摘要：利用可再生能源发电,并通过低温电解水技术生产氢气,被认为是一种环保且可持续的制氢途径,是未来氢能发展的重要方向之一.采用该方法生产的氢气因其环保特性而被称为“绿氢”.然而,目前绿氢高昂的生产成本限制了电解水制氢技术的大规模应用.因此,开发先进的非贵金属催化剂和电催化体系以降低电解水制氢成本具有重要意义.界面工程是一种提升非贵金属催化剂电解水性能的有效策略,但目前对其催化活性位点的识别及活性提升机制的研究仍然不足.本文采用简单的水热及低温磷化法制备了具有丰富异质界面的Ni_(2)P/CoP/FeP_(4)/IF催化剂,并研究了其在电解水过程中的催化活性位点及这些位点在提升催化能力方面的协同作用.采用扫描电镜(SEM)证明了Ni_(2)P/CoP/FeP_(4)/IF催化剂呈现纳米线网络结构,这种结构不仅有利于增加催化剂的电化学活性位点和加速反应动力学,而且促进了连续产生的气泡从活性位点逃逸,从而提高了催化剂的机械稳定性.电化学研究结果表明,所制备Ni_(2)P/CoP/FeP_(4)/IF催化剂在1.0 mol L^(‒1)KOH溶液中表现出较好的析氧反应(OER)和析氢反应(HER)活性,分别仅需218和127 mV的过电位,即可达到100 mA cm^(‒2)的电流密度.将Ni_(2)P/CoP/FeP_(4)/IF分别作为阴极和阳极构建双电极电解槽,该装置产生100和500 mA cm^(‒2)的电流密度分别仅需1.68和2.05 V的电压,这一性能优于大多数已报道的自支撑过渡金属磷化物催化剂.多步计时电位测试结果进一步证实了Ni_(2)P/CoP/FeP_(4)/IF作为阳极和阴极材料在水分解过程中具有较好的长期耐久性.X射线光电子能谱和差分电荷分析表明,电子从富电子的FeP_(4)向缺电子的Ni_(2)P和CoP转移,这促使Ni_(2)P和CoP上的电子积累和FeP_(4)上的空穴积累,有利于优化反应中间体的吸附和脱附自由能,提升OER和HER催化性能.结合X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱和原位拉曼光谱结果发现,催化剂重构后形成的特定(氧)氢氧化物结构,是OER反应真正的关键活性位点.原位拉曼光谱进一步证实了异质界面促进了OER过程中Ni_(2)P/CoP/FeP_(4)/IF的快速重构.此外,利用密度泛函理论分析了催化剂的HER反应机理.计算结果表明,H2O优先吸附在Fe位点并发生水解,随后产生的H*吸附在Ni位点上并发生解吸,从而促进了催化剂中Fe和Ni活性位点的高效利用.同时,CoP的引入提高了Ni_(2)P/CoP/FeP_(4)/IF催化剂的水吸附和解离能力,进一步提升了其HER活性.综上所述,本文通过简单的水热及低温磷化法制备了具有丰富异质界面的Ni_(2)P/CoP/FeP_(4)/IF过渡金属磷化物纳米线网络催化剂,并将其用于碱性水分解.通过多种表征技术及理论计算结果分析,识别了电解水过程中的关键催化活性位点,即催化剂重构后形成的特定(氧)氢氧化物结构,并揭示了其在OER和HER反应中的催化机制.本研究可为高性能碱性电解水催化剂的理性设计和开发提供参考.

摘要：设计具有丰富活性位点的低成本且稳定的电催化剂对于提高析氧反应效率仍然具有挑战性。本文采用电化学沉积的方法,在铜箔上制备了非晶-结晶共存的三元Ni-Co-Mo金属氧化物薄膜催化剂.实验结果表明,Ni-Co-Mo催化剂具有非晶-结晶异质结构,经过表面重构后,发生了显著的Mo离子析出,从而导致稳定后的催化剂中富含大量的氧空位.具有丰富氧空位的非晶-结晶异质结催化剂,能够暴露更多的催化活性位点并降低电子转移阻抗,显著提升催化剂析氧反应性能.在1mmolKOH中的电化学测试表明,重构后的催化剂驱动20mA/cm^(2)电流密度的过电位仅为308mV,塔菲尔斜率为90mV/dec.同时,该催化剂可以在20mA/cm^(2)的电流密度下连续工作超过24小时,显示出良好的稳定性.

摘要：为合成高性能富镍正极,需采用较优的煅烧温度、煅烧时间、降温程序等锂化特定形态的氢氧化物前驱体,以可控形成具有较优晶体结构及晶粒形态的正极材料。然而,由于煅烧过程涉及参数多且变化范围大,合理设计制备具有理想结构和形态的富镍正极所需煅烧工艺仍然具有挑战性。为此,需深入理解前驱体和锂盐高温煅烧为正极过程的物相、结构、形貌等的演变方式及形成规律,以为富镍正极煅烧工艺设计及材料定向调控提供参考。本文首先介绍了前驱体高温锂化过程物相、结构演变及反应机制,包括从热力学相平衡角度简要分析的相组成变化、基于原位测试及理论计算分析的前驱体锂化过程反应机制及物相演变以及降温过程发生的显著影响富镍正极材料性能的表面重构现象。其次,介绍了前驱体锂化过程的形貌影响因素及演变方式。最后,对富镍正极煅烧过程面临的问题进行了探讨。本文系统总结了前驱体煅烧过程结构演变及调控规律,以期为相关专业人员开发富镍正极提供参考。

摘要：目的设计一种改进方法,解决线性变换法无法实现任意偏斜度Ssk和峭度Sku组合的粗糙表面重构,以及无法保证表面高度极值特征参数(包括最大高度Sz、最大峰高Sp和最大谷深Sv)精度的问题。方法通过求解表面高度概率密度函数,代替线性变换法的Johnson转换,构造符合指定高度分布的非高斯序列,并利用时频迭代法保证重构表面高度参数的精度,在此基础上,设置特定的Ssk和Sku理论值,以证明所提改进方法的优越性,并将重构喷丸表面和磨削喷丸表面与相应实测表面进行对比,验证改进方法的合理性。结果改进方法对任意Ssk和Sku组合的粗糙表面均能准确重构,且可以保证表面高度极值特征参数的精度,最大误差不超过5%。此外,基于时频迭代法,改进方法有效避免了线性变换法中线性变换带来的原理性误差,重构表面的精度高且鲁棒性好,利用改进方法重构的喷丸表面和磨削喷丸表面,其高度分布、自相关函数均与实测表面吻合良好,相关粗糙度参数的最大误差低于5%。结论对于任意高度分布和自相关函数的粗糙表面,文中提出的改进方法均可实现高效、精准的重构,且表面Sq、Ssk和Sku值能得到精确保证,表面高度极值特征参数也可得到良好表征。此外,采用改进方法重构的喷丸和磨削喷丸表面,其高度分布也更加符合实际。

摘要：为了在流体模拟中构造更加平整光滑的表面以及提升重构的效率,本文面向基于粒子的流体模拟,提出一种高效的表面重构方法.首先对传统各向异性核函数的构造进行简化;然后根据对粒子特征向量的分析对粒子进行分类,即分为近表面粒子和内部粒子;最后在表面重构计算时将近表面粒子参与计算,而内部粒子则根据邻居粒子数量直接对颜色场进行赋值.实验结果表明,本文方法保证了重构流体表面的平滑性和几何特征;相对于已有方法,该方法简单易实现,且较大地提升了运算效率.

摘要：为了研究在真空系统中制备适用于固体电子器件中的有机聚合物薄膜,我们设计、加工、组装了离子团束—飞行时间质谱（ICB—TOFMS）系统,关于这个系统的结构和工作原理,请读文献.我们用这个系统制备了高质量的晶态聚乙烯（PE）薄膜,并对这种薄膜进行了结构分析,其中用扫描隧道显微镜（STM）分析晶态PE薄膜表面结构,首次观察到了（001）表面的折迭链结构,进一步证实了ICB技术制备的PE晶态薄膜的完善性.我们用透射电子显微镜（TEM）研究了在晶态基底上生长

摘要：针对 SFS(Shape From Shading)问题中的 L agrange乘子难题 ,经过 B样条插值 ,将 SFS问题的可积性、光滑性限制隐含 ,消除 L agrange乘子的不利影响 ,采用 B样条变分法解决了 SFS问题 ;并根据 B样条特殊结构 ,设计了 SFS问题变分格式的层次基变换共轭梯度加速算法 .初步的计算实例表明 ,此方法在精度、速度上有所提高 ,效果令人满意 .

摘要：在干摩擦或边界润滑条件下,摩擦副材料的组成与摩擦学特性都会在摩擦接触过程中发生改变。分析了多种摩擦系统中表面重构对于材料和机械摩擦学性能的重要影响。提出了从改善材料表面重构入手,设计新型材料和润滑剂的研究思路。

摘要：随着化石燃料的快速消耗和由此产生的环境问题,研究人员正在努力寻找可持续的替代能源和能源储存转换方法.电解水所制备的氢气是一种最佳的能量载体.然而,阳极析氧反应(OER)的缓慢动力学是限制电催化水分解转化效率和阻碍其广泛应用的瓶颈之一.贵金属氧化物IrO_(2)/RuO_(2)和贵金属铂基材料被认为是较好的OER和氢析出反应(HER)电催化剂,但资源稀缺和高成本限制了其广泛应用.与其他催化材料相比,钙钛矿型氧化物具有成本低廉、易于大规模制备等特点.钙钛矿结构通过将缺陷引入A、B或氧位点而表现出可调节和可变的特性.但人们对氯掺杂钙钛矿作为有效的OER催化剂关注较少.在氧位点掺杂一些非氧阴离子有时会产生特殊性质,从而提高催化剂催化性能.卤素相对于氧的电负性较低,掺杂后可使金属-氧共价性质增强,这有利于电催化过程中的电荷转移.氯取代可以降低电化学活性电位从而触发原位形成氯掺杂金属(氧化物)氢氧化物相.与此相反,无氯催化材料需要更高的电化学活性电位来引发或者更多的循环才能完成表面重构,从而导致OER催化性能较差.因此,对于实现高效电催化水分解,合理控制原位形成催化剂的催化活性表面仍然是一个挑战.本文提出了一种阳离子氧化方法,可以调节原位催化剂的浸出并产生自驱动表面重构的La-OH用于OER反应.通过甘氨酸螯合的合成策略,利用甘氨酸经过水热反应螯合金属离子形成前驱体,之后高温合成空心立方体型的氯掺杂的LaCoO_(3)(Cl-LaCoO_(3))纳米晶体,并采用X射线粉末衍射和Cs校正扫描透射电子显微镜来表征.Cl-LaCoO_(3)纳米晶体在10 mA cm^(–2)的电流密度下表现出342 mV的超低过电位和76.2 mV dec_(–1)的Tafel斜率.OER过程中形成的La-OH结构有利于提高材料的结构稳定性和电催化活性,氯的掺杂也有助于提高材料的电催化活性.此外,原位拉曼光谱、X射线光电子能谱等进一步表明了由于稀土镧和氧之间的强相互作用,氯溶解并产生自驱动的La-OH结构可以显著提高材料的催化稳定性.综上,本文为设计掺杂型钙钛矿纳米晶体的高效电催化剂提供了新策略,并为可再生能源系统的应用提出了更多可能性.

摘要：寻找高活性、碱性稳定且具有极低过电位的非贵金属基析氧反应(OER)催化剂有巨大的价值,但由于OER缓慢的动力学,使其商业化面临相当大的挑战.本文中,我们通过一种自适应的表面重构方法设计了一种强耦合核壳纳米结构的预催化剂.该预催化剂由内部生长的Ni_(3)N/Ni异质结构核和超薄Ni_(3)N壳(Ni_(3)N/Ni@Ni_(3)N)组成,通过逐步的热氮化路径合成.Ni_(3)N/Ni@Ni_(3)N样品在电流密度10 mA·cm^(-2)下展现出超低的过电位(229 mV),其在过电位270 mV下,电流密度为单独的Ni_(3)N、Ni以及商业RuO_(2)催化剂的17,37和20倍,同时具有较低的塔菲尔斜率(55 mV·dec^(-1)).在OER过程中,Ni_(3)N/Ni@Ni_(3)N样品的表面发生了重构,生成了高活性的NiOOH.原位拉曼光谱和非原位电子显微镜的研究证实了这一点.密度泛函理论(DFT)计算结果表明,NiOOH到Ni_(3)N的界面电子转移产生了带正电的Ni阳离子,大大降低了OER中间产物吸附/脱附的能垒.