富磷金属磷化物电催化性能的研究进展

近年来,电催化分解水技术越来越得到广泛关注。提高速率的关键是要找到高效的电催化剂,其中过渡金属磷化物表现出优秀的催化活性和长期稳定性。富磷化合物具有催化活性较大但导电性较差的特点,在实际应用中可合理调控磷化物的电子结构,以获得导电性、催化效能俱佳的电催化剂。综述了近年来电解水析氢的研究进展,重点集中在富磷金属磷化物的研究上,阐述了其合成方法与微结构调控策略,及其在当前电催化材料研究领域面临的挑战和未来的发展前景。

铝化物涂层拓扑密排相的研究进展

铝化物涂层因其良好的抗高温氧化能力而被应用于航机和燃机叶片的高温防护。在涂层制备与服役过程中,涂层与基体元素互扩散,使基体的相结构发生转变,导致在涂层/基体界面形成互扩散区(IDZ),并析出富含Re、W、Cr、Mo等元素的细小拓扑密排相(TCP相)。TCP相的析出导致固溶强化效果减弱,同时作为一种脆性相促进了裂纹的产生,此外,互扩散区的形成减小了基体的承载面积,导致基体的高温蠕变性能下降。针对涂层TCP相的析出及IDZ的形成机理进行了介绍,分析了TCP相的类型(σ相、μ相、P相)、特点及对基体性能的危害。添加铂族改性元素和预沉积Ni层是抑制TCP相析出的主要方法,添加改性元素可以增大固溶元素的固溶度,并抑制TCP相的生长和成核,而预沉积Ni层可以减小固溶强化元素的扩散。最后,展望了未来可通过添加多元改性元素或元素改性与预沉积Ni相结合的方法来抑制铝化物涂层TCP相的析出。

金属硒化物储能机理及其在锂离子电容器中的应用

锂离子电容器(lithium-ion capacitors,LICs)是一种兼具锂离子电池和双电层电容器优点的新型功率型储能器件。然而,电池型负极的缓慢电化学动力学性能限制LICs的应用。金属硒化物因其良好的导电性、快速的反应动力学和高理论比容量等优点备受关注。本文对金属硒化物的分类、结构和性质进行系统介绍,并重点讨论插层机制、转化机制和合金化机制的三种储能机制。最后,分析结构调控、碳材料协同和双金属硒化物构筑等改性方案对电化学性能的影响,并介绍由以上三种改性方法制备的结构稳定和高离子/电子传输能力的金属硒化物材料在锂离子电容器中的应用。

Inconel 718高温合金表面铝化物涂层的制备及其形成机制

Inconel 718高温合金表面制备的铝化物涂层的组织结构及其形成机理,是提高该高温合金抗高温氧化和耐腐蚀性能的关键。采用化学气相沉积法在高温合金Inconel 718表面制备了铝化物涂层,通过结合使用材料热力学模拟软件JMatPro、X射线衍射仪、X射线能谱仪和扫描电子显微镜等表征手段,详细研究了铝化物涂层的微观组织结构。研究结果表明:在1 050℃温度条件下,经过1.5 h反应,Inconel 718表面生成了双层结构的铝化物涂层,其外层厚度为14.1μm,主要由β-NiAl相组成,内层厚度为5.9μm,由σ相和Laves相组成;外层的β-NiAl相形成是由Inconel 718高温合金中的Ni元素外扩散至表面后,与环境中的卤化铝反应而生成的;大量的Ni元素外扩散导致高温合金中的γ-Ni相减少,当高温合金中Ni元素的含量(原子分数)减少至49%时γ-Ni相中开始析出Laves相,当Ni元素的含量减少至40%时σ相也开始析出,当Ni元素的含量最终降至9%时Inconel 718高温合金完全转变成由σ相和Laves相组成的铝化物内层。研究结果深入揭示了涂层形成的机理,为优化铝化物涂层制备工艺提供了重要的理论基础。同时,对于Inconel718高温合金的高温稳定性和腐蚀性能的提升具有实际应用价值。

过渡金属碲化物XTe_(2)(X=Ti,Zr,Hf,V)高压下力学性质的密度泛函研究

本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了过渡金属碲化物XTe_(2)(X=Ti,Zr,Hf,V)的力学性质.声子色散曲线和弹性常数的计算结果表明,4种材料在大气压下是稳定的.弹性性质的计算表明,增加压力可以显著提高这些材料的抗压缩能力和延展性.4种材料的各向异性指数均大于零,表明这些材料都是各向异性的.同时,我们预测Zr Te_(2)和VTe_(2)材料在20 GPa内会发生结构相变.

元素改性铝化物涂层研究进展

铝化物涂层在高温环境中服役时形成Al_(2)O_(3)膜,从而有效地提高了部件的抗高温氧化和耐热腐蚀性能,延长了部件服役寿命,因此其成为燃气轮机热端部件的重要热防护涂层。然而,单一铝化物涂层在服役时易出现富铝态的β-NiAl相向贫铝态的γ-Ni_(3)Al相的相变,使涂层中的Al含量降低,导致涂层难以持续形成致密Al_(2)O_(3)膜。对利用元素改性(如Si、Cr、Co、Pt、Pd和稀土)提高铝化物涂层的抗高温氧化和耐热腐蚀性能进行了概述,指出Pt元素能同时促进Al元素氧化成致密的Al_(2)O_(3)膜和提高氧化膜的抗剥落能力,对铝化物涂层的高温性能改性效果最好;基于单元素改性效果,发展了多种元素(二元和三元)共改性铝化物涂层,以Pt与阻碍涂层与基体间元素扩散的元素或抑制相变元素的共同改性能更有效提高铝化物涂层的性能;最后,未来改性铝化物涂层的发展趋势可能是Pt与稀土或其他元素更高元共改性(四元或五元)。

钠离子电池过渡金属硒化物负极材料的研究进展

钠离子电池(SIBs)因其原材料来源丰富,在大规模储能领域具有较强的竞争力,有望成为锂离子电池的重要补充。负极材料是制约钠离子电池发展的关键问题。在众多的钠离子电池负极材料中,过渡金属硒化物(TMSs)有着高理论容量、低成本和环境友好的优点,被认为是有希望的候选材料。首先,阐明了TMSs的钠储存机制。然后,阐述了TMSs目前存在的首次库仑效率低、体积膨胀大、导电性差和多硒化物穿梭效应等问题。随后,讨论了相应的改进策略,并详细介绍了TMSs在纳米结构设计、碳包覆、构建异质结和其他方面的最新研究进展。最后,进行了对TMSs的总结和展望。

碲化物核壳结构的构建及其热电应用的研究进展

热电材料可以实现热能和电能的直接转换,在余热发电和固态制冷领域表现出极大的应用前景。由于电-声耦合作用,热电材料的综合性能难以得到进一步提升。理论预测及实验研究均证明合理的异质核壳结构能实现电-声作用的解耦,是提升热电材料性能的一种常用策略。本文以碲化物热电材料为例,综述其核壳结构的构建方法及对PbTe、Bi2Te3等材料热电性能的影响,并对利用核壳结构实现新型热电材料的开发进行了展望。

基于网络药理学与分子对接探讨硒化物对肺炎的影响及作用机制

利用网络药理学及分子对接技术分析硒化物对肺炎的作用靶点及机制。运用Pubchem、Swiss Target Prediction等数据库筛选常见硒化物及其靶点,再通过GeneCards、TTD数据库获取肺炎相关靶点,两者交集获得共同靶点;利用String数据库获得蛋白质相互作用网络图,得到各靶点相互作用关系并获得关键靶点;通过Metascape数据库对关键靶点进行GO和KEGG通路富集分析,并运用Cytoscape作互作网络图;最后运用AutoDock Vina进行分子对接验证。结果显示:筛选出常见硒化物所得常见硒化物32个,硒化物与肺炎共同靶点79个;经拓扑学分析以及GO与KEGG通路富集分析,最终筛选得到2-甲氧基-2-苯基丙基(苯基)硒、(4-乙酰氨基苯基)二羟基硒和硒-丙基硒代半胱氨酸(PSC)三个关键硒化物和STAT3、SRC、PTGS2、MAPK3四个核心靶点,并揭示其通过抑制STAT3、PI3K/Akt、MAPK等信号通路来作用于肺炎。分子对接结果显示结合效果良好,说明硒化物具有一定治疗肺炎的作用,为进一步探究硒化物治疗肺炎的作用机制奠定了理论基础。

镍基镁渣催化剂对生物质焦油模化物催化重整特性实验研究

采用湿浸渍法制备Ni/γ-Al_(2)O_(3)和Ni/MS(magnesium slag)催化剂,选择糠醛、甲苯、萘、芘作为生物质焦油的模化物,研究不同镍基催化剂对四类焦油模化物在固定床反应器内进行催化重整的重整特性。结果表明,Ni/MS催化剂在催化所有模化物的重整反应时,气相碳转化率和气体产率均明显高于Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化剂。当水分子物质的量与碳原子物质的量之比为1.5时,糠醛的气相碳转化率达到最高值86.54%。X射线衍射(XRD)结果表明,Ni/MS催化剂上存在的多种固溶体(NiO-Fe_(2)O_(3)、NiO-MgO)形成了多种活性位点。

CVD法制备Inconel 718高温合金表面铝化物涂层高温氧化行为研究

Inconel 718高温合金是燃气轮机和航空发动机热端部件的关键核心材料,其表面通常制备有铝化物涂层,起到提高抗氧化和热腐蚀性能的作用。理解铝化物涂层的高温氧化行为,是提高部件抗高温氧化能力的关键。采用化学气相沉积(CVD)技术,在Inconel 718高温合金表面制备了铝化物涂层,在大气环境、950℃条件下开展了恒温氧化测试,采用扫描电子显微镜、X射线衍射和X射线能谱等手段,研究了其高温氧化行为,并与Inconel 718高温合金进行对比。结果表明:Inconel 718高温合金表面制备的CVD铝化物涂层,其表面粗糙,具有双层结构。外层为富含Ni和Al元素的β-NiAl层,平均厚度为14.1μm,内层为富含Fe和Cr元素的σ相与富含Nb、Mo和Fe元素的Laves相共存的互扩散层,平均厚度为5.9μm。恒温氧化后,Inconel 718高温合金表面氧化生成了Cr_(2)O_(3)膜,而CVD铝化物涂层表面氧化生成了α-Al_(2)O_(3)膜。Cr_(2)O_(3)膜和α-Al_(2)O_(3)膜的生长都遵循抛物线型生长规律,Cr_(2)O_(3)膜的生长速率常数为0.86μm·h^(-1/2),α-Al_(2)O_(3)膜的生长速率常数为0.15μm·h^(-1/2)。此外,观察发现Inconel 718高温合金发生了内氧化,而CVD铝化物涂层未出现内氧化,两者氧化行为差异的原因在于CVD铝化物涂层中的β-NiAl相,其氧化生成均匀、连续、致密的α-Al_(2)O_(3)膜,阻止了内部金属发生进一步氧化。本研究揭示了Inconel 718高温合金和CVD铝化物涂层的抗高温氧化作用机理,为Inconel 718高温合金用高抗氧化性CVD铝化物涂层的制备及应用提供了技术支撑。

IN718高温合金表面Si改性铝化物涂层1000℃的氧化行为和微观组织演变

涡轮叶片的使用温度升高将严重降低镍基高温合金IN718的力学性能,高温合金表面需要制备抗氧化涂层来抵抗高温氧化和腐蚀的危害。本文系统研究了简单和Si改性铝化物涂层在1000℃下氧化200 h的微观结构演变。由于尖晶石NiCr_(2)O_(4)相和挥发性Cr_(3)O相的形成,IN718高温合金经氧化后发生严重剥落和失效。对于简单铝化物涂层,稳定的α-Al_(2)O_(3)氧化膜显著提高了抗氧化性,在氧化100~200 h时仅增重0.1 mg/cm^(2)。Si改性铝化物涂层由于外部涂层中存在Cr_(9.1)Si_(0.9)相并具有最大晶粒尺寸,表面快速形成了稳定的SiO_(2)氧化膜,产生较好的保护作用,内部形成的Al_(2)O_(3)氧化物与涂层形成钉扎效应,有效地防止氧化膜分层。Ni_(3)Si相的形成和生长产生了微裂纹,导致在氧化100~200 h时其增重率超过简单铝化物涂层,表明有效调节硅含量对于延长涡轮叶片的使用寿命至关重要。

Co-Pt改性铝化物涂层的氧化行为

[目的]铝化物涂层的抗氧化性能及高温服役性能亟待提高。[方法]采用电镀和高温气相渗铝的方法,在镍基单晶高温合金表面制备了Co改性铝化物(NiCoAl)涂层、Pt改性铝化物(NiPtAl)涂层和Co/Pt共改性铝化物(NiCoPtAl)涂层,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)研究了3种涂层在1 100℃下恒温氧化过程中的氧化行为及组织结构演变,探究Co的添加对铝化物涂层抗氧化性能及涂层/基体界面组织结构演变的影响。[结果]恒温氧化300 h后,NiCoAl涂层表现出最差的抗氧化性能,NiCoPtAl涂层和NiPtAl涂层的抗氧化性能则更优,它们的单位面积质量依次增大了0.426 26、0.342 53和0.296 01 mg/cm^(2)。NiCoPtAl涂层试样互扩散区和二次反应区中的析出相较其他两种涂层少。[结论]适量Co的添加对铝化物涂层表面氧化层的形成有促进作用。在Co和Pt的协同作用下,铝化物涂层/单晶界面组织的稳定性更好。

金属硒化物负极材料在钠离子电池中的应用

随着人们环境保护意识的日益增强和能源危机的不断加剧,环保、可持续性的可再生能源已引起人们广泛的关注。钠与锂是同主族元素,具有相似的物理、化学性质,并且钠的自然储量丰富、价格低廉。因此钠离子电池(sodium-ion batteries,SIBs)得到了广泛关注,已迅速发展成为锂离子电池(lithium-ion batteries,LIBs)最有效的替代品。作为SIBs负极材料的金属硒化物(MSe_(x))比其他金属化合物表现出了更高的理论容量,在SIBs中显示出良好的电化学性能。然而,在电池充放电循环过程中,MSe_(x)会出现体积变化巨大、结构粉碎、“穿梭效应”等一系列问题。这些问题都限制了MSe_(x)在SIBs中的进一步发展与应用。该研究从储钠机制的角度出发,对不同反应类型的MSe_(x)负极材料在SIBs中的研究现状进行了综述,详述了不同改性策略对其电化学性能的影响,并对MSe_(x)负极材料在SIBs中面临的挑战及其未来发展进行了总结与展望。

基于可视化物联网的大型医疗设备运行可靠性预测平台研究

针对医疗设备可靠性在临床实践中的问题,开发了一个基于物联网和可视化技术的大型医疗设备运行可靠性预测平台。首先引入可视化物联网仿真建模技术,利用传感器集群实时获取大型医疗设备运行多维状态数据,形成大型医疗设备运行可靠性核心要素样本集;然后对大型医疗设备运行可靠性核心要素样本集进行池化处理,构建融合前置训练集和后置测试集的可靠性核心要素样本特征数据池;最后利用深度卷积神经网络DCNN对特征数据池进行特征辨识,构建时间正序下的大型医疗设备运行可靠性核心要素样本集精准预测机制。选取某三甲医院核磁共振成像设备为案例分析载体,对平台进行了临床应用实践验证,结果表明,该平台有效地满足了大型医疗设备运行可靠性预测的智慧化改造需求,显著优化了预测的智慧可控感知机制,且平台的核心参数符合临床实践的标准要求。

三种铝化物添加剂对预焙阳极耐氧化性能的研究

为提高预焙阳极耐氧化性能,在黏结剂煤沥青中加入不同比例的Al_(2)O_(3)、AlX和AlF_(3)三种铝化物添加剂制备预焙阳极试样。采用氧化度表征预焙阳极耐氧化性能,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了预焙阳极的微观形貌。结果表明:添加5%(占沥青质量百分比)AlX煤沥青制备的预焙阳极试样B3经900℃高温处理后其氧化度值为16.9%,比不含添加剂制备的预焙阳极的氧化度值降低了7.6%。加入添加剂可提高煤沥青析焦量,并在煤沥青炭化成焦过程中,添加剂与煤沥青焦紧密吸附,改善煤沥青热解缩聚炭化过程,从而提高沥青焦的耐氧化性能,使沥青焦与煅烧石油焦活性趋于一致,提高预焙阳极耐氧化性能,同时保证了添加的耐氧化剂不会污染铝电解槽。

过渡金属碲化物(TMTs)电解水催化剂的应用与研究进展

可再生能源驱动的电化学水分解,已被认为是一种可持续和环保的生产绿氢的方式,是交通运输部门和难以减排的行业脱碳的重要载体,能够为实现全球碳中和做出贡献。为了大规模部署水电解槽,开发高效耐用的电催化剂至关重要。过渡金属碲化物(TMTs)具有成本低、稳定性好、过电位低、电子相互作用强、导电性好、活性位点多等优点,是在析氢反应(HER)和析氧反应(OER)中,传统铂族金属的有希望的替代品,已成为极具发展前景的电催化剂。本文综述了基于TMTs的HER和OER催化剂的最新研究进展,重点介绍了异质结构、掺杂、纳米结构工程等用于提高催化剂性能的各种策略,展望了未来基于TMTs催化剂的研究方向。

油脂乙氧基化物中二噁烷副产物的脱除工艺研究

通过加水共沸蒸发的方式对油脂乙氧基化物NOE产品中的二噁烷进行了脱除。考察了起始真空度和持续时间、温度、加水量、分次加水等工艺条件对脱除过程物料状态和脱除效果的影响。结果表明:加水量3.0%,脱除温度85℃,起始阶段控制真空度为75 kPa,持续15 min,后将真空提高到98 kPa,持续15 min,可将NOE的二噁烷含量从391 ppm脱除至26 ppm;若将3.0%的加水量分成2次加入(每次加水量1.5%)或3次加入(每次加水量1.0%)进行分次脱除,可进一步降低二噁烷的残留量,分别至15 ppm和8 ppm。

复合无机金属层状杂化物的溶剂热合成及性质研究

本研究通过溶液热方法合成了ZnFe层状水滑石类材料(Hydrotalcite-like anionic clays,简称ZnFe-Hlac),并将其对水中氟离子(F-)的吸附性能进行了深入研究。单因素实验结果表明,适度的热处理能够显著增强样品的吸附效能,然而,过高的煅烧温度却可能损害水滑石层状结构的完整性。在本项研究中,确定180℃为制备层状双氢氧化物的最佳煅烧温度。吸附实验考察了初始氟离子浓度、吸附剂投加量、溶液pH值、共存干扰离子、吸附温度和时间等多种条件对吸附性能的影响。通过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对样品进行了详细的表征,并进一步分析了吸附动力学和等温吸附特性。结果表明,在12小时内,水中氟离子的吸附反应达到了平衡状态。吸附等温线数据与Freundlich模型吻合良好,而吸附动力学数据则符合二阶动力学模型,显示出优异的吸附性能和潜在的应用前景。

铝化物涂层的高温氧化和腐蚀机理研究进展

铝化物涂层被广泛应用于发动机热端部件(如涡轮叶片)的防护,然而在服役过程中,铝化物涂层极易发生高温氧化与热腐蚀,导致失效。针对铝化物涂层在高温环境中服役失效的问题,重点介绍了铝化物涂层的高温氧化与热腐蚀机理、影响铝化物涂层的高温氧化与热腐蚀的因素,以及包括添加Cr、Si、Pt、活性元素等改性元素和进行预氧化处理在内的提升铝化物涂层的抗氧化性与耐腐蚀性能的方法。最后,展望了铝化物涂层高温氧化与热腐蚀研究的未来。