摘要：转换型阳极材料因较高的比容量在储锂方面具有较大的应用潜力,但是严重的体积膨胀和低电导率限制了此类电极材料的倍率和循环性能.本研究设计了一种双金属锌锰基金属有机骨架(ZnMn-MOF)材料,并成功地将其转化成多孔炭封装的MnO颗粒(MnO/PC)复合电极材料.配位锌组元的模板和活化作用赋予PC基体多孔结构,能够显著地提高PC基体与MnO颗粒的相容性,导致MnO颗粒完全封装于PC基体中.更重要的是,PC基体的多孔结构为缓冲MnO的体积变化提供了足够的空间,经过反复的充放电循环后MnO仍完全封装于PC基体而不发生破裂乃至破碎.研究结果表明,MnO/PC同时具有较高的电荷储存容量、优异的倍率性能和超长的循环稳定性.MnO/PC在0.1 A g^(-1)时具有768 mA h g^(-1)的比容量,在0.7 A g^(-1)时其比容量仍能保持487 mA h g^(-1),并且在0.3 A g^(-1)循环500次后性能未衰减.值得关注的是,MnO/PC在锂离子电容器中与电容型活性炭电极表现出良好的匹配性,组装的锂离子电容器在比功率为210Wkg^(-1)时实现了153.6Wh kg^(-1)的比能量,并且在比功率为63.0kW kg^(-1)时仍能维持71.8W h kg^(-1)的比能量.

摘要：作为能源密集型Haber-Bosch工艺合成氨的一种新兴替代品,电化学硝酸盐还原反应(NO_(3)RR)在可持续合成氨和废水处理方面受到了关注.然而,由于缺乏有效的电催化剂,NO_(3)RR目前仍然面临氨产率低和选择性差的问题.本文报道了通过脱合金法制备的纳米双模式孔Ru掺杂Cu催化剂作为NO_(3)RR的电催化剂,在-0.2 V versus RHE的电位下表现出29.63±0.74 mg h^(-1)mg_(cat.)^(-1)的超高氨产率与97.3%±2.5%的法拉第效率,优于大多数报道的催化剂.密度泛函理论计算表明,在Cu中掺杂Ru可以优化中间体的吸附能,降低NO_(3)RR速控步骤的能垒.此外,Ru原子可以促进H2O的吸附/解离,为含N中间体氢化为NH_(3)提供活性氢.这项工作为NO_(3)RR等过程进行高性能催化剂的合理设计提供了新的途径.

摘要：低容量和低倍率限制了电池型超级电容阳极材料的大规模应用.本文通过构建一种具有半共格异质界面特性的Fe_(2)O_(3)/FeSe_(2)纳米结构作为先进的阳极材料来解决这一瓶颈.系列表征和第一性原理计算表明,这种特殊的异质界面不仅能自发产生较强的内建电场,从而提高电子传递速率和OH^(-)离子的吸附能力;还可使得活性物质与OH^(-)之间发生更多的氧化还原反应,并且使该反应体系更容易进行.基于上述优势,所制备出的阳极材料的最大比容量为199.2 mA h g^(-1)(1 A g^(-1)),并且在10 A g^(-1)下仍能保持105.8 mA h g^(-1),同时,经历5000次循环后,其比容量可维持初始值的90.2%.此外,以Fe_(2)O_(3)/FeSe_(2)作为阳极组装的非对称超级电容器在0.8 kW kg^(-1)时的能量密度为52.55 Wh kg^(-1),即使经历15,000次循环,该器件还能维持初始容量的91.2%.我们的工作为设计大容量和高倍率性能的电池型超级电容器阳极材料提供了一种创新性的策略,有望推动过渡金属化合物在储能系统中的大规模应用.

摘要：Two-photon photopolymerization （TPP） with femtosecond laser is a promising method to fabricate threedimensional （3D） photonic crystals （PCs）. Based on the TPP principle, the micro-fabrication system has been built. The 3D woodpile PCs with rod space of 2000 nm are fabricated easily and different defects are introduced in order to form the cross-waveguide and the micro-laser structure PCs. Simulation results of the optical field intensity distributions using finite-difference time domain （FDTD） method are given, which support the designs and implementation of the PC of two types in theory.

摘要：越来越多的研究将有机电化学晶体管(OECT)用于新颖的电学设备,然而这些设备天然需要两个仪器电源,不利于将其应用于对能源供应有严格要求的便携和可穿戴体系.本文通过将单晶硅太阳能电池组装到OECT的回路中并以光作为燃料,构建了自供能和光调控功能的有机光电化学晶体管(OPECT)光电子器件.以基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT:PSS)的耗尽型和增强型OECT为例,我们设计了不同的光寻址结构并系统地研究和比较了相应的特性.通过合适的光调制,我们实现了不同的器件行为,且这些器件表现出优异的性能.在应用层面,我们设计了光逻辑电路,其不同的特性可以通过相应的辐照度来调控;此外,我们展示了光控的OECT单极逆变器,并根据系统的能源供应和阻抗进行了优化.本工作代表着新型的OPECT光电子器件,合理地将其与柔性基底和太阳能电池组装有望应用于便携和可穿戴器件领域.

摘要：合理的成分设计是固态锂电池用高性能复合电解质开发的重要策略.本文将闭式硼氢化锂Li_(2)B_(12)H_(12)引入到含非游离态N-甲基吡咯烷酮塑化剂的聚偏二氟乙烯-双三氟甲基磺酰亚胺锂(PVDF-LiTFSI)中,制成新型复合聚合物电解质.该电解质在25℃时具有1.43×10^(-4) S cm^(-1)的电导率和0.34的锂离子迁移数,显示出优异的导锂性能.密度泛函理论计算表明,具有缺电子多中心键的Li_(2)B_(12)H_(12)可以促进LiTFSI的解离和TFSI-的固定,是锂离子导电性能改善的主要原因.此外,该电解质还具有出色的电化学、热力学和机械稳定性.Li_(2)B_(12)H_(12)的添加有助于在负极/电解质界面形成保护性中间相,阻止副反应的进一步发生.由于上述优势,该电解质具有很高的电极兼容性,如锂对称电池可以在0.2mA cm^(-2)下稳定循环1200多个小时,Li||LiFePO_(4)电池在1 C和25℃的条件下经200个循环仍可以保持140 mA h g^(-1)的可逆比容量,容量保持率为98%.

摘要：Mg-8Sn-1Al-1Zn-xNi(x=0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%, mass fraction) alloys were designed and prepared. The microstructures and the mechanical properties were studied by using optical microscope, scanning electronic microscope, energy dispersive X-ray spectroscope, X-ray diffraction and a standard universal testing machine. The results show that the microstructure of Ni-containing alloys consist of α-Mg, Mg2 Sn, β-Mg-Ni-Al and γ-AlNi phases. No β-Mg-Ni-Al phase was observed in TAZ811-2.0Ni alloy due to its 1:1 atomic ratio of Ni/Al. The addition of Ni refines the α-Mg dendrites and suppresses the formation of coarse Mg2 Sn phase. The tensile properties results show that the TAZ811-0.5Ni alloy presented the best mechanical properties, which is due to the rod-like β-Mg-Ni-Al phase, refined α-Mg dendrites and Mg2 Sn phase, as well as γ-AlNi phase. The tensile fracture mechanism transits from cleavage to quasi-cleavage fracture with the increasing Ni addition.

摘要：由于钠资源储量丰富且价格低廉,钠离子电池(SIBs)可作为锂离子电池(LIBs)的有效替代品已成为共识.基于此,开发适合钠存储的电极材料是钠离子电池发展的关键.近年来,二维层状过渡金属硫属化物在能源和环境领域受到广泛关注.其中MoSe_(2),由于其宽的层间距和较高电导率,被认为是一种具有潜力的SIBs负极材料.本工作中,我们通过静电纺丝,硒化及碳化过程,设计制造了具有多通道电子传输路径的氮掺杂双碳壳层MoSe_(2)纳米材料(MoSe_(2)/MCFs@NC).此结构具有三维连通的导电网络,丰富的空隙和足够的电子传输路径,有助于适应钠离子脱嵌带来的体积膨胀应力,并加快电荷转移动力学.作为钠离子电池负极材料时,MoSe/MCFs@NC表现出高的比容量(10 A g^(-1)电流密度下为319 mA h g^(-1))和优异的循环稳定性(10 A g^(-1)的电流密度下可循环1100圈).此外,该材料在与Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)O_(2)F正极材料组成的钠离子全电池中也表现出了卓越的性能.理论计算进一步验证了双碳壳层和MoSe之间的强相互作用,对于提升MoSe_(2)/MCFs@NC的钠离子电池综合性能具有重要意义.本研究为制备高性能钠离子电池电极材料提供了新思路.

摘要：钛的弹性模量受β相稳定性的影响较大。具有低β相稳定性和无毒元素的亚稳定β或近β钛通常可以实现较低的弹性模量。本研究提出了一种高效的组成设计方法,结合CALPHAD计算和纳米压痕测试,以设计具有低模量的Ti-Nb-Zr-Sn-Ta合金。通过这种方法,开发了一种具有低模量、高强度和良好塑性(弹性模量为(58.3±2.0)GPa,抗拉强度为(813.3±7.2)MPa,伸长率为(25.3±2.1)%)的近β钛Ti-18Nb-8Zr-5Sn-2Ta。实验结果显示,传统的钼当量法高估了Sn和Zr对钛合金的β相稳定性的影响,而对于Ti-Nb-Zr-Sn-Ta合金,Nb和Ta能更有效地稳定β相。

摘要：This paper reports that heat insulating property of infrared reflective coatings is obtained through the use of pigments which diffuse near-infrared thermal radiation. Suitable structure and size distribution of pigments would attain maximum diffuse infrared radiation and reduce the pigment volume concentration required. The optimum structure and size range of pigments for reflective infrared coatings are studied by using Kubelka-Munk theory, Mie model and independent scattering approximation. Taking titania particle as the pigment embedded in an inorganic coating, the computational results show that core-shell particles present excellent scattering ability, more so than solid and hollow spherical particles. The optimum radius range of core-shell particles is around 0.3 - 1.6 μm. ~rthermore, the influence of shell thickness on optical parameters of the coating is also obvious and the optimal thickness of shell is 100-300 nm.