碳基无金属电催化剂及其在氧还原与氧析出中的应用

2009年,N掺杂纳米管成为第1个应用于氧还原反应(ORR)的C-MFECs。除了ORR之外,C-MFECs对析氧反应(OER)等电催化现象也具有积极作用,并应用于许多领域,包括金属与空气燃料电池、水循环利用、可再生燃料电池、太阳能电池、燃料生产和化学药品以及清洁水等。化学反应通过存在的原子或结构缺陷(如原子或边角的缺口)来改变电子配置和(或)调校光线,从而影响光学特征。有些C-MFECs的性能甚至比贵金属、加工金属和/或混合使用的贵金属都要好。要将C-MFEC应用于实际研究,还需要展开更多的研究。本文系统论述了过去5年C-MFECs的最新研究成果,探讨了C-MFECs应用于能量转化与存储领域的可能性。

钛及钛合金表面金属电沉积的预处理问题

目前钛及钛合金在国民经济和国防工业上的应用越来越广泛,为了提高和改善其使用特性,需要对其进行表面处理。金属表面电沉积是最常用且比较有效的方法,通过金属表面电沉积就可以提高和改善其功能性、装饰性、耐蚀性以及与涂覆层的结合强度。金属电沉积的关键是预处理问题,而预处理的关键是在其表面形成适宜的"活性膜"。电沉积层的性质取决于电解液的组成以及温度、pH值、电流密度、电沉积时间等因素。

大气环境条件下复合材料与金属电偶腐蚀及控制方法研究

研究了碳纤维环氧复合材料与 3 0CrMnSiA钢、LF2防锈铝和TC4钛合金相互偶接时所产生的电偶腐蚀。测量了复合材料与金属在 3 .5%NaCl溶液中的开路电位 ,研究了在北京、青岛团岛和海南万宁等典型气候条件下 ,1,3 ,5年的大气暴露电偶腐蚀对金属力学性能的影响 ,结果表明 ,海南万宁的气候环境对复合材料与 3 0CrMnSiA的电偶腐蚀影响最为严重 ,对防止电偶腐蚀的方法进行了一定的讨论。

点阴极下金属电沉积过程枝晶二维生长的计算机模拟

将分形几何与电化学相结合,通过改进的DLA模型,使用计算机对金属在以点电极作为阴极进行电沉积时生成沉积产物的形貌进行了模拟,对不同离子沉积速度、沉积过程中不同阶段以及使用不同形状点阴极时生成沉积产物的形貌进行了比较,并从分形维数的角度对模拟结果之间存在的差异进行了比较、说明。

三乙醇胺在金属电沉积中的基本效应

用微分电容法、极谱法、原位表面增强拉曼光谱法和微盘电极法研究了碱性溶液中存在和不存在Ｚｎ^（２＋）、Ｃｄ^（２＋）、Ｃｕ^（２＋）、Ｎｉ^（２＋）、Ｆｅ^（３＋）和Ｓｎ^（４＋）等离子时三乙醇胺（ＴＥＬＡ）在电极／溶液界面上的电化学行为。结果表明，ＴＥＬＡ以平卧方式吸附，符合Ｆｒｕｍｋｉｎ吸附等温线。在碱性溶液中ＴＥＬＡ与Ｚｎ^（２＋）、Ｃｄ^（２＋）、Ｃｕ^（２＋）、Ｎｉ^（２＋）和Ｆｅ^（３＋）等离子生成具有表面活性的混合配体配合物，其吸附性较ＴＥＬＡ的强。ＴＥＬＡ不同程度地影响上述金属离子的电还原过程，根据实验结果提出ＴＥＬＡ对锌电沉积的阻化作用机制及其基本效应。

金属电致塑性效应的蚁群神经网络模型仿真

将BP、GA-BP和蚁群神经网络理论与算法应用于金属电致塑性效应研究,在对这些网络进行训练的基础上,建立材料的变形温度、变形速率与其屈服强度、抗拉强度和延伸率的数学模型。实验结果与计算结果比较接近,从而获得了一定的仿真效果。蚁群神经网络的预测结果与实验结果更加吻合。

金属电镀层内应力现场即时测量新技术的研究

采用微处理机和位移传感技术相结合,研制了DY—A型镀层应力测量仪,实现了金属电镀层内应力现场即时测量,并能自动处理数据,打印结果,绘制曲线。

基于可逆金属电沉积的光谱调控器件研究进展

可逆金属电沉积器件(reversible metal electrodeposition device,RMED)是一种新型电致变色器件,在可见光、红外等波段具有出色光谱调控能力,且具有结构简单、能耗低、多色态调控等独特优势,在智能窗、热管理、信息显示等领域展现出极大的应用潜力。近年来通过结构设计和电解质成分优化等措施实现了RMED性能提升,但仍存在开路稳定性差、循环寿命短、有效面积小等问题,严重阻碍RMED的发展应用。本文分别从光谱调控范围和性能优化提升的角度概括总结基于可逆金属电沉积的光谱调控器件研究进展。光谱调控范围主要包括可见光和红外波段。简要介绍不同金属沉积体系的RMED在可见光波段的发展现状,这也是目前研究最广泛的方向。重点讨论为实现其红外光谱调控所进行的电极创新。论述有关开路稳定性、循环稳定性等器件性能优化提升的研究方法。最后指出RMED仍面临着一些发展难题,未来可针对器件性能和理论机制等方面展开深入和系统研究。

金属电偶腐蚀影响因素研究综述

电偶腐蚀是局部腐蚀的一种且电偶腐蚀的出现会加速其他种类的局部腐蚀。本文由铜铝过渡线夹失效原因引入电偶腐蚀,着重介绍了电偶腐蚀的形成原理;阐述了具有不同金属电偶序的金属在发生电偶腐蚀时受哪些因素影响,同时本文也根据归纳的影响电偶腐蚀的因素,针对性的提出了避免或者防止电偶腐蚀发生的方法或者策略,以达到的更好地防控效果,避免因发生电化学腐蚀而带来的设备损坏、人员安全受损等事故的发生。

金属电迁移测试过程中的电介质击穿效应

金属互连电迁移有断路失效和短路失效两种常规失效模式,其中短路失效是由于发生了析出效应。目前对电迁移断路失效的研究较多,但是对于析出效应（短路失效）的研究较少。研究发现在金属电迁移析出效应监测过程中易产生两种电介质击穿效应,分别为在实验刚开始发生的瞬时电介质击穿（TZDB）效应和测试过程中产生的时间依赖性电介质击穿（TDDB）效应。此外,电介质层材料的介电常数值越高,其耐电介质击穿的能力越高。析出效应的监测电场强度的设定值应该同时考虑电介质层材料与测试结构的特性,监测电场强度的设定范围建议为0.15~0.24 MV/cm,以防止在析出效应监测过程中发生电介质击穿,混淆两种不同的失效机理,造成误判。

杂原子掺杂的碳基无金属电催化剂对氧还原和氧析出反应的性能研究

开发高活性、廉价和稳定的双功能氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)电催化剂取代贵金属铂(Pt)和二氧化钌(RuO_(2))催化剂用于高需求的可充电锌空气电池仍然是一个相当大的挑战。碳基材料具有良好的导电性以及物理化学性质的可调性,是作为ORR/OER电催化剂的有力候选者。在碳框架中掺杂杂原子可以诱导电荷再分配而调节碳的电子构型,从而改变材料的电化学性质,有效的提高ORR/OER活性,使其可与贵金属基催化剂相媲美。杂原子掺杂策略为碳基无金属电催化剂的发展提供了理论指导。

一种测量金属电爆炸过程中电导率的新方法

金属电导率是金属电爆炸过程中的重要参数,利用金属箔电爆炸驱动飞片原理设计了一种测量金属电爆炸过程中电导率随密度、比内能变化的方法,并采用实验数据计算得到了一条铜箔电爆炸过程中电导率随密度、比内能的变化关系曲线,结果反映了电导率随密度的剧烈变化.

自适应遗传BP神经网络模型对金属电致塑性效应的建模研究

本文利用一种自适应遗传BP神经网络模型具有自学习、自组织、自适应和非线性动态处理等特点对LY12铝合金的电致塑性效应进行了仿真来逼近实际的数学模型。采用遗传算法的迭代寻优能力对神经网络进行优化,再利用BP算法进行局部搜索得到最优解。本文把自适应遗传BP神经网络的训练分成两个部分:首先采用遗传算法迭代来获取优化后神经网络的初始权值;然后再用优化后的神经网络算法来训练后期数据,从而得到理想的网络模型。仿真的结果显示自适应遗传BP神经网络模型经过多次迭代寻优以后可以逼近真实的非线性模型。最后,根据实验所得的具体数据与训练所得结果进行比照和论证,其结果十分吻合。

金属纳米晶体电催化剂的电化学合成:原理、应用与挑战

金属纳米晶体催化剂由于其独特的电子性质,在电化学能源转化反应中表现出优异的催化性能。为了提升催化剂的活性和耐久性,需要精确调控其晶体结构和形貌。然而,传统的制备方法往往需要严苛的条件,如高温、高压和特定的有机物,以控制晶体的生成和生长过程。这限制了能够合成的金属基催化剂的种类,并导致清洗复杂和有机物残留的问题。电化学方法通过电化学响应获取体系过程信息,并可以通过调控参数来调节晶体的生长。特别是非水体系的电化学方法为活泼的过渡金属催化剂提供了可行的途径。然而,电化学方法自身对体系变化的敏感性使得从小面积电极制备催化剂扩展到电极级别的催化层制备面临挑战。这涉及许多机理和方法上的变化,对相关研究提出了较大的挑战。本文基于晶体生长机理,探讨了电化学制备金属晶体的可行性,并综述了电化学沉积制备纳米级金属电催化剂的研究。最后,对电化学制备纳米级金属晶体催化剂面临的挑战进行了分析,并提出了实现更广泛应用的建议。通过电化学方法制备金属纳米晶体催化剂在提高制备的可控性、减少有机物残留等方面具有潜在的优势,但也需要克服相关技术和方法上的难题,以实现其在能源转化等领域的应用。

碳基无金属纳米材料用于电催化合成小分子化学品

电催化是各种以化学品形式储存可再生电力能源技术的核心。目前,贵金属基催化剂广泛应用于提高电催化转化效率。然而,成本高、稳定性差等缺点严重阻碍了其在电合成和可持续能源器件中的大规模应用。碳基无金属催化剂(CMFCs)在提高催化性能方面展现出巨大潜力,且受到越来越多的关注。本文概述了用于电催化合成的CMFCs的最新研究进展,并讨论了其催化机理和设计策略。此外,简要总结了电催化合成过氧化氢、氨、氯以及各种碳基和氮基化合物的研究现状,并重点阐述了CMFCs目前面临的挑战和未来前景。

钛合金滤器异种金属接头密封及电绝缘问题研究

通过对钛合金滤器中异种金属接头安装部位的结构特点分析,根据异种金属电偶腐蚀原理,确定钛合金异种金属接头的电绝缘防护方案,经过分析目前主要有四种电绝缘防护方案,即表面氧化、陶瓷喷涂、非金属和非金属+表面氧化双重组合。通过对各种钛合金异种金属接头的电绝缘防护方案的原理结构分析,并通过各种电绝缘方案进行密性和电绝缘性能试验验证,发现表面氧化和陶瓷喷涂在经过多次拆装后,会出现电绝缘性能失效的情况;非金属方案的密封性能和电绝缘性能均满足使用要求;非金属+表面氧化双重组合采用双重电绝缘方案防护,提高了异种金属接头电绝缘性能的可靠性和使用寿命,为后续钛合金平肩接头的密封和电绝缘性能研究提供一定的经验积累。

碳基无金属氧还原电催化剂研究的新进展(英文)

以替代铂为目标的高性能廉价氧还原电催化剂的研究为当今科学前沿. 近年来人们发现, 掺杂的碳基纳米结构具有催化活性高、稳定性好、资源丰富、抗CO和抗甲醇能力强等优点, 是一种新型无金属氧还原电催化剂, 具有替代铂基催化剂的潜力. 本文结合作者课题组的最新研究成果, 简要综述了碳基无金属氧还原电催化剂研究的主要进展, 重点关注了富电子氮和缺电子硼单/共掺杂的碳纳米结构的氧还原催化性能及其与电子结构的关系, 展望了碳基无金属氧还原催化剂的发展策略与前景.