现场红外反射吸收光谱电解池的改进及其薄层厚度测量

作为研究电极/溶液界面的一种现场波谱技术,红外反射光谱自八十年代初以来已获重大进展。除高性能谱仪外,成功之关键是电解池设计。一般认为红外窗口与工作电极间水溶液层厚度必须小至约1μm。现最流行的Bewick等设计的电解池虽能做到这一点,但加工和操作必须十分考究。此外,液层厚度虽至关重要却迄今未见准确测过。     

石墨电极首次阴极极化过程的两电极和三电极电化学阻抗谱研究

运用电化学阻抗谱(EIS)并结合扫描电子显微镜(SEM)研究了石墨电极在两电极扣式电池和三电极玻璃电解池中的首次阴极极化过程. 研究指出, 两电极扣式电池体系中石墨电极首次阴极极化过程的EIS谱特征及其变化不能解释固体电解质相界面膜(SEI膜)的形成过程, 但是可以用三电极玻璃电解池中获得的石墨电极首次阴极极化的EIS谱特征及其变化加以说明. 结果表明, 在石墨负极首次阴极极化过程中SEI膜主要在1.0 ~ 0.6 V电位区间形成.     

Nafion修饰薄层电化学检测器

近年来,由于流动体系电化学检测对电活性组分具有高灵敏度和选择性。已引起很大的兴趣,但对于复杂样品的分析,检测器的选择性和稳定性仍受到很大限制。本文首次使用阳离子交换剂(Nafion)涂层玻炭电极电化学检测器,获得了对阳离子组分的选择性响应,提高了检测器的稳定性,并根据流动注射分析结果讨论了Nafion膜中不同电荷离子的扩散行为。     

电化学石英晶体微天平研究银的初始氧化过程

石英晶体微天平 QCM 应用于真空或气相实验作为灵敏的质量检测器已有较长时间,但直到80年代中期才将液相中的 QCM 同电化学方法联用而形成电化学石英晶体微天平 EQ-CM.EQCM 由压电石英晶片及适当设计的振荡电路构成,在晶片两面沉积了金属膜电极,一个电极在气相,另一个电极在溶液中作电解池工作电极.对刚性沉积物,晶体振荡频率增量△f 正比于工作电极上沉积物在单位面积 A 上的质量改变△m.只要△f 小于晶体振     

碳纳米管和石墨烯人工肌肉

碳纳米管、石墨烯是近20年崛起,集优异的电学、力学、电化学、电机械等性能于一身的新型纳米材料,在材料、能源、环境、尤其在人工肌肉领域已取得了卓越的进展和成果.人工肌肉是一类能将外部刺激如光、热、电等转换成机械能输出的驱动器.碳纳米管和石墨烯离子型驱动器以其能在较低的电压下,表现出大的弯曲形变和高的空气中循环稳定性,在众多种类的驱动器中成为了科学研究的重点.该驱动器由两电极层以及夹在两电极层之间的聚合物电解质层组成,其致动过程主要受电场下离子在电极层和电解质层中的扩散迁移控制.本文主要综述了碳纳米管和石墨烯作为电极的离子型驱动器工作原理、发展现状;分析了碳纳米管和石墨烯离子型驱动器发展中限制驱动性能进一步提高的几个关键性问题以及遇到的挑战;在此基础上,提出一些具有建设性的方案以及对未来碳纳米管和石墨烯离子型驱动器领域的展望.     

Cr3+浓度对钒液流电池正极液的电化学性能影响

电解液组成对钒液流电池(vanadium redox flow batteries,VRB)的电化学性能影响较大.本文采用循环伏安法(cyclic voltammetry,CV)和电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)研究了正极液中Cr3+浓度对V(Ⅴ)/V(Ⅳ)电对的电极过程的影响规律,发现Cr3+没有引发副反应,但影响反应活性、电极反应可逆性、钒离子扩散、界面膜阻抗和电极反应阻抗等电化学性能.实验结果表明,Cr3+在一定浓度范围内可以提高电极反应的可逆性和钒离子扩散,当Cr3+浓度由0增大至0.30g L-1时,V(Ⅴ)/V(Ⅳ)电极反应可逆性增强,同时扩散阻抗降低,钒离子扩散系数由参照溶液中的(5.48~6.77)×10-7增大至(6.82~8.44)×10-7cm2s-1,提高了~24%,但是当浓度大于0.30g L-1时,扩散阻抗增大,扩散系数降低,而界面、液膜和电荷转移等阻抗持续增大.因此,Cr3+在一定浓度范围内可以强化钒离子的扩散与传质过程,但是会增大液膜、界面和电荷转移等阻抗,并且浓度不超过0.10g L-1时对电极反应过程影响不大,浓度不超过0.30g L-1时对钒离子的扩散有利.     

具有大比表面积的TiO_2超微粒半导体电极研究

二氧化钛(TiO_2)是一种重要的半导体电极材料,它具有优良的化学稳定性,能够抵抗介质及光电化学腐蚀.但是,TiO_2半导体因其禁带宽度较大(3.2eV),仅能吸收太阳光的紫外部分,因而光电转换效率极低.为了提高TiO_2半导体电极对太阳能的利用率,人们在电极表面修饰染料等光敏剂,以增加电极对可见光的吸收.然而,在一个平滑的电极表面,单层染料分子仅能吸收不到1%的单色光,这就限制了电极的光电转换效率;采用多层染料能吸收更多的入射光,但同时却恶化了电极的光电特性.为了克服这一困难,瑞士的Gratzel等人采用由TiO_2超微粒组成的电极来吸附染料,取得了较好的效果.     

质子交换膜燃料电池中微纳输运过程的数值研究进展

质子交换膜燃料电池是氢能利用的典型装置.在燃料电池的多尺度空间内发生着复杂的相变多相流、传热传质、电子质子传导、电化学反应等物理化学过程.上述过程对电池的性能、寿命及成本影响显著.近年来,随着先进实验手段、数值方法和计算资源的不断发展,研究者基于微纳米尺度研究燃料电池中发生的复杂多场耦合输运过程,不断发现新的微纳输运过程特征及耦合机制.本文回顾了近年来针对燃料电池关键组件(包括催化层、气体扩散层和气体通道)中发生的多场耦合输运过程的微纳尺度数值仿真工作.针对催化层,主要介绍了孔尺度数值仿真在预测有效传输系数、揭示传质阻力机理、查明微纳结构对反应输运过程影响方面的进展.针对扩散层,重点介绍了孔尺度仿真在研究扩散层气液两相流动及查明结构和润湿特性对液态水运动和分布影响的工作,还讨论了气体扩散层薄层多孔介质输运特性及典型代表单元是否成立.针对气体通道,着重介绍了通道中液态水运动及其对传质反应的影响.此外,还讨论了各组件跨尺度界面行为特性.最后,对采用微纳尺度数值方法研究燃料电池内多场耦合输运过程进行了总结和展望.     

活性扩散

扩散可分为简单扩散(Simple diffusion),热扩散(Thermal Diffusion)、活性扩散(Active Diffusion)等多种形式。本文将介绍什么叫活性扩散,它有什么特征,其扩散机制如何,应用范围怎样。活性扩散是系统中组份在定态时逆着浓度梯度减少的方向流动的一种现象,是一种线性非平衡的不逆过程(实际情况可能更复杂),可看成是扩散的矢量过程和化学反应的标量过程间的耦合。因而有如下关系。     

多层高储能密度玻璃陶瓷电容器的串式内电极设计

研究了用于提高电容器储能密度的玻璃-陶瓷电介质材料和电容器内电极结构.经计算表明, 该玻璃体经850℃退火结晶3 h得到的玻璃-陶瓷储能密度可达17 J/cm³, 适合作为制备高储能电容器(HESDCs)所需的电介质材料. 为HESDCs设计了一种多层串式内电极结构, 且每一层电极实际上是经金膜和银浆料电极组合而成. 这种电极结构能够消除由浆料电极烧结中不可避免地引入残余孔隙缺陷的影响, 从而大大提高了电容器的耐击穿强度. 相对传统的单层电极结构, 采用此结构能够将电容器的储能密度提高一个数量级以上. 这种结构的电容器, 如果用最优选择得到的玻璃-陶瓷作为介质材料, 即使考虑了由介电层材料封装成实际电容器的过程会增大电容器总体积从而降低其储能密度的因素, 其储能密度也有望达到7.5 J/cm³.     

应用三电极系统研究相比为1时可质子化的药物在水/1,2-二氯乙烷界面上的转移反应

采用一种新设计的电解池, 利用三电极系统研究了相比为1(r = V_o /V_w)时可质子化药物在水/1,2-二氯乙烷界面(W/DCE)上的转移反应, 确定了它们的亲油性. 该系统是将含有支持电解质的水溶液滴在银/氯化银电极上, 然后将1,2-二氯乙烷溶液覆盖在水溶液的表面, 再与有机相参比电极和对电极构成常规的三电极系统. 由不同pH值下测得的循环伏安图计算出了阿米替林、苯海拉明和苯海索3种药物离子在W/DCE上的标准离子分配系数、标准离子转移电位及标准离子转移吉布斯自由能等. 由实验结果构建的离子分布图可用来预测和解释可离子化物质在两互不相溶溶液界面上的转移反应机理等.     

用于电化学执行器的非金属电极材料研究进展

电化学执行器能够有效地将电能或化学能转化为机械能,在人造肌肉、仿生机器人和小型化医疗设备等领域中具有极大的应用前景.电化学执行器的组成包括电极层和电解质层,其中电极层主要决定执行器驱动性能和电化学性能.传统电化学执行器的电极材料主要由导电性好、驱动应力大的金属材料构成.然而,金属电极存在柔性低、循环稳定性差等问题,使得越来越多的研究人员开始关注非金属电极材料.本文重点介绍了用于电化学执行器的非金属电极材料的最新研究进展,首先介绍了电化学执行器的器件结构及驱动原理,其次根据电化学执行器电极材料的不同,分别从导电聚合物、碳材料、新型二维材料及其复合材料等方面进行了综述,讨论了各种非金属电极材料应用于执行器中的优缺点,最后对未来电化学执行器及其电极材料的发展趋势进行了展望.     

层子模型中核子形状因子的一种可能的解释

在层子模型中,所有强子(重子和介子)被看作是由层子组成的,描述强子内部结构的波函数在静止系中满足SU(6)对称性,其空间部分由Bethe-Salpeter方程给出。这些复合粒子的所有相互作用均通过层子进行。例如,对强子的电磁相互作用和弱相互作用所用的唯象哈密顿量是     

有机发光二极管(OLED)顶发射器件的透明电极

有机发光二极管(OLED)已经成功应用于手机显示屏(小面积)及电视显示屏(大面积).对于小面积显示屏来说,由于显示面积的限制,大多采用顶发射结构.顶发射OLED(TEOLED)由于其更大的开口率,相较传统底发射器件而言,可在相同电流密度下获得更高的发光功率,但是顶发射器件中最关键的就是透明电极的制备.概括起来,根据制作方法和材料来区分,TEOLED透明电极主要分为以下几类,即(1)透明导电氧化物电极;(2)超薄复合金属电极;(3)电介质金属电介质(DMD)复合电极;(4)纳米材料电极等.一般氧化物在可见光范围光透过率很好,但是热蒸发温度很高,需要用溅射的方法来制作,从而对有机层造成损伤;复合金属电极可以用热蒸镀方式制作,方法简单易行,目前被大部分商用产品采用,但是透明度较低;纳米材料的透过率很高,且可以制成柔性电极,但是由于需要溶液加工处理,较易破坏有机层.DMD复合电极既可以具有高透光率,而且可以采用热蒸镀方法成膜,有望成为未来OLED顶发射透明电极的首选.本文对几种透明电极的发展现状和优缺点进行了综述,提出了透明电极今后可能的发展方向.     

Co/C软X射线多层膜中的互扩散

观测多层膜的结构变化,使我们能够在非平衡条件下,研究材料间相互作用,测量原子扩散速率以及形成化合物的激活能。Gook和Hilliard,提出用X射线衍射可测量低至10~(-27)m~2·s~(-1)的互扩散系数。以前的测量工作主要集中在晶态和非晶态金属多层膜,而关于非晶态的金属/非金属多层膜中的互扩散行为的研究则报道较少。作为一种有效的X射线反射镜,Co/C多层膜已成功地应用于X射线望远镜。本文研究了在低温退火条件下,溅射沉积Co/C多层膜中的互扩散现象,并讨论有效扩散系数对调制波长的依赖关系。     

全国第一届工程热物理学术会议

全国第一届工程热物理学术会议于1965年8月11—14日在北京召开。参加会议的有来自全国各地产业部门、设计和研究机构、高等院校共30个单位的正式代表78人和列席代表46人。大会共收到论文122篇。会议分五个组进行论文宣读和讨论。(一)工程热力学、气动热力学、工质热物理性质组报告和讨论了9篇论文。“静止与运动座标下的气动热力学基本方程——粘性力的作用与粘性项的物理意义”一文,根据使用的座标以及观察者是否静止、随座标运动或随气体运动,对于一元与多元、稳定与不稳定流动情况下粘性气体的气动热力学基本方程作出了一个严格的、统一的推导,得出了一些新的一元粘性流动基     

页岩气渗流数学模型

针对页岩气藏流体运移机理复杂、传统模型难以准确描述的难题,本文综合考虑页岩气在孔隙中的黏性流动、Knudsen扩散以及吸附气的表面扩散和因岩石变形引起的滑移分别建立自由气和吸附气扩散方程,建立页岩气在基质与裂缝中的渗流数学模型,并采用非线性非平衡Langmuir吸附理论分析页岩气渗流过程中的解吸附机理.通过数值模拟方法研究了不同流动机制对页岩气产量的影响,结果表明,吸附气的表面扩散与滑移对页岩气产量的影响均在0.1%以下,可以忽略;黏性流动与Knudsen扩散主导页岩气的渗流;非平衡吸附速率对页岩气产量影响较大,吸附速率越大,产量越大.本文建立的模型能较好地揭示页岩气的复杂渗流机理,并为页岩气藏的开发提供了科学基础.     

软土地基土工带加筋碎石垫层的应力扩散研究

通过土工带加筋碎石薄垫层(Z/B=0.2)原位静载荷试验,探讨了加筋地基的强度和模量特性,分析加筋层数(N)、首层加筋间距(U)、加筋带间距(H)、加筋线密度(LDR)对地基应力扩散的影响.得出影响薄垫层加筋地基应力扩散的主要因素是加筋层数(N)和加筋带间距(H).地基经加筋后应力扩散明显增强,应力扩散角大于20°,因此建议加筋地基的应力扩散角可不受<建筑地基基础设计规范>(GB50007-2002)规定Z/B＜0.25时应力扩散角为零的限制.     

地面水中微量氰离子的流动注射分析

氰离子是水质监测的一项重要指标,常用的分析方法为了消除硫离子的干扰,常需进行蒸馏分离,本文采用前报(科学通报,27(1982),959.)研制的金管电极流通检测器和流动注射分析技术,借助     

Ag/Bi多层膜的互扩散行为研究

互扩散系数是研究多层膜中扩散机理和固相反应的重要参数,利用调制波长为纳米级的成分调制多层膜可以测量10~(-27)m~2/s量级的扩散系数。当组分调制多层膜的调制波长L(L为两组分厚度之和)在纳米量级时,在垂直膜面方向形成一个一维的人造晶格。这种人造晶格所产生的在0°～10°范围内的Bragg衍射峰(调制峰)的强度对退火过程中多层膜间的互扩散十分敏感。测量多层膜的第1级小角X射线衍射峰强度随退火时间的变化可以得出多层膜间的互扩散系数。为了准确测量,最近我们设计了一种可以原位测量第1级小角衍射峰强