摘要：工业和生活产生的含油废水不仅对环境造成污染,也对人类健康造成危害。目前所应用的大部分油水分离方法存在操作繁琐、耗时、耗能和效率低等问题。超润湿性涂膜应用于油水分离具有分离效率高、耗能低、不造成二次污染和绿色环保等优势。基于此,设计了基于TiO_(2)纳米粒子的超亲水-水下超疏油涂膜用于含油污水的分离,同时将过渡金属Fe、Cu、Mn、Co分别掺杂到涂膜中对涂膜进行改性以提高涂膜的光催化抗菌性能。结果表明:涂膜在空气中对水的接触角为0°,在水下对十六烷的接触角均大于150°,表现出良好的水下超疏油性,油水分离实验表明不管是乳化油还是非乳化油,4种涂膜的油水分离效率均能达到95%以上,抗菌实验表明掺杂金属可以有效提高涂膜的抑菌性能。

摘要：现如今,能源的日益减少和对自然的伤害使得全世界越来越关注如何有效制备和利用环境友好型可持续新能源,而作为新能源之一的太阳能,因为它的无污染、价格低廉,引起了世界各国研究者的兴趣。这也使得光催化研究成为了世界研究中的一个前沿话题。目前氮化碳材料的光催化效率并不高,因此需要更加高效绿色的太阳能光催化材料。文章将通过研究使用不同的金属掺杂g-C_3N_4,发现其中的规律并进行分析。

摘要：采用密度泛函理论方法,构建了Ag,Zn,Pd原子掺杂的Cu(111)和Cu_(2)O(111)活性晶面,探讨了不同金属掺杂对Cu(111)和Cu_(2)O(111)催化剂的草酸二甲酯(DMO)加氢反应活性和选择性的影响.研究结果显示,掺杂Zn可有效阻止乙醇酸甲酯(MG)进一步加氢,提高MG的选择性,Ag助剂可以有效提高加氢活性;而Pd助剂的添加使MG的生成能垒增高,降低了MG的选择性.Ag-Cu(111)表面具有适宜的d带中心,生成CH_(3)OOCCH_(2)OH的活性最高.在Ag,Zn,Pd原子掺杂的Cu_(2)O(111)表面,Ag-Cu_(2)O(111)能带带隙小、价带强度高,在DMO加氢反应中具有最佳的催化活性.基于上述结果,提出铜基催化剂结构调变和性能调控的理论方法,为高效催化剂的设计提供可靠的理论指导.

摘要：目的探究Ce-Ti合金靶功率对MoS_(2)基涂层摩擦学性能的影响,制备干摩擦性能优异的MoS_(2)基复合涂层。方法采用直流与射频双靶非平衡共溅射技术,通过调节Ce-Ti(1∶1)靶功率控制涂层掺杂元素含量。利用原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱仪(XPS)等多种测试手段,分析合金靶功率对Ce-Ti/MoS_(2)涂层微观组织、力学性能及摩擦学性能的影响。结果随着掺杂金属功率提升,MoS_(2)基涂层由明显的晶体结构变为类似非晶结构;表面由纯MoS_(2)的蠕虫状逐渐转化为细小团聚形貌,在达到90 W功率后团聚尺寸又逐渐粗大。当Ce-Ti靶(Ce的原子数分数为2.32%;Ti的原子数分数为7.21%)沉积功率达到70 W时,致密程度显著提高,由无掺杂多孔柱状晶变为细密柱状生长结构,纳米硬度达7.85 GPa,并明显改善了氧化现象。在摩擦磨损方面,70 W功率下磨痕呈微量的磨粒磨损,平均摩擦因数低至0.073,磨损率减少至9.42×10^(-8) mm^(3) N^(-1)m^(-1)。对偶钢球形成转移膜,有效减少摩擦过程剪切力。70 W条件下转移膜面积最小,且摩擦时磨痕处重组生成MoS_(2)结构,显著减少材料的摩擦因数与磨损率。结论磁控溅射Ce-Ti掺杂MoS_(2)基涂层提升了涂层致密程度与摩擦磨损性能,在功率达到70 W时达到最优综合性能,涂层的摩擦因数与磨损率也因形成高质量转移膜而显著降低。

摘要：聚醚醚酮(PEEK)广泛应用于航空航天领域,因其本征粘弹性和低硬度,PEEK极易发生磨损失效。为解决此难题,一般采用表面沉积类金刚石(DLC)薄膜的方法。利用线性离子束复合直流磁控溅射技术,调控Ar/C_(2)H_(2)气流比(68/12~62/18),在PEEK表面制备不同W元素掺杂含量的DLC薄膜。系统研究气流比对PEEK/W-DLC材料的组分结构、力学和摩擦性能的影响规律。结果表明,气流比降低使薄膜表面C粒子团簇尺寸增大和致密化。W元素含量由7.08at.%下降至2.63at.%,且主要以WC_(1-x)纳米晶簇分布在C基质中,I_(D)/I_(G)值由0.42下降至0.32。C元素含量的增加使膜内生成更多的C-C键,部分C=O键转化为C-O键。PEEK/W-DLC材料表面褶皱密度增大,界面处形成机械咬合结构。气流比66/14时,材料具有优异的力学和摩擦性能,磨损率低至1.52×10^(-8) mm^(3)/(N·m)。这主要归功于碳膜的力学性能保护及磨斑处富W润滑转移膜的形成。通过分析材料表面凹坑结构的形成机理,发现摩擦过程中同时存在粘着磨损和磨粒磨损。研究结果将有助于指导设计开发高效耐磨的航空航天材料。

摘要：氢能因储量丰富、无污染和能量密度高而被誉为21世纪的绿色新能源。LiBH_4的理论储氢容量高达18.5%,被认为是最具应用前景的储氢材料之一,但其吸放氢速率相对缓慢限制了其应用。为提高LiBH_4脱氢性能,将金属原子Mg, Al, Ti掺杂到LiBH_4体系中,采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,对金属原子Mg, Al, Ti掺杂改性LiBH_4体系的置换固溶热、合金形成热、 H原子解离能、电子态密度等进行了理论计算和分析,探究揭示Mg, Al, Ti掺杂提高LiBH_4体系脱氢能力的微观机制。计算结果表明:金属原子Mg, Al, Ti掺杂后LiBH_4体系的合金形成热和H原子解离能都变小,说明金属原子Mg, Al, Ti的掺杂使体系相结构稳定性变差,增强了体系脱氢能力。其中, Ti的催化作用最强、掺杂效果最好;对电子态密度的分析结果表明:金属原子Mg, Al, Ti掺杂后体系脱氢能力增强的主要原因在于Fermi能级附近能隙变窄,能隙值减小,并且Mg-BH, Al-BH, Ti-BH键的较强作用减弱了原有的Li-BH, B-H键间的相互作用,降低了体系相结构稳定性。

摘要：随着经济的快速增长,环境和能源问题日益突出。太阳能作为一种可再生、环保的能源,受到了许多研究人员的关注,最大限度地利用太阳能资源成为未来的研究热点。众所周知,光催化技术可以将太阳能转化为化学能或电能,为环境污染提供解决方案。因此,半导体光催化技术被认为是解决能源危机和环境问题的最环保的技术之一。铋基半导体材料由于合适的能带结构、丰富的种类、无毒性和低成本,在光催化领域受到欢迎。然而,纯Bi基光催化剂存在光激发电子-空穴对复合效率高、量子产率低和光吸收能力有限的问题,导致光催化性能低。为了克服这些限制,人们设计了各种策略,比如金属或非金属掺杂、金属沉积、异质结构建和诱导缺陷生成来提高它们的光催化活性。在这些策略中,元素掺杂或金属沉积被认为是调整铋基材料能带结构和物化性质的有效方法。这个方法拓宽了光响应范围和提高了光催化性能。这篇综述总结了金属掺杂、非金属掺杂、金属和非金属共掺杂以及金属沉积改性铋基材料的最新研究进展。它也探索了它们在光催化降解污染物和重金属离子、氮气还原、二氧化碳还原、光催化抗菌等各个领域的应用。关于金属掺杂,我们将其分为三类:碱金属或碱土金属掺杂、过渡金属掺杂和稀土金属掺杂,并详细介绍了每种掺杂的优缺点。非金属掺杂则被分为卤素掺杂和非卤素掺杂,并重点研究非金属掺杂对铋基材料的影响。此外,我们还纵向比较了每个元素的优点。结合最近的研究进展,简要介绍了结合金属和非金属元素优点的共掺杂。对于金属沉积,我们主要从肖特基势垒和局域表面等离子体共振(LSPR)效应两个方面介绍了对Bi基材料的影响。最后,我们也呈现了金属或非金属改性Bi基光催化剂目前面临的挑战和前景。

摘要：面对全球能源短缺和环境污染等问题,发展绿色、可持续的能源来替代传统的化石能源成为迫切需求.太阳能作为一种清洁可再生能源,其有效转化与利用受到了广泛关注.光催化将太阳能转化为化学能,其核心是新型高效的光催化材料.金属有机框架材料(MOFs),是一类由金属或金属节点与多齿有机配体相互连接而成的微介孔材料,具有独特的组成结构和特性,有望成为有应用前景的光催化材料.目前已有一些关于MOFs基光催化的综述,但考虑到该领域在过去几年迅速发展,为了研发高效的MOFs基光催化材料,非常有必要对已经报道的用于提高MOFs基光催化剂性能的策略进行总结.本综述重点总结了已报道的通过调控MOFs基材料的组成和结构的策略来提升其光催化性能的最新研究进展.首先,简要介绍了MOFs基材料的结构特点及其在光催化领域应用的优势,阐述了MOFs基材料光催化的基本原理,提出了影响其光催化性能的关键因素,包括光吸收能力、光生载流子的分离和迁移以及催化活性位点.其次,阐明不同结构调控策略通过优化关键因素进而提高光催化性能的原理,具体包括MOFs基材料中金属掺杂、配体功能化、超薄二维材料构筑以及缺陷工程策略.然后,通过总结典型案例,详细讨论了上述策略如何通过调控MOFs基材料的组成和结构来优化关键因素,从而提高MOFs基材料的光催化性能.最后,针对MOFs基材料光催化所面临的机遇、挑战及其发展趋势提出展望:(1)影响MOFs基光催化剂效率的因素是多方面的,因此将不同策略相结合有利于更好地提高MOFs基光催化剂的性能.除了本文总结的四种构筑策略,最近其它一些关于提升MOFs基材料光催化性能的结构调控策略也有零星报道,如微环境调控、晶面工程等,也值得进一步关注.(2)与无机半导体光催化剂相比,MOFs基材料的结构稳定性较差,因此应特别注意其在光催化条件下的稳定性,特别是MOFs基材料在水中的反应体系.(3)先进原位表征技术的发展和理论研究的深化对于高效MOF基光催化系统的设计及机理研究至关重要.(4)MOFs基材料的多功能性可以使其作为光诱导一锅多步反应的多功能催化材料,应大力开展研究.综上,本文系统地总结了通过调控MOFs基材料的组成和结构从而达到提升其光催化性能的不同策略,并就MOFs基材料光催化所面临的机遇、挑战及其发展趋势提出展望.希望本文能够为深入了解MOFs基光催化体系中组成-结构-性能关系以及从原子水平来设计研发高效的MOFs基光催化剂提供参考.

摘要：过渡金属氮掺杂的碳材料极有希望替代贵金属铂基材料成为重要的氧还原电催化剂,在储能材料和能量转换器件研究领域受到广泛关注。利用两步热解法和浸渍法设计了钒掺杂的钴-氮-碳催化剂,研究催化剂中钒对氧还原催化性能的影响。高价态钒的引入提高了钴基碳材料的催化活性。进一步通过X射线吸收精细结构(X-ray AbsorptionFineStructure,XAFS)探讨催化剂的局域原子结构和电子结构,结果表明:Co与V的电子转移改变了金属Co的原子、电子结构,形成了Co‒N_(4)活性位点,揭示了V掺杂CoNC材料的活性来源,为研究Co‒N‒C氧还原反应机理提供了理论基础。

摘要：综述了氮化碳掺杂改性修饰技术进展情况,包括氮化碳光催化剂的金属掺杂、非金属掺杂、层间掺杂和缺陷掺杂,分别总结了它们对氮化碳光催化剂带隙和光学吸收范围、光生载流子分离效率以及载流子的迁移能力三个重要特性的影响,评述了氮化碳掺杂改性技术未来的研究内容。