摘要：为了解决纳米铝热剂的制备工艺中组分分布不均匀和燃烧效率低等问题,采用层层组装技术将铜‐均苯三甲酸(Cu(BTC))和铁‐均苯三甲酸(Fe(BTC))交替包覆在nAl表面,制备核壳结构nAl@Cu(BTC)/Fe(BTC)纳米铝热剂,并对其结构、形貌、热反应性能(铝热反应温度)和燃烧性能(燃烧时间、点火延迟时间和燃烧温度等)进行研究。结果表明:层层组装技术可以调控包覆层的厚度和形貌,随着包覆层厚度的增加纳米铝热剂从粗糙疏松逐渐变得光滑致密;交替包覆12层Cu(BTC)/Fe(BTC)的纳米铝热剂燃烧剧烈,火焰传播速率较快,在0.710 s内火焰达到最大,具有适中的点火延迟时间(0.509 s)、最短的燃烧时间(2.036 s)和最高的燃烧温度(1425℃),此时,Cu(BTC)和Fe(BTC)的协同作用使其铝氧化反应温度峰值降低到552.5℃和735.0℃。

摘要：为提高丁羟四组元推进剂和CL-20/GAP推进剂的力学性能,解决新的推进剂填料基体界面“脱湿”问题,设计合成了新型Schiff碱键合剂;采用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜及万能材料拉伸机等对键合剂的键合效果和推进剂的力学性能进行了表征。结果表明,合成的新型Schiff碱键合剂包含键合剂必备官能团且在AP表面存在明显键合,新型Schiff碱键合剂有望取代有毒MAPO,可明显提高丁羟四组元推进剂的力学性能,使丁羟四组元推进剂常温拉伸强度达到0.7 MPa,常温延伸率大于55%,高温延伸率大于50%,低温延伸率大于60%,并可以明显改善丁羟四组元推进剂的工艺性能;在CL-20/GAP推进剂中,新型Schiff碱键合剂可同时提高推进剂的拉伸强度和延伸率。

摘要：随着全球能源危机和环境污染日益加剧,开发可持续的绿色能源技术已经成为当务之急.其中,水分解制氢作为一种清洁能源的生产方式,因其零排放和高能量密度的特点,而受到广泛的研究和关注.析氢反应(HER)和析氧反应(OER)是水分解过程的关键步骤,它们的反应效率直接影响整个制氢过程的能量转换效率.因此,开发高效的双功能电催化剂对于推动水分解技术的发展具有重要意义.本文制备了一种超低Ru掺杂的新型核壳纳米结构电催化剂,该催化剂生长在泡沫镍(NF)上,简称Ru-NiMoO_(4)@Ni_(3)(PO_(4))_(2)/NF.首先,通过水热法在NF上均匀生长了水合NiMoO_(4)纳米柱,并通过共价相互作用,确保其在垂直方向上有序排列.随后,采用超低浓度的RuCl_(3)对NiMoO_(4)纳米柱进行蚀刻,并通过磷酸化反应引入(PO_(4))^(3+)离子形成了Ni_(3)(PO_(4))_(2)壳层.这种设计克服了以往Ru易团聚的难题,保障了Ru的均匀分布,从而合成Ru-NiMoO_(4)@Ni_(3)(PO_(4))_(2)/NF催化剂.通过X-射线衍射、X-射线光电子能谱及透射电子显微镜等对催化剂的化学组分和微观结构进行了分析,证实其成功制备.元素分析结果表明,催化剂中Ru的含量仅为1.94 wt%,显著降低了其制备成本.电化学测试结果表明,该催化剂在HER和OER中均表现出较好的催化活性.在10和100 mA cm^(−2)电流密度下,HER的过电位分别为−14.8和−57.1 mV,Tafel斜率为35.8 mV dec^(-1),优于商业Pt/C催化剂;在100 mA cm^(−2)电流密度下,OER过电位为259.7 mV,Tafel斜率为21.6 mV dec^(−1),优于商业RuO_(2)催化剂.在全水解测试中,该催化剂在10和100 mA cm^(−2)时所需的电池电压分别为1.43和1.68 V,与其他自支撑材料相比表现出良好的性能.此外,该催化剂在150 h性能测试过程中表现出较好的稳定性.采用密度泛函理论计算研究了催化剂具有较好活性的内在机制.结果表明,其具有低水离解能垒(ΔGb=0.46 eV),接近零的HER自由吸附能(∆G*H=0.02 eV),低的OER自由吸附能量(ΔG*OOH−ΔG*OH=2.74 eV)和接近费米能级的高密度态.这些特性共同促进了电解水反应的高效进行.综上,本文研究开发的Ru-NiMoO_(4)@Ni_(3)(PO_(4))_(2)/NF双功能催化剂具有较好的催化活性、低电位需求和长期稳定性,为氢气生产开辟了新途径,也为优化双功能水分解催化剂提供了新视角,并为未来可持续能源应用发展提供一定的参考.

摘要：天然气汽车尾气中尚未充分燃烧的甲烷是一种典型的温室气体之一,其温室效应远超二氧化碳,达到后者的20倍以上.因此,减少甲烷的排放对于有效应对气候变化至关重要.目前,以Pd/Al_(2)O_(3)为基础催化剂的催化燃烧反应,已被证实为减少甲烷排放的最为切实可行的技术手段.深入了解钯基催化剂的活性结构不仅有助于合理设计高效的催化体系,还能在很大程度上减少贵金属钯的使用量.然而,在甲烷燃烧反应过程中,由于氧化还原气氛的复杂性,Pd金属的表面容易转变为不同结构,这增加了研究其活性结构的难度.此外,催化剂的制备方法、载体的性质、预处理的气氛以及温度等因素均会对Pd的价态和粒径效应产生影响,使得Pd基催化剂在甲烷燃烧反应中的活性结构至今仍存在争议.为了深入研究这一问题,本文选用商业化的纳米级γ-Al_(2)O_(3)作为载体,采用易于工业化应用的浸渍法制备了Pd/Al_(2)O_(3)催化剂,并研究其在低温(200-400℃)贫燃条件下的活性结构.球差电镜结果表明,催化剂中的Pd纳米颗粒在不同气氛中经800℃高温预处理后呈现出不同的结构特点.氦气处理后的催化剂中,Pd以完全金属态的形式存在;氧气处理后的催化剂中,Pd以PdO的形式存在;甲烷燃烧反应气处理后的催化剂中,PdO大颗粒上存在金属Pd小颗粒,呈现出“荔枝型”Pd/PdO结构.准原位X射线光电子能谱和原位X射线吸收谱等结果表明,“荔枝型”Pd/PdO结构是在甲烷燃烧反应中受氧化还原气氛诱导形成的.该独特的“荔枝型”Pd/PdO结构的催化剂在300℃甲烷燃烧反应中,表现出337.8μmol gPd^(-1) s^(-1)的反应速率,分别是纯金属Pd和PdO型催化剂反应速率的10.7倍和15.5倍.进一步研究表明,无论催化剂中Pd的初始状态为金属态或是氧化态,高活性的“荔枝型”Pd/PdO结构都可以在较低温度(500℃)的长时间(12 h)甲烷燃烧反应中缓慢生成.通过调节预处理气氛中甲烷与氧气的相对浓度,可以实现689.2μmol gPd-1 s^(-1)的反应速率,高于文献已报道的Pd基催化剂在相似反应条件下的活性.密度泛函理论计算结果表明,相对于金属Pd和PdO,甲烷在Pd/PdO界面处表现出最低(0.40 eV)的自由能势垒,这表明由于界面处金属Pd和PdO的协同作用,甲烷断裂第一个C-H键的解离活化过程更容易发生,从而解释了“荔枝型”Pd/PdO结构高催化活性的来源.综上,本文通过先进的球差电镜和原位光谱表征技术,为深入认识甲烷燃烧钯基催化剂活性结构提供了新的角度.研究发现,反应过程中因气氛诱导而生成的高活性结构可能是重要的活性中心,这一观点不仅有助于理解甲烷燃烧反应的机理,而且可以为其他氧化还原催化体系的研究以及工业催化剂的设计制备提供参考.

摘要：电沉积是改善金属基材性能的主要方法之一,但目前单一的沉积技术已经无法满足功能材料制备等方面的诸多要求,故研发了许多新技术来克服常规沉积过程所引起的镀层缺陷。激光辅助电沉积(LAED)是一种在电沉积系统中引入激光辐照以实现高速、高质量和高选择性沉积的技术。与传统电沉积过程相比,LAED技术具有辐照区域沉积速度快、可定域沉积及促进纳米结构形成等优势。虽然目前对LAED技术的研究多以其作用机制为主,但由于激光与电沉积共同作用的过程较为复杂,对其作用机制的研究仍不够系统;且激光设备较为昂贵,沉积装置也需要特定的设计。这些因素导致该技术工艺体系不够完善、应用范围有限。随着小型、高性能激光器和各类监测手段的发展,该技术会有更多的优势和更广泛的应用。本文综述了LAED技术的作用机制及装置组成,从激光在溶液中的作用、LAED沉积过程和激光与电沉积协同作用三方面对作用机制进行分析,发现不同实验条件会对沉积物质的结构和形态产生较大的影响,故通过调节激光辐照系统与电沉积系统的相关工艺参数可得到具有不同性能的镀层。激光辅助电沉积技术的代表性应用是制备无掩膜微图案、高质量镀层及各类微结构功能材料。本文期望为LAED技术的装置设计及其在各类功能材料方面的应用提供一定参考。

摘要：电化学反应是连续的动态变化过程,伴随着瞬时中间体和复杂结构物质的产生,因此,精确而有效地捕捉反应过程中的一系列产物,有助于准确推导其电化学反应机理,进而优化反应条件,提高反应效率.目前,主流的电化学在线监测技术包括光谱法、循环伏安法和线性极化曲线等,这些方法能够胜任反应过程中大部分物质的结构及组成变化检测,然而,为了更加系统和精确地掌握电化学反应过程中所有产物的信息,仍需进一步拓展实时、原位反应监测技术.质谱具有灵敏度高、选择性好、分析速度快、可以结构解析等特点,是一种理想的电化学反应研究手段.近年来,采用质谱法研究电化学反应机理的报道越来越多,尤其是采用以电喷雾离子源(Electrospray Ionization,ESI)及其衍生离子源为代表的常压离子源对电化学反应过程进行实时、原位监测已经成为研究热点.本综述主要介绍了近期发表的电化学-质谱联用技术,详细描述了其针对不同类型电化学反应监测要求而设计和开发的电化学离子源装置.

摘要：荧光传感器具有灵敏度高、响应快、操作简便等优点;然而,在使用单发射荧光传感器时,背景信号、温度、p H值等因素都会对检测结果产生干扰.为使检测结果更灵敏、准确,具有自校正特性的比率荧光传感器应运而生.将模拟抗原抗体特异性结合作用的分子印迹技术引入到比率荧光体系中,即分子印迹比率荧光(molecular imprinting ratiometric fluorescence,MI-RFL)传感器,具有高选择、高灵敏及便捷性等特点,广受关注.本文梳理了2017年以来MI-RFL传感器构建与应用的研究进展.首先介绍了MI-RFL传感器的荧光源和工作机理,然后重点综述了能够提高传感器性能的印迹策略、荧光双/三发射类型,讨论了传感器的微型设计及在现场检测中的应用,最后,尝试提出了MI-RFL传感器面临的挑战,并展望了其发展前景.

摘要：通过聚氨酯发泡膨胀法制备了石墨烯,采用化学镀工艺方法在其片层表面进行纳米铜粒子的可控修饰,基于铜原子的d空轨道与苯胺分子中氮原子的孤电子对之间的配位关系,将对苯二胺分子自组装在石墨烯表面。采用透射电子显微镜、红外光谱、拉曼光谱和X射线光电子能谱研究了纳米铜粒子/胺/石墨烯的表面形貌和表面性能。结果表明,纳米铜粒子均匀地沉积在石墨烯片层表面,对苯二胺分子与石墨烯表面金属铜实现了自组装,对苯二胺/纳米铜/石墨烯能够均匀地分散在环氧树脂体系中。