TiO_2形貌结构设计在染料敏化太阳能电池中的应用

染料敏化太阳能电池具有生产工艺简单、成本低廉、环境友好等优点,吸引了国内外研究者的广泛关注。综述了TiO2形貌结构设计在DSSC中应用的研究进展。根据光阳极TiO2薄膜层数总结了形貌结构设计的种类和制备方法,并分析了其对太阳能电池光电转换效率的影响。

钾离子电池锰基正极材料研究进展

化石能源枯竭促进规模储量需求的不断增加。钾离子电池因其成本低廉、元素丰度高、理论工作电压高以及电解液中K+卓越的传输动力学,将有望成商用锂离子电池的替代品。石墨作为钾离子电池负极展现出了优异的循环稳定性,因此,寻找与之相配的正极材料是钾离子电池面临的主要挑战。层状过渡金属氧化物因其结构稳定、合成过程简单及价格低廉等优点而被广泛研究。与以往对钾离子电池电极材料的综述不同,本文从锰基层状氧化物失效机理入手,结合各种改性方法,如阴、阳离子掺杂、形貌设计和调整截止电压等策略以提高电化学性能。最后,对未来钾离子电池领域的主要研究方向和热点进行了展望。

弛张筛筛面形貌对湿煤聚团筛分影响的研究

为设计出更高筛分效率的弛张筛,研究了筛面形貌对湿煤聚团筛分的影响。首先对筛面形貌进行参数化建模,然后利用有限元显示动力学分析了单颗粒与不同形貌筛面冲击碰撞下的应力大小,进而对形状参数进行优化。采用近似柔性化方法实现筛板的弛张运动,并在最优形状参数下利用EDEM-RecurDyn联合仿真模拟不同间隔参数筛板对湿煤聚团的筛分过程,分析了不同凸起间隔对筛上物颗粒数量,粘结键数量和筛分时间的影响。结果表明,改变筛面形貌有助于加大湿煤聚团的破碎程度,提高筛分效果。该结论可为弛张筛的设计及优化提供一定的理论基础。

ZnO基材料在光催化降解有机污染物中的应用

有机污染物是水污染问题的重要来源,其排放前的无害化处理十分必要。光催化降解具有反应条件温和、高效、适用范围广等优点,近年来受到研究人员的广泛关注。ZnO是一种廉价、稳定、无毒的半导体材料,是较为理想的光催化剂,但禁带宽度较大、光生载流子易复合等问题限制了其应用。通过对ZnO进行合理修饰可以有效提高其光吸收范围,促进光生载流子的分离,进而有利于更多关键中间氧化物种的形成,提升其光催化效率。从修饰方法的角度出发,从元素掺杂、形成异质结和形貌设计三个方面,对近年来ZnO基光催化剂的设计及其在光催化降解有机污染物方面的应用研究成果进行全面综述。

泡沫镍负载NiFe纳米颗粒修饰MoO2纳米片催化剂的制备及其电解水性能研究

氢是工业应用的重要原料,例如石油精炼、氨合成等[1]。在日益注重碳排放,节能减排的今天,迫切需要为高纯度的氢气生产开发可持续的、可扩展的无化石的途径[2]。本研究采用一步水热法在泡沫镍表面原位生成NiFe-LDH@NF,通过在H 25%/95%Ar气氛下还原得到NiFe修饰的MoO2纳米片(NiFe@MoO2/NF)。NiFe@MoO2/NF与其他样品对比由于具有最大的电化学活性面积,最小的阻抗,最多的微孔数量以及独特的Mo,Ni,Fe原子的协同作用使得Mo4+的电子能级红移,提高了催化剂与H的结合能,致使其在保留最好的电催化析氢反应活性前提下又具有最好的电催化析氧反应活性[3-6]。在小电流密度和大电流密度下都表现出最优的性能,析氢反应中η 10=17.6 mV,η 200=152 mV,在析氢反应中η 50=230 mV,η 200=260 mV,远超贵金属商业Pt C的η 10(HER)=30 mV和商业IrO2/TiO2的η 50(OER)=290 mV。

计算流体力学在膜过程传质优化中的研究进展

分别从膜组件、膜本身结构、膜过程操作条件、膜过程耦合4个方面的优化阐述了近期计算流体力学(CFD)在膜过程传质优化中的研究及应用进展。指出CFD模拟对料液隔网的形态研究和局限性改进显示出了优越性;在膜表面形貌及支撑层结构修饰与优化方面发挥了关键作用;对脉动流、两相流与机械振动的引入及其在流场、浓度场、温度场中的可视化研究也已相对成熟;此外,CFD模拟证明,将膜过程与其他动态分离过程相耦合也是提高膜表面剪切速率、增强传质与分离效率的有效途径。指出了目前大部分CFD模拟工作的准确性还不够、通过模型优化改善准确性时会不可避免地增加模拟计算的复杂性以及膜组件的设计研究与材料加工工艺还不很匹配等存在的问题,认为该领域未来的发展方向将集中在不同优化方式的耦合,以及利用新兴的检测技术与制备工艺弥补目前实验数据缺乏的弊端,得到更贴合实际的理论模型。

过渡金属磷化物用于电解水析氢反应的研究进展

近年来,随着社会的发展,传统化石能源消耗急剧增加,环境问题日益加剧,可再生清洁能源的开发迫在眉睫。电化学水分解法是公认为将电能转化为氢燃料的一种实用策略。因此,为了实现大规模制氢,开发低成本、资源丰富、高效且稳定的电催化剂至关重要。过渡金属磷化物具有价格低廉、资源丰富、化学稳定性等特点,被广泛应用于电催化析氢领域。本文总结了过渡金属磷化物用于电催化析氢的制备方法,且详细概述了从形貌设计、界面调控、材料复合3个方面,提高电解水析氢反应性能,并对其今后发展趋势以及面临的机遇和挑战进行展望。

基于结构调节碳材料的掺氮种类和含量及其超级电容器储能应用

碳材料是极具潜力的超级电容器电极材料,但是其容量较低。异质原子掺杂,尤其是氮掺杂,是大幅度提高碳材料电化学性能的有效方法。但是在碳材料中实现高含量的活性氮掺杂仍极具挑战。本研究通过Si–O–Si网络和氧化铝之间的相互作用成功调节碳材料的掺氮种类及其含量。除此之外,通过调节前驱体组成,碳材料的结构可以从珊瑚状转变为三维结构。在反应中,氧化物中的氧原子可以和碳材料中氮原子成键,氮原子不易逃离,从而实现高含量氮掺杂(5.29at%@1000℃)。另一方面,相互作用使碳材料孔体积增大(1.78 m^(3)·g^(-1))和孔径分布加宽(0.5~60 nm)。因此,获得的富氮掺杂碳材料具有302 F·g^(-1)@1 A·g^(-1)的高容量和177 F·g^(-1)@120 A·g^(-1)的杰出倍率性能。此独特的固氮方法是一种有潜力的制备高性能超级电容器电极材料的策略。

铁氧体吸波材料的研究进展

吸波材料既可减少电磁污染,又能达到军事装备隐身的目的,要求具有"薄、轻、宽、强"的特点。铁氧体吸波材料阻抗匹配较好,吸收强,研究早且使用多。但铁氧体吸波材料的密度大、吸收频带窄、热稳定性差的缺点限制了其应用。通过材料本身性质,设计微观形貌,原料用量以及与高分子材料等进行复合,可有效提高铁氧体吸波材料的综合性能。总结了改善铁氧体吸波材料性能的主要方法及近几年的研究进展,并展望了进一步的研究方向。

热解法制备MOF衍生多孔碳材料研究进展

纳米多孔碳材料因其丰富的空隙、大比表面积及易于设计等特点在工业上展现出巨大的应用潜力,而通过调控其组成结构以获得更优的性能并实现制备成本的控制一直是研究的重点.金属有机框架(MOFs)作为一种新型的晶态多孔材料,具有组成可调、结构多样、孔径可控等特点,在催化、能量储存和转化、气体储存、环境修复等诸多方面受到了广泛的关注.特别地,基于MOFs的结构与组成,MOFs被用作制备各种形式的纳米多孔碳材料以及新的多功能碳基复合材料的通用前体,与单个组件组装的复合材料相比,它往往表现出更优越的功能特性.本文综述了近年来采用MOFs热解的方法制备多孔碳材料的设计原理和策略,为获得高性能多孔碳及其复合材料提供借鉴并给出了未来的发展前景和挑战.

铁氧体及其复合吸波材料的研究进展

吸波材料既可减少电磁污染,又能达到军事装备隐身的目的,要求具有"薄、轻、宽、强"的特点。铁氧体吸波材料阻抗匹配较好,吸收强,研究早且使用多。但铁氧体吸波材料的密度大、吸收频带窄、热稳定性差的缺点限制了其应用。通过离子取代,设计微观形貌,与碳材料、高分子材料、MXene等进行复合,可有效提高铁氧体吸波材料的综合性能。本文总结了改善铁氧体吸波材料性能的主要方法及近几年的研究进展,并展望了进一步的研究方向。