丙烯腈-衣康酸共聚物接枝聚乙二醇固-固相变材料的制备及表征

将衣康酸与丙烯腈共聚,构建具有双端羧基活性点的聚合物骨架,以二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)为桥基,将聚乙二醇(PEG)接枝到聚合物骨架上,制备了丙烯腈-衣康酸共聚物接枝聚乙二醇(AIPCMs).采用红外光谱、差示扫描量热、X射线衍射、偏光显微镜、热失重及水静态接触角等方法研究了其结构、相变潜热性能、结晶性能、结晶形态、热稳定性及亲水性.结果表明,合成的AIPCMs具有固-固相变特性及优异的热储能性能,相变潜热达到70.5 J/g.化学接枝改变了AIPCMs中PEG的结晶结构及结晶形态.AIPCMs的热稳定性优异,初始分解温度达289℃,并且其亲水性较好,接触角最小可达33.71°.

电催化氧气析出贵金属催化剂的研究进展

发展高效电催化氧气析出催化剂对推动能量储存与转换技术的商业化具有至关重要的作用。目前贵金属催化剂具有最好的电催化氧气析出反应(OER)催化性能,具有巨大的研究价值和应用潜力。本文首先简要介绍了电催化OER过程,然后综述了近年用于OER的基于Ir和Ru等贵金属催化剂的研究进展,重点讨论了这些贵金属催化剂的合成方法、结构特性、OER催化性能以及它们的结构与性能之间的关系。Ru基贵金属催化剂虽具有较好的OER催化活性,但其稳定性欠佳;Ir基贵金属催化剂虽具有较好的稳定性,但其OER催化活性相对较差。过渡金属原子(Fe、Co、Ni等)的掺杂不仅可以提高这两类贵金属基催化剂的OER催化性能,还可以降低催化剂中贵金属的含量,从而降低催化剂成本。材料、化学和催化等学科的发展,合成技术的不断创新以及对OER催化机理逐渐深入的认识必将大大促进高效、低成本贵金属OER催化剂的实用化进程。

MXene量子点(Ti_(3)C_(2)):性质、合成及其在能源领域的应用

随着化石燃料的日益枯竭,能源危机成为社会可持续发展所面临的主要难题和巨大挑战.因此,开发一种能够实现高能量转换、具备高储存效率的先进材料显得尤为迫切.MXene量子点,一种由二维过渡金属(MXene)衍生而来的新兴材料,因具有丰富的活性边缘原子、较好的导电性和出色的光学特性而成为能源储存与转换领域的研究热点.一般而言,当MXene的横向尺寸小于10 nm时,将这种半导体纳米结构命名为MXene量子点.MXene量子点具有诸多优异的性质,其不仅保留有二维MXene的固有特性,同时强大的尺寸效应和量子限制效应还赋予了其更多独特的性能,例如更强的光吸收能力、更好的导电性及生物相容性等,从而使得MXene量子点在光催化、检测、储能、生物医学等领域表现出巨大应用潜力.本文综述了有关MXene量子点在能源相关领域应用的最新研究进展,包括:(1)MXene量子点在结构、电学和光学方面的基本特性;(2)MXene量子点的制备方法,如水热/溶剂热法、熔融盐法、声微流体法、直接超声法等,并给出了各方法的机理、制备步骤(包括具体参数)及优缺点;(3)MXene量子点与二维MXene在不同方面的比较:包括官能团、光吸收能力、能带结构、稳定性以及辅助增强光催化机理等.重点介绍了MXene量子点在能源储存与转换领域中的应用,包括光催化(光催化分解水产氢、光催化CO_(2)还原、光催化固氮)、电池和超级电容器,同时深入探究了MXene量子点在这些应用中发挥的关键作用.分析了MXene量子点基材料在能源储存与转换领域面临的问题和挑战,并对未来发展趋势进行了展望,主要观点包括:(1)目前,MXene量子点的制备主要通过传统的化学法制备,即用强腐蚀性的酸性溶液(氢氟酸或氢氟酸替代物)刻蚀,而关于新型物理法或者无氟制备方法的研究较少,需要进一步拓展;(2)MXene量子点的磁性、化学发光以及透明光学特性等基本性质仍处于理论预测阶段,需采用更先进仪器设备及实验对其进行更深入的研究;(3)引入新的改性策略如核壳结构、等离子体共振效应,单原子催化、缺陷调控等来提高MXene量子点基光催化剂的催化性能,是未来MXene量子点基复合催化剂的发展方向.

自支撑LDH/rGO复合薄膜的制备及其超电容性能

以氨水为碱源,在二维纳米材料氧化石墨烯(GO)两侧原位垂直生长CoAl-LDH(LDH为层状双金属氢氧化物)纳米阵列,制备了三明治结构的LDH/GO复合材料,采用XRD、SEM、TEM、AFM、拉曼光谱、XPS对其结构进行了表征。进一步利用真空抽滤技术制备了LDH/GO自支撑薄膜,经水合肼蒸气还原后,获得了LDH/rGO(rGO为还原氧化石墨烯)复合薄膜电极材料,并研究了它的超电容性能。实验结果表明,LDH能发生可逆氧化还原反应,电化学活性较高,可为电化学反应提供大量的活性位点;rGO的导电性较好,有助于实现快速的大电流充放电;三明治结构具有较大的比表面积及丰富的孔道结构,显著提高了活性组分的利用率。二者复合有利于发挥组分间的协同效应,显著提高材料的超电容性能。与rGO相比,LDH/rGO的充放电性能明显提升,当电流密度为1A/g时,比电容为340F/g。