Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3/PVDF复合材料电性能研究

采用直接沉淀法制备了顺电体钛酸锶钡(Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3)纳米粉体,用钛酸酯偶联剂将Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3纳米粉体改性后与聚偏氟乙烯(PVDF)进行物理共混制备Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3/PVDF复合材料薄膜。XRD图谱分析表明,Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3粉体晶相皆为立方相,经TEM分析发现颗粒形貌呈球形,粒径约为50 nm,分散性好。在低比例纳米Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3粉体掺入下,复合材料的介电常数和击穿场强与纯PVDF相比有显著提高,在粉体的含量约为7vol%时,材料的介电常数为12,击穿场强达到289 k V/mm,储能密度最大。

纤维素热解制备高值化学品的研究综述

纤维素是生物质的重要组成部分,而热解技术是一种具有应用前景的高值转化技术,利用纤维素热解来生产各种燃料和高值化学品对未来化工产业的发展具有重要意义。对纤维素热解机理和模型进行研究有助于对纤维素热解过程和热解产物进行分布调控。因此,以纤维素的热解机理和热解动力学模型为基础,概括了纤维素热解过程中热解产物(热解气、热解炭、热解油)的应用,进行了以热解油为基础,选择性生产高值化学品的研究。分析不同催化剂对于制备左旋葡萄糖酮(LGO)、1-羟基-3,6-二氧杂双环[3.2.1]辛-2-酮(LAC)、糠醛、芳烃和酚类的应用,总结纤维素催化热解制备这些增值化学品的最佳条件,最后指出纤维素热解制备高值化学品研究中存在的问题,并对以后的研究工作进行了展望。

理论研究Cu@C_(2)N催化剂表面上水分子对电催化CO_(2)还原反应机理的影响

电催化CO_(2)还原反应(CO_(2)RR)的反应途径涉及多个质子-电子对转移,在水溶剂条件下,质子的来源是水分子,考虑水分子对质子-电子对的转移机制十分必要。本研究提出水辅助氢穿梭模型,与常用的以氢原子作为氢源的直接加氢模型对比,研究水分子在CO_(2)RR中对质子-电子对转移的影响。采用密度泛函理论,系统地研究了铜原子嵌入C_(2)N单层催化剂(Cu@C_(2)N)和石墨烯作为衬底的Cu@C_(2)N/石墨烯复合催化剂(Cu@C_(2)N/G)表面上不同加氢模型的CO_(2)RR反应机理。在水辅助氢穿梭模型中,氢原子与水分子结合形成水合质子,水合质子将自身的氢原子转移到催化剂表面的反应物上形成反应中间体,增强了中间体与催化剂之间的相互作用。此外,在Cu@C_(2)N/G催化剂中,石墨烯将电子转移到表面的Cu@C_(2)N上,提高了催化剂的CO_(2)RR催化活性。进一步,计算了Cu@C_(2)N和Cu@C_(2)N/G催化剂上CO_(2)RR和析氢反应的极限电位,讨论催化剂的活性和选择性。结果表明CO_(2)在低电位下容易生成HCOOH,施加高电位时可以生成CO、CH3OH和CH4并伴随着H2的生成。

磁性聚合物复合微球调剖堵水剂研究

介绍了结构稳定、纳/微米级的磁性聚合物复合微球,可用作深度调剖驱油剂和堵水剂。表征分析了微球内磁性二氧化硅无机内核和聚丙烯酰胺-丙烯酸聚合物外壳的复合结构。室内评价试验表明,该聚合物复合微球具有很好的水溶胀性、耐温耐盐性,并具有一定的封堵能力,适于注水井深部调剖;同时,该聚合物复合微球具有超顺磁性,作为选择性调剖堵水剂,不仅在其突破油层随采出液携出时可实现磁性分离,而且适于在生产油井内进行磁性堵水,是一种具有潜质的新型调剖堵水剂。

内外双层锥面熔体微分静电纺丝实验研究

为了进一步提高单喷头纤维的产量,在熔体微分静电纺丝的基础上,设计开发了一种结合内外锥面的双层熔体微分静电纺丝装置。通过COMSOL Multiphysics数值仿真软件对其电场进行对比分析,得出增加的内层锥面对外层电场有一定的削弱作用。通过实验分析了内层锥面伸出距离对内外层射流的影响,找到了最佳参数,并且在此参数下,验证了不同电压下的纺丝效果,结果表明,随着电压的增加,内外层锥面电场增加程度相同,内外层纤维直径达到了均匀分布。最后分别采用吹风和吸风辅助对纤维进行了细化,为静电纺丝法制备超细纤维的产业化提供参考。

铋纳米颗粒负载的氮掺杂石墨毡用于稳定高效的铁铬液流电池

铁铬氧化还原液流电池(ICRFB)是一种具有成本效益的可规模化储能系统,其利用资源丰富、低成本的铬和铁作为电解液的活性物质。然而,ICRFB存在Cr^(3+)/Cr^(2+)电化学活性低、负极易产生严重的析氢反应(HER)等问题。本文报道了一种简单的合成策略,即通过自聚合和湿化学还原方法结合煅烧处理,在氮掺杂石墨毡(GF)表面沉积了非晶态铋(Bi)纳米颗粒(NPs),其作为ICRFB的负极材料时可展示出高效的电化学性能。生成的BiNPs与H+形成中间体,极大地抑制了HER副反应。此外,Bi的引入和GF表面的N掺杂通过协同作用显著提高了Fe^(2+)/Fe^(3+)和Cr^(3+)/Cr^(2+)的电化学活性,降低了电荷传递电阻,提高了反应传质速率。在不同的电流密度下,经25次循环,库仑效率仍高达97.7%。在60.0 mA cm^(-2)电流密度下,能量效率达到85.8%,超过了许多其他报道的材料。循环100次后容量达到862.7 mAh/L,约为GF的5.3倍。

基于共价有机聚合物空穴注入层的钙钛矿发光二极管

卤化物钙钛矿(ABX)量子点及其发光器件具有色纯度高、外量子效率高以及在可见光范围内可调等特点,近年来在照明、显示等领域中展现出巨大潜力。然而,钙钛矿量子点发光二极管(PeQLEDs)的稳定性正成为制约其商业应用的最大障碍,除了钙钛矿发光层本身的稳定性问题之外,传输层的水氧稳定性问题也不可忽略。为了解决这一发展过程中的难题,我们提出了基于氮唑类单体构筑共价有机聚合物材料(COP-N)替代传统的PEDOT∶PSS作为空穴注入层材料的新型PeQLEDs。我们发现COP-N具有本征的水氧稳定性,且与PVK之间的空穴注入势垒更小。这些特性使得基于COP-N的PeQLED在取得比PEDOT∶PSS更好发光效率的同时实现了近2倍的稳定性提升。我们认为,这种共价有机聚合物有望成为新型的空穴注入材料,实现高效稳定的钙钛矿电致发光,促进钙钛矿发光器件的发展。

金属套管式微通道气液传质特性研究

以纯水吸收CO2的物理吸收过程,研究了金属套管式微通道的气液传质特性。考察了气液两相的接触方式、气体和液体表观线速度、微通道结构尺寸(如微孔孔径、套管环隙尺寸)等对液侧体积传质系数的影响规律。结果表明,气相走内管、液相走外管,更有利于实现良好的气液传质效果;液侧体积传质系数随气液表观线速度的增加而增加,但液相表观线速度的影响更显著;微孔孔径和套管环隙尺寸的减小能显著提高液侧体积传质系数,但套管环隙尺寸的影响更大。

下转换发光粉体SrAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+)在硅太阳能电池中的应用

采用化学共沉淀法结合水热处理方法制备了颗粒尺寸约为40 nm的发光粉体SrAl2O4:Eu2+,Dy3+。荧光光谱测试显示,该粉体在受到250～450 nm紫外光激发后可发射出约510 nm的可见光,且发射光与激发光强接近,因此该粉体具有下转换功能特性。将质量分数10%的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中充分混合后,采用丝网印刷技术将其涂覆于市售硅太阳能电池板上形成覆盖下转换薄膜的太阳能电池,对涂覆和未涂覆下转换材料的太阳能电池进行了光电性能测试,结果表明涂覆下转换材料的太阳能电池的开路电压和短路电流均得到提高,并且电池的光电转化效率从7.96%提高至8.96%,提高了1%。

锂电池柔性化结构设计的研究进展

可穿戴设备等便携式电子产品柔性化、轻薄化的发展需求,使柔性电池受到越来越多研究者的关注。由于锂电池是各类电子产品的主要电源,高比能可拉伸柔性锂电池的开发成为研究重点。锂电池的柔性化结构设计是为了满足电池进行编织织造或在复杂形变条件下的使用需求,在仿生、折纸/剪纸、纤维/纱线等概念启发下,采用柔性或非柔性材料对电池整体结构进行柔性化设计,制备各种形状结构的具有宏观柔性的锂电池。本文综述了锂电池柔性化结构设计的研究进展,分析并探讨了目前存在的问题,以期为未来高能量密度柔性锂电池在可穿戴设备上的应用提供理论指导。

超重力法制备活性氧化镁的研究

以超重力机(RPB)为吸收反应装置,用氯化镁溶液耦合吸收NH3和CO2制备前躯体碱式碳酸镁,再经高温煅烧获得活性氧化镁。采用X射线衍射、扫描电镜和碘吸附法等对活性氧化镁进行分析和表征,并考察了煅烧温度对氧化镁形貌和活性的影响。结果表明:在反应温度70℃、超重力机转速1200 r/min、氯化镁初始浓度0.3 mol/L、气体流量364 L/h、NH3体积分数22.1%和CO2体积分数11.3%的条件下,制备出了由纳米片组成的球形碱式碳酸镁颗粒,颗粒直径为3μm,纳米片厚度约为24nm;当煅烧温度为500℃,煅烧时间为2h,制备出了晶粒为7.4nm、吸碘值197.95 mg/g的高活性氧化镁。

催化剂颗粒的粒径对渣油加氢反应的影响

利用浆态床渣油加氢工艺对不同直径的催化剂颗粒进行活性评价,评价结果显示催化剂在直径较小或较大时均不利于杂质的脱除。利用XRD、BET、TG/DSC、TPO、SEM/EDS等表征手段对催化剂活性及稳定性进行研究,结果表明在催化剂表面及孔道中,渣油中沥青、含金属的卟啉结构等大分子生成焦炭、金属硫化物等附聚物以及沉积物是影响催化剂性能的主要原因。综合考虑所有杂质的脱除率可知,直径为1.2 mm时催化剂的总体性能最好。

纺锤形纳米羟基磷灰石的制备及其对重金属离子的脱除性能

以立方纳米碳酸钙为模板,通过离子交换法,制备得到了纺锤形纳米羟基磷灰石(HAP)。考察了反应温度、pH值等因素对颗粒制备的影响,得到的较优工艺条件为:在pH=10,反应温度60℃,反应4h的条件下,可制备出纺锤形纳米HAP。所制备的样品由HAP晶须排列构成,粒径在150～200 nm,形貌良好且分散均一。纺锤形纳米HAP的重金属Pb2+脱除实验结果表明,随着pH值的降低和脱除温度的升高,Pb2+的脱除率增加,较优的脱除条件为pH<2.5、脱除温度40℃、搅拌时间60 min。在此条件下,Pb2+脱除率大于99.7%。

微杯显示蓝色电子墨水的制备及其性能研究

以硬脂胺对酞菁蓝粒子进行表面修饰,筛选了适宜的分散剂,优化了改性剂和分散剂用量,制备了蓝色电子墨水,并将其用自制微杯型显示器进行封装。用红外、SEM、粒度、zeta电位等测试手段对电子墨水进行了表征并测试了其电场响应行为。得到最可几粒径在270 nm、zeta电位达38.9 mV、30 d的沉降率仅为5.2%、响应时间为224 ms的蓝色电子墨水。所制备的蓝色电子墨水性能稳定,显示器可长期保存。

溶胶-凝胶柠檬酸燃烧法制备Sr_2FeMoO_(6-δ)粉体

采用溶胶-凝胶柠檬酸燃烧法成功制备出Sr2FeMoO6-δ纳米粉体,并研究了溶胶的pH、煅烧气氛、煅烧温度对Sr2FeMoO6-δ粉体形成的影响。利用X射线衍射仪测试分析了粉体的物相以及利用扫描电子显微镜观察了粉体的微观结构。结果表明：胶液的pH为2~3,经过5%H2/Ar还原气氛在900~1000℃煅烧8h,得到单一的双钙钛矿结构的Sr2FeMoO6-δ粉体。

金属离子活化过硫酸钠降解靛蓝胭脂红的研究

以搅拌釜为反应装置,直接染料靛蓝胭脂红(IC)为目标污染物模拟染料废水,比较了Mn2+、Fe2+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Mg2+6种金属离子活化过硫酸钠降解IC的效果。研究结果表明Fe2+对过硫酸钠的活化效果最好。通过对Fe2+活化过硫酸钠处理IC的条件进行优化发现,当温度为25℃、p H为7. 3、IC质量浓度为200 mg/L、Na2S2O8浓度为0. 8 mmol/L、Fe2+的浓度为0. 8 mmol/L时,靛蓝胭脂红的脱色率可在5 min内达到100%。

定-转子反应器在水脱氧工艺中的应用研究

在定-转子反应器中采用N_2-水脱氧、CO_2-水脱氧两个体系脱除水中的溶氧,考察了转子转速、液体体积流量以及气体体积流量对脱氧率和传质系数的影响,并对比了两个水脱氧体系的脱氧效果。实验结果表明:脱氧率随转子转速和气体体积流量的增加而升高,随液体体积流量的增加而降低;传质系数随着转子转速、液体体积流量、气体体积流量的增加而增加;此外,N_2-水脱氧体系的脱氧效果要优于CO_2-水脱氧体系。

微波水热合成Zn2GeO4纳米带及其光催化活性

采用微波水热法快速合成Zn_2GeO_4纳米带,研究反应温度、模板剂、原料用量等因素对晶体生长的影响,并优化其合成条件.用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)光谱和紫外-可见漫反射吸收光谱(UVVis RDS)等手段分析产物的形貌、结构和组成,考察合成的Zn_2GeO_4在甲基橙光催化降解反应中的性能.研究结果表明:微波水热条件下,以摩尔比为2:1的乙酸锌和氧化锗为原料,在160°C反应20 min可合成分散均匀的Zn_2GeO_4纳米带,宽约100 nm,长为几十微米.与常规水热法相比,微波水热法合成的Zn_2GeO_4纳米带的本征缺陷减少,光致发光(PL)光谱降低,比表面积增大50.7%,光催化活性提高54.7%.

叶酸修饰pH响应壳聚糖衍生物胶束的制备及性能表征

制备了叶酸(FA)、胆固醇琥珀酸单酯(CHS)共修饰的羟丙基壳聚糖衍生物(CHS-HPCHS-FA),该衍生物在水中能够自组装形成粒径为200~400nm的胶束。研究了疏水片段CHS的取代度对胶束的临界胶束浓度、粒径、载药及释药性能的影响,分析了胶束pH响应控释药物的机理,结果表明,疏水片段取代度高的产物,其临界胶束浓度较低,形成的胶束粒径较小,载药效率较高。体外溶出结果显示,载药胶束在pH5.5条件下释药速率明显比pH7.4条件下更快,体现了pH响应控释药物的效果。体外细胞毒性实验结果表明,胶束的生物相容性较好,且叶酸修饰的载药胶束可增强肿瘤细胞的摄取,细胞毒性明显增大。

电镀法制备Ru/Ni-foam催化剂及其催化硼氢化钠水解产氢性能研究

氢能作为一种高效、环保的可再生能源,具有广阔的应用前景,通过催化剂使硼氢化钠(Na BH4)水解产氢是一种安全、高效和实用性强的化学产氢技术。以电化学沉积方法制备的Ru/Ni-foam(Ru/NF)作为硼氢化钠水解制氢的催化剂,研究了不同的反应温度、不同的硼氢化钠浓度、不同的反应p H以及催化剂稳定性4种因素对该催化反应的影响规律。结果表明:用电镀方法得到的Ru/NF催化剂在10%(质量分数)Na OH、15%Na BH4、室温条件下,可以达到1894 m L/(min·g)的产氢速率,具有很好的实际应用前景。