的增加,其数值有变小的趋势。混凝土加载状态下的一维和二维碳化研究对混凝土结构耐久性和寿命预测具有现实意义。

径向基神经网络在粉煤灰混凝土二维和三维碳化分析中的应用

研究了不同粉煤灰掺量(0%,15%,40%,60%)、不同水灰比(0.3,0.35,0.4)、不同强度等级下(C30～C50)高性能混凝土二维和三维碳化深度;应用多因子输入向量的径向基神经网络(RBF)进行二维和三维碳化深度的预测。试验表明,采用多因子输入向量的径向基神经网络能够在试验样本数量较少的情况下建立高效准确的预测网络,可以较好地预测混凝土的碳化深度,其二维和三维碳化深度预测精度比一维精度高,其一维,二维和三维碳化深度的预测值和试测值相对误差分别为10.9%,5.6%,7.1%。混凝土二维和三维碳化研究对混凝土结构耐久性和寿命预测具有现实意义。

二维碳/碳复合材料力学性能影响因素的研究现状

二维碳/碳复合材料以其优秀的力学性能和热物理性能,在火箭发动机喷管、航天飞行器热防护结构等领域得到广泛应用。针对二维碳/碳复合材料的服役工况需求,国内外研究主要集焦于二维碳/碳复合材料的力学性能及其影响因素,包括碳纤维、碳基体、纤维/基体界面及致密工艺等方面。本文综述了二维碳/碳复合材料力学性能影响因素的研究现状,拟为进一步优化二维碳/碳复合材料力学性能提供参考。