摘要：为了提升锂离子或钠离子电池的电化学性能,通常的做法是将活性材料填充到多孔导电颗粒中来形成复合材料.然而,同时实现电池的高容量、高倍率、高首次库仑效率和长循环寿命等性能仍是一项挑战.针对这些需求,我们设计并制备了具有分等级微中孔结构的活性炭包覆碳纳米管材料.采用蒸发冷凝转化法制备了一种将红磷限制在碳材料孔隙中的新型磷/碳(P/C)复合材料.在这种复合材料中,碳基的微孔被红磷充斥而介孔被保留.材料颗粒表面的孔隙被红磷所堵塞.由于所制备的P/C复合材料这种独特的结构,其在锂离子电池中以0.2C倍率充放电时展现了高达1674 mA h g^(-1)的比容量和92.2%的首次库仑效率;在6C倍率充放电时展现出1116 mA h g^(-1)的高容量和优秀的循环稳定性.另外,所制备的复合材料在钠离子电池中也展示了卓越的性能.这种采用特殊结构来改善电化学性能的方法可推广到其他电池或储能应用中.

摘要：该文采用数值分析法研究了斜流泵叶轮的水力径向力变化规律,通过数值模拟准确地预测了斜流泵的水力性能,扬程预测误差在4.4%以内。通过数值分析获得了斜流泵叶轮的瞬态水力径向力数据,均匀进口条件下,叶轮的瞬态水力径向力均值几乎为零。对瞬态水力径向力进行傅里叶分析,获得其在频域内的分布,结果显示,当工况从0.6倍设计流量点变至0.4倍设计流量点时,1倍和4倍轴频下的径向力突然增大,叶轮的水力不平衡和动静干涉中的叶片通过激励增强了上述频率下的水力径向力数值。流场分析显示,在小流量工况时,叶轮与导叶体之间的回流涡旋完全占据了泵内流道空间。进一步的压力脉动分析证实,在小流量工况下,动静干涉中的叶片通过激励显著增大了叶轮与导叶之间测试点的压力脉动幅值。

摘要：氮氧化物(NO_x)是大气污染的主要因素之一,对其排放的治理成为较为迫切的需求.氨气选择性催化还原法(NH_3-SCR)是目前减少NO_x排放中应用最为广泛的技术.目前,商业SCR催化剂主要是V_2O_5(WO_3,MO_3)/TiO_2,但其具有活性温度窗口窄、N2选择性低和对环境影响大等缺点.因此,新型的催化活性高且活性温度窗口宽的环境友好催化剂成为脱硝催化剂的研究热点.CeO_2因其独特的氧化还原性能和优异的储释氧能力在催化领域具有广泛应用,在NH_3-SCR中也研发出较多类型的铈基催化剂.我们课题组前期研发了具有优异脱硝性能的CeO_2(ZrO_2)/TiO_2催化剂,为拓展其应用范围,需要进行更深入的研究.理论上,Ti^(4+),Ce^(4+)以及Zr^(4+)离子的价态均高于Er^(3+),且离子半径相近.换言之,Er_2O_3能够与TiO_2以及CeO_2产生缺陷反应增大催化剂的缺陷浓度,进而提高催化剂的催化活性.本文以溶胶-凝胶法制备了一系列Er掺杂CeO_2(ZrO_2)/TiO_2催化剂,测试了样品的NH_3-SCR催化活性和N2选择性,并且在320°C下连续24 h测试了水蒸气、SO_2以及两者混合作用对催化剂活性的影响.使用X射线衍射(XRD)、N2等温吸附-脱附(N2-BET)、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、光致发光光谱(PL)、电子顺磁共振(EPR)以及X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征.XRD结果显示,Er掺杂后催化剂的结晶程度降低,且图谱中没有出现明显的Er_2O_3衍射峰,即Er在催化剂上有较好的分散度且掺杂抑制了催化剂的晶化.NH_3-TPD和H2-TPR结果表明,Er掺杂降低了酸强且提高了储释氧能力,催化剂的氧化还原能力则有所减弱.PL和EPR测试结果显示,掺杂后的催化剂氧空位浓度和Ti^(3+)浓度有所增加,与前期理论设计一致.XPS测试结果表明,掺入Er后催化剂的化学吸附氧含量和Ti^(3+)浓度增加,Ce^(3+)浓度基本不变,推测是CeO_2(ZrO_2)/TiO_2催化剂中掺入的Er主要与载体TiO_2,而不是与活性组分CeO_2或助剂ZrO_2产生缺陷反应的结果.CeO_2(ZrO_2)/TiO_2催化剂最高活性为94.28%,其活性温度窗口为230–390°C,掺入Er(Er:Ce=0.10:1)后,催化剂的整体活性尤其是350°C以下的催化活性具有明显提升,最高活性达到98.85%,活性温度窗口也拓展为220–395°C.单独的水蒸气对催化活性影响很小,SO_2会部分降低催化剂活性,而当两者混合作用时,催化剂活性下降最为显著,且Er掺杂后CeO_2(ZrO_2)/TiO_2催化剂的抗中毒能力有所增强.Er掺杂CeO_2(ZrO_2)/TiO_2催化剂显示出较好的抗硫抗水中毒能力以及较高的NH_3-SCR催化活性和N2选择性,应该是一种具有应用前景的SCR催化剂.Er掺杂降低了催化剂的酸强,抑制了TiO_2和铈锆固溶体的晶化,提高了Ti^(3+)和氧空位浓度并增强了储释氧能力,是CeO_2(ZrO_2)/TiO_2催化剂活性提高的主要原因.

摘要：在最近的几十年里,金属钯催化的Suzuki-Miyaura偶联反应已经得到了越来越多的关注,被广泛应用于药物、天然产物以及新材料的合成.与此同时均相催化剂发展迅速,高效的配体和大量的设计被用于Suzuki-Miyaura偶联反应中,但是钯催化剂的配体通常很昂贵和难以合成,因此钯催化剂系统的回收是非常有价值的,不仅是经济上的原因,同时也避免了产品的污染,所以发展非均相催化剂是必要的.近年来,研究学者们致力于设计非均相的钯催化剂,如将钯纳米颗粒负载到金属有机骨架、介孔分子筛以及活性炭等多种材料上得到的非均相钯催化剂并应用于Suzuki-Miyaura偶联反应中.我们主要介绍了钯纳米颗粒被负载在含磷配体的交联的聚苯胺材料上制得负载的钯催化剂,首先通过钯催化的三(4-碘苯基)胺与金刚烷基膦的C–P偶联,再由钯催化三(4-碘苯基)胺与对苯二胺的C–N偶联,进而得到钯纳米颗粒负载在含金刚烷基膦的聚苯胺材料上的催化剂Pd@PAN-Ad-0.5(钯含量为0.58 wt%),同时我们对催化剂进行了一些表征,如TEM,SEM,XRD,EDX,XPS,FT-IR,ICP等.通过TEM分析,我们发现钯纳米颗粒在聚合物表面分布均匀,并且金属钯的平均粒径为2–3 nm;EDX检测显示催化剂含有C,N,P,Pd,I元素,说明钯负载到含金刚烷基膦的聚苯胺材料上的催化剂Pd@PAN-Ad-0.5已经形成,并被用于Suzuki-Miyaura偶联反应.我们对反应体系中的各种影响因素进行了优化,包括溶剂、碱、反应时间、催化剂加入量以及不同的催化剂的优化,最终确定了最佳反应条件;对于带有不同取代基(如腈基、甲氧基、醛基、酮基以及硝基)的氯代芳烃和溴代芳烃与苯硼酸的Suzuki-Miyaura反应,以较少的催化剂使用量(0.075 mol%Pd)就能获得较高的相应的联苯产物收率.此外,催化剂Pd@PAN-Ad-0.5在偶联反应中具有较高的反应活性的同时,还具有较好的回收使用能力(至少能够回收使用5次),循环使用4次以后还具有较高的催化活性.为了探索催化剂Pd@PAN-Ad-0.5在工业上的应用,由于4'-氯-2-硝基-1,1'-联苯是合成啶酰菌胺药物的重要中间体,因此我们使用催化剂Pd@PAN-Ad-0.5催化2-硝基氯苯与4-氯苯硼酸的偶联反应,目标产物4'-氯-2-硝基-1,1'-联苯的收率高达96%.我们相信这类催化剂应用于实验室或工业上合成联苯化学品具有较大的潜力.

摘要：为有效改善聚合物阴离子交换膜材料(AEMs)的性能,本研究在综合考虑聚合物结构、离子官能团种类及其链接方式对AEMs影响的基础上,设计制备了一系列含有柔性侧链型季鏻阳离子结构的新型聚芳醚腈(PAEN-TPP-x)阴离子交换膜.分别对所制聚芳醚腈阴离子交换膜的合成方法、结构和离子交换容量、吸水率、溶胀率、氢氧化物电导率及碱稳定性进行了系统研究,并与一些其他已报道的AEMs进行了比较研究,以进一步探索其结构与性能之间的关系.研究发现所制备的含有柔性侧链型季鏻阳离子结构的聚芳醚腈阴离子交换膜具有良好的综合性能.在60℃下,它们的吸水率、溶胀率和离子传导率分别为11.6%–22.7%,4.4%–7.8%和28.6–45.8 mS cm^-1.与此同时,该类AEMs还表现出良好的碱性稳定性,其中代表性样品PAEN-TPP-0.35在2 mol L^-1NaOH溶液中、60和90℃下浸泡480 h后的OH-传导率分别保持在其初始值的82.1%和80.6%.本研究可为高性能聚合物阴离子交换膜材料的设计制备和改性提供新的思路和方法.

摘要：越来越多的农作物秸秆用于生产生物质成型燃料(生物质颗粒),作为民用和工业锅炉的生物质燃料。高位热值是衡量生物质燃料燃烧性能的主要参数之一,反映了生物质可用能含量,但利用传统的氧弹分析法测试高位热值费时费力,急需一种快速准确的方法评估农作物秸秆的高位热值,以制备高质量的生物质颗粒燃料。基于工业分析/元素分析和可见-近红外光谱分析,对比分析了五种农作物秸秆(稻秸、麦秸、棉秆、油菜秆和玉米秆)的高位热值预测模型。首先,利用多元线性回归(MLR)、逐步回归(SWR)和反向传播人工神经网络(BPNN)模型,在基于五种农作物秸秆工业分析和元素分析基础上,提出了高位热值预测模型并进行验证。MLR模型具有较好的相关系数(R2),预测均方根误差(RMSEP)和预测标准差与参比标准差比值(RPD),分别为0.921 1,0.135 1和3.49。此外,利用可见-近红外光谱分析了农作物秸秆,发现对光谱数据作最小二乘法回归(PLR),可建立高位热值预测模型,预测R2和RMSEP分别为0.881 2和0.412 9。研究结果表明MLR模型和PLR模型分别适用于基于工业分析/元素分析和可见-近红外光谱建模,对农作物秸秆的高位热值快速检测设备研发能提供基础模型支持。

摘要：报道了一种用于电化学乙醇氧化反应(EOR)的三元贵金属-类金属-非金属合金纳米线催化剂的合理设计和合成.两亲性F127组装的柱状胶束作为液相软模板,合成了三元钯-硼-磷纳米线(Pd BP NWs@N-G)合金催化剂.研究发现,B和P的合金化既可以调节Pd催化剂的电子态,又可以在催化剂中引入新的功能性;而氮掺杂石墨烯负载的超细纳米线暴露了更多的电催化活性中心,并加速了电子/物质传质.因此,PdBPNWs@N-G的组分和结构的协同作用促进了CO基中间体的移除,进而显著提高电催化EOR的性能.PdBPNWs@N-G的EOR质量活性达到4.15 A mgPd^-1,并表现出了良好的稳定性和催化性能再生的特性,远远优于已报道的单金属Pd基纳米催化剂.这种设计合成方法具有很好的普遍性,可以扩展到更复杂的多组分纳米线催化剂体系(例如四元PdCuBPNWs@N-G).

摘要：提出了一种基于三导体耦合线结构的毫米波Marchand巴伦的新型宽带模型.基于c模和π模理论,对三导体耦合线进行了分析并采用传输线和理想变压器对其建立了模型.通过电磁场仿真提取了模型参数并使用该耦合线模型建立了Marchand巴伦的模型.基于该模型,使用GaAs工艺设计了一种毫米波Marchand巴伦并进行了流片制造,所设计的巴伦工作在15~55 GHz频率范围,测试结果表明该巴伦具有较好的幅值和相位平衡度,同时验证了模型的准确性.

摘要：太阳光中的紫外线能够在钙钛矿电池中激发光生载流子,对光电流形成有一定贡献,但高能量的紫外线对钙钛矿太阳能电池的稳定性有负面影响.完全过滤紫外线可以提高电池稳定性,但是会降低光电流和光电转换效率.如何平衡钙钛矿太阳能电池的紫外稳定性和光电转换效率是非常值得探索的问题.针对钙钛矿太阳能电池的光谱响应特点,我们提出在钙钛矿太阳能电池表面引入光谱转换层进行光谱调控,通过在光谱转换层中集成紫外-可见光光谱转换和陷光效应两种功能,一方面降低紫外线的负面作用,一方面提高可见光利用率,以期实现在不牺牲光电转换效率的同时提高电池的紫外稳定性.实验结果表明,钙钛矿太阳能电池在引入优化设计的光谱转换层后,转换效率不会降低,紫外稳定性明显提升.光谱转换层不需要对钙钛矿太阳能电池的内部结构做出任何修改,具有普遍适用性.

摘要：设计形貌可调的共价有机框架(COFs)电催化剂并将其用于高选择性CO_(2)电还原反应(CO_(2)RR)是非常有研究价值和意义的.该工作设计合成了2种具有可调一维纳米形貌的AAn-COF(NF)和OH-AAn-COF(HT)材料,并通过不同时间间隔研究其不同形貌的形成机制.这类多孔纳米结构具有优异的稳定性、多孔性和CO_2吸附/活化能力等优点,将这类COFs纳米结构修饰上不同过渡金属(如Cu、Co和Zn)后,可以将其应用于CO_(2)电还原性能研究.其中,AAn-COF-Cu(NF)和OH-AAn-COF-Cu(HT)均显示出优异的CO_(2)RR性能,可以高选择性还原CO_(2)为高附加值产品CH_(4),其法拉第效率分别达77%(-128.1m Acm^(-2),-0.9V)和61%(-99.5m Acm^(-2),-1.0V).AAn-COF-Cu(NF)在较宽的电压范围(-0.8~-1.0 V)内FECH_(4)保持在53%以上,并且在-0.9 V下所达到的FECH_(4)(77%)是已报道的COFs中最高的.这种具有一维可调纳米形貌的蒽醌基COFs的制备及其CO_(2)RR应用探索,有可能为高性能CO_(2)RR电催化剂的设计提供参考.