摘要：纳米多孔金属因其显著的表面效应和优异的机械性能而获得广泛认可.受限于理论复杂性,以往对纳米多孔金属的研究往往依赖于简化二维模型.然而,这些简化模型无法准确地刻画纳米多孔金属力学性能,也未能充分捕捉表面效应影响,特别是纳米表面曲率依赖性.因此,该研究采用最小能量原理,基于Steigmann-Ogden表面理论,设计了综合考虑纳米多孔材料表面效应的有限元表面单元.利用这种新型表面单元,我们构建不同纳米多孔金属模型,并对其进行单轴拉伸和压缩模拟.研究结果表明,表面弯曲刚度导致材料应变能密度显著增加,从而影响能量吸收率变化趋势.此外,与表面Lamé常数相反,纳米多孔金属杨氏模量受到表面残余应力、表面弯曲模量和加载方向等因素显著影响.所开发的有限元模型为准确预测纳米多孔金属力学性能提供了一种稳健而令人信服的科学方法.

摘要：纳米多孔金属凭借比表面积大、孔结构丰富以及导电性好的优势在能源存储与转化领域具有广泛的应用。基于此,本文着重介绍了纳米多孔金属原位负载金属氧化物、硫化物、磷化物用作锂/钠离子电池负极材料的合成方法,及利用缺陷调控和表面包覆改性进一步改善其电化学性能的策略。上述研究为设计可逆容量高、循环稳定性好的电极材料提供了借鉴。

摘要：纳米多孔金属作为电催化剂使用时表现出了优异的性能.我们报道了一种利用共熔镓铟合金和铜基底制备而成的自支撑铜铟双金属多孔异质结构材料.该多孔铜铟异质结构电催化剂具有良好的二氧化碳转化为合成气的性能.通过调整工作电压,可以使氢气和一氧化碳的比例控制在0.47–2.0之间.且该催化剂非常稳定,经过70小时连续测试后还可以保持96%的电流密度.密度泛函理论计算表明,得益于这种铜铟异质结构的存在,铜表面电荷发生了转变,形成了Cu^(δ)和Cu0等不同位点,从而协同作用分别增强了催化剂生成一氧化碳和氢气的能力.本工作可为多孔金属异质结构电催化剂的设计提供新思路.

摘要：电化学二氧化碳还原(ECR)是解决CO_(2)过度排放和利用CO_(2)生产高附加值产品的一种潜在技术途径.本文中,我们报道了一种具有分级多孔结构的Cu1Au单原子合金(SAA)电催化剂用于ECR.得益于纳米多孔金属提供的丰富活性位和表面空位,该纳米多孔Cu1Au-SAA催化剂在较宽的阴极电压范围内表现出优异的CO_(2)还原性能,CO的法拉第效率接近100%.原位-同步辐射X射线吸收光谱研究和密度泛函理论(DFT)计算表明,Cu-Au界面作为本征催化活性中心,有利于CO_(2)分子的活化吸附,协同稳定*COOH中间体,从而促进最终产物CO的生成.这一研究结果不仅有助于深化认识原子尺度界面双金属协同效应,同时也为设计和合成单原子合金电催化剂提供了指导。

摘要：电极材料是质子交换膜燃料电池(PEMFC)应用的关键材料。设计了一种新型的多组分纳米多孔合金电催化剂,并通过调节前驱体合金的成分进一步改善了其电催化性能。采用快速凝固技术与两步去合金化相结合的方法,制备了具有双连续多孔结构的二元Pt 2Cu催化剂。研究结果表明,前驱体合金条带经过两步去合金化处理可获得具有三维双连续韧带通道结构的纳米多孔金属。电化学测试表明,二元Pt 2Cu催化剂比商用PtC催化剂具有更好的催化活性和稳定性,其与Cu合金化可以优化Pt的电子结构,改善催化剂的催化性能。该制备工艺为其他多组分Pt基催化剂的制备提供了有益参考。

摘要：针对超级电容器的电极材料,系统介绍和评述了不同结构设计锰氧化物/纳米多孔金属基复合电极材料的制备方法与电化学性能的最新研究进展,指出了潜在研究方向。

摘要：从Cu-Al二元相图出发,设计具有层片状共晶结构的前驱体合金Cu12Al88,发展合金化/脱合金化技术可控制备了兼具大孔(约150 nm)和小孔(约15 nm)的双模式纳米多孔铜。研究结果表明:相对于非共晶结构制备得到的单模式纳米多孔铜,该双模式纳米多孔铜表现出显著增强的热力学结构稳定性。基于科研项目的开放性创新实验,结合材料科学基础知识,利用新技术发展新材料,可以加深学生对基础知识的理解,培养学生对基础知识的应用能力和创新能力,同时也有利于提高其科研兴趣。