铁氧化物锂离子电池负极材料研究进展

铁氧化物锂离子电池负极材料具有比容量高、资源丰富、价格便宜和环境友好等优势,是目前高容量负极材料的研究热点之一.然而,铁氧化物负极材料巨大的体积效应、较差的循环性能以及大的首次可逆容量损失,影响了其在锂离子电池中的应用.目前研究最多的铁氧化物负极材料是α-Fe₂O₃和Fe₃O₄,理论容量分别为1007 mA·h·g^-1和924 mA·h·g^-1.关于其电化学性能的改进方法,包括制备不同形貌与尺寸的纳米结构材料以及铁氧化物/碳纳米复合材料.介绍了铁氧化物锂离子电池负极材料的储锂机理及其存在的问题,综述了各类铁氧化物负极材料的制备方法、影响因素及电化学性能,并对铁氧化物负极材料的进一步研究、发展应用予以展望.     

Ca掺杂的对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料及其电化学性能研究

为探讨Ca的掺杂对LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料结构和电性能的影响，以草酸为沉淀剂，以不同含量Ca对LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂进行掺杂改性，并通过X射线衍射（XRD）对产品进行表征，探讨了不同Ca含量样品的电化学性能.结果表明：大量Ca掺杂生成明显CaO杂相，而少量Ca掺杂则能顺利进入材料晶格之中.随着Ca掺入，晶体类型不变，但c轴略收缩，形成更紧密的结构. 充放电显示Ca在低倍率(2.5～4.3 V，0.5 C)时，能一定程度提高材料的循环性能；但在高倍率(2.5～4.3 V，5 C)时，能明显提高容量和循环性能.充放电曲线同时显示未掺杂的材料高倍率下极化严重，放电平台严重降低；而Ca掺杂的材料极化状况则不明显，说明Ca掺杂能抑制极化并提高电化学性能.     

尿素辅助模板法合成介孔氮掺杂CeO2及其CO2捕获应用研究

以硝酸铈为前驱物,以尿素为助剂,采用一种简单的模板法合成了介孔氮掺杂CeO₂材料.利用X射线衍射仪(XRD)、吸附-脱附仪(BET)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等设备对合成材料进行表征.多种测试结果证明:试验得到的纳米材料具有均一的介孔结构和较高的比表面积(124.8 m²·g^-1)并掺杂了氮元素.同时,测定了介孔CeO₂材料对于CO₂的吸附性能,并研究了氮掺杂对CeO₂材料的CO₂吸附性能的影响.结果表明:相比未掺杂氮的介孔CeO₂,氮掺杂的介孔CeO₂具有更好的CO₂吸附性能和循环吸附脱附性能.     

基于混合导电功能层的燃料电池研究

采用二次固相法合成具有层状结构的电子导电材料-LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O_2-δ（LNCA）,并将其与离子导电材料Sm掺杂CeO₂复合,获得具有电子-离子混合导电性的复合材料.并以此为功能层,构造了无电解质隔膜层燃料电池（Electrolyte Free Manbrane Fuel Cell,EFFC）.研究了功能层的厚度以及电子-离子导电材料的比例对电池性能的影响,并阐述了影响机制.该电池在550℃下获得了937 mW·cm^-2的功率输出,且具备在更低温度下操作的可行性.     

Ti3SiC2代替石墨金属基自润滑材料研究进展

Ti₃SiC₂是一种新型的金属陶瓷材料,该材料兼具金属与陶瓷材料的双重性能,具有良好的导电性、导热性、加工性、耐腐蚀性与高温抗氧化性,同时该材料还具有超低的摩擦因数.基于其独特性能,大量科研工作开始投入到使用Ti₃SiC₂代替石墨制备金属基自润滑复合材料中.介绍了近年来石墨及以Ti₃SiC₂作为固体润滑颗粒制备的金属基自润滑复合材料的研究现状及进展.探讨了石墨和Ti₃SiC₂与金属界面结合问题,并对比两种复合材料的力学性能和摩擦学性能.最后指出以Ti₃SiC₂代替石墨制备金属基自润滑材料的可行性以及未来的发展方向.     

Ce0.8Sm0.2O1.9@TiO2异质结构电解质研究

半导体与离子导体形成的异质结构可以极大地增强材料的离子电导率,其两相界面能为离子传输提供较好的通道。以TiO₂与Ce_0.8Sm_0.2O_1.9 （samarium doped ceria, SDC）为研究对象,分别通过湿化学法和干混法构造了两种不同的异质结构复合材料。研究表明,利用湿化学法制备的SDC@TiO₂异质结构复合材料（简称SDC@TiO₂）作电解质的燃料电池在550 ℃下最大输出功率密度为761 mW·cm^-2,比用干混法制备的SDC-TiO₂异质结构复合材料（简称SDC-TiO₂）作电解质的燃料电池的最大输出功率密度高21%。与SDC-TiO₂相比,SDC@TiO₂具有更丰富的两相界面。电化学阻抗谱显示,以SDC@TiO₂材料作为电解质的电池具有更低的欧姆电阻和极化电阻。     

BiOI/H2O2协同光催化降解四环素性能研究

碘氧铋（BiOI）是一种新型光催化剂,以硝酸铋（ Bi (NO₃)₃）、碘化钾（KI）为原料,分别采用水热法以及溶剂热法制备两种形貌的BiOI材料,通过X射线粉末衍射仪（ XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱（ FTIR）、紫外可见漫反射（ UV-Vis DRS）和N₂吸脱附测试仪对其进行形貌、结构、性能表征。以四环素（TC）水溶液为例,测试制得的BiOI光催化降解性能,重点考察材料结构、光照条件、双氧水（H₂O₂）协同作用等对降解性能的影响。实验结果表明,溶剂热法制备的BiOI和H₂O₂协同作用时,在模拟太阳光下对四环素降解效果最好,4 h降解率可达99.11%。     

氨化改性Sr2Ta2O7/SrTa4O11光催化剂用于光电催化性能研究

以钽酸锶同素异质结Sr₂Ta₂O₇/SrTa₄O₁₁（STO）为原始材料,采用高温氨化法对原始材料做氮掺杂改性处理,得到了新型氮掺杂钽酸锶同素异质结材料Sr₂Ta₂O_7-xN_x/SrTa₄O_11-xN_x(STO-N),并对其光电催化性能进行研究。结果显示,对比改性前的STO,STO-N具有更强的可见光吸收能力。紫外可见漫反射光谱证明,氮掺杂使得STO的吸收阈值从319 nm红移到485 nm,相应的带隙由3.97 eV减小到2.51 eV,这主要是由于N 2p和O 2p轨道的混合作用导致价带顶部上移。性能测试结果表明：STO-N₂₀的光电催化性能提升最为显著,在施加0.7 V偏压下,STO-N₂₀电极测得的光电流密度达到了570 nA/cm²,是STO电极的光电流密度（8.6 nA/cm²）的66倍。根据推算出的STO及STO-N₂₀的能带结构可知,STO-N₂₀性能提升的原因是禁带宽度变窄。     

可调LED用铽铕共掺铝酸锌微晶玻璃的制备、结构与发光性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Tb₃ /Eu₃ 共掺ZnAl₂O₄微晶玻璃,研究了热处理温度对材料显微结构的影响以及不同稀土离子掺杂材料的发光性能。X射线粉末衍射测试结果表明干凝胶样品在900 ℃温度热处理后可得到透明的含尖晶石结构ZnAl₂O₄微晶玻璃。发射光谱分析表明在900 ℃热处理Tb₃ :ZnAl₂O₄和Eu₃ :ZnAl₂O₄微晶玻璃样品中,Tb₃ 离子与Eu₃ 离子分别发射绿光和红光。Tb₃ /Eu₃ :ZnAl₂O₄发黄橙光,并且发光颜色随着Eu₃ 离子浓度的变化可调,该材料在可调LED领域具有潜在的应用前景。     

锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的研究进展

Li₄Ti₅O₁₂材料具有稳定、安全、寿命长等显著优点,是锂离子电池负极材料的研究热点。介绍了Li₄Ti₅O₁₂的结构特点和储能机制,对制备Li₄Ti₅O₁₂的高温固相合成法、微波合成法、溶胶凝胶法以及其他制备方法进行讨论和概述,同时对离子掺杂、表面包覆和形貌调控等改性研究进行了总结和评述。最后,对Li₄Ti₅O₁₂的发展前景进行了展望。     

大跨度楼面桁架销轴节点承载性能试验研究

以山东邹城国际会展中心实际工程为研究背景,结构为多层框架,柱采用圆钢管或矩形钢管,梁采用钢桁架或H型钢.大跨度部分二层楼面钢桁架上下弦杆及腹杆均采用H型钢,与圆钢管柱采用销轴节点连接,为较理想的铰接.因楼面荷载大,现行规范没有销轴节点的设计方法,有必要进行试验研究.通过4组试验及有限元分析,表明销轴节点具有良好的传力性能和转动能力,承载性能满足设计要求,其设计方法可供类似工程参考.     

钢拱桥刚性细长吊杆减振用调谐质量阻尼器的试验研究

针对钢拱桥刚性细长吊杆空气动力性能较差的问题,给出了采用调谐质量阻尼器(TMD)的吊杆减振初步设计方法,并研制了适用于吊杆减振的永磁式电涡流TMD样机。不仅实现了TMD刚度与阻尼的完全分离,且阻尼很容易地通过调整磁场间隙进行调节。试验与分析结果表明,研制的TMD具有较好的耐久性与工程应用可行性。     

盾构隧道功能梯度混凝土管片保护层设计及性能

针对武汉长江隧道工程高压富水的环境要求,以提高构件的耐久性,延长其服役寿命为主要目标,引入功能梯度材料设计原理,对盾构隧道管片外保护层材料进行单独设计.对普通混凝土保护层、高性能混凝土保护层及无细观界面过渡区水泥基材料(MIF)保护层等3种体系分别进行了对比分析及相关性能研究.结果表明,无细观界面过渡区水泥基材料表现出更为优异的性能,氯离子扩散系数减小一个数量级,而材料服役寿命增长10倍以上;力学性能及体积稳定性优良,完全满足工程所需强度,整体结构的体积变形匹配性良好,表面未见开裂,有效保证了结构构件的高耐久、长寿命.     

亚磷酸盐微孔化合物研究进展

 由于微孔材料独特的结构特点及在分离、吸附、离子交换和催化等方面的应用,探索合成具有新颖结构的微孔化合物成为当今研究的热点。磷酸盐分子筛是应用和研究最为广泛的一类微孔材料。亚磷酸盐微孔化合物作为磷酸盐分子筛材料的延伸,近年来引起科学家的极大兴趣。人们致力于合成具有大孔、螺旋、手性骨架等新颖结构的亚磷酸盐系列化合物,在很大程度上推动了微孔化合物的研究。目前,亚磷酸盐微孔化合物的研究已经涉及到元素周期表中的大部分金属元素,合成方法多样,所用模板剂种类繁多。通过对不同金属亚磷酸盐的综述,总结了亚磷酸盐化合物的结构特点、合成方法及模板剂在化合物合成中所起的作用,并介绍了其最新研究进展。     

多联机系统与轻钢装配式建筑一体化设计新方法

近年来,轻钢装配式建筑因自身结构简单、施工快速便捷、环境效益高等优势,得到广泛关注与研究,并大量应用于工程实践,具有较大的应用前景。轻钢装配式建筑的出厂构件不宜被二次破坏,但传统暖通空调设计方法所导致的后续施工会破坏建筑结构。因此,传统暖通空调设计方法已不适用于轻钢装配式建筑。而目前针对暖通空调与轻钢装配式建筑融合发展的研究与应用相对较少。为填补适应轻钢装配式建筑的暖通空调设计方法的空白,作者提出了一种暖通空调系统与轻钢装配式建筑一体化设计新方法。并探究了适用于传统建筑的暖通空调设计方法与适用于轻钢装配式建筑的暖通空调设计方法的差异。根据这两种暖通空调设计方法的差异,在现有传统暖通空调设计理念的基础上,凝练出暖通空调系统与轻钢装配式建筑融合发展三项原则。这三项融合原则分别为结构安全优先、非同寿命周期和功能区弹性化原则。并基于上述三原则,进一步提出暖通空调系统与轻钢装配式建筑融合新方式,并以多联机系统为案例展开深入分析。研究结果表明,所提出的多联机系统与轻钢装配式建筑一体化设计新方法,能够弥补传统暖通空调设计方法应用于轻钢装配式建筑的不足。并能充分发挥轻钢装配式建筑自重轻、结构简单、构件小可暗装等优势。该研究为暖通空调系统与其它类型装配式建筑一体化设计开拓了思路,奠定了理论基础。     

国产TJI型屈曲约束支撑的研制与试验

采用国产Q195/Q235钢材开发研制了一种新型屈曲约束支撑,即TJI型屈曲约束支撑.给出了支撑的设计方法和构造要求,以及支撑芯板材料性能要求与支撑性能标准;对TJI型屈曲约束支撑进行了往复加载试验.结果表明,此种屈曲约束支撑具有很好的滞回特征和耗能性能,是一种十分有效的耗能构件,可以大大提高建筑结构的抗震性能.     

碳纳米管基电热材料的结构设计与应用

随着社会的发展，人们的日常生产生活对电热材料提出了更高的要求。碳纳米管因具有轻质、高电导率、高电热转换效率等特点，成为新型轻质高效电热材料的研究热点。纳米尺度的单根碳纳米管无法直接使用，因此，需要以有序的宏观形态进行组装以获得可用的高性能电热材料。介绍了基于碳纳米管的电热材料的主要宏观组装形态，对其结构设计进行了阐述，并对其应用方向进行了介绍，最后对碳纳米管的进一步工业化应用进行了展望。     

Research on dynamic characteristics model test scheme for middle pylon of multi pylon multi span suspension bridges

Multi-pylon multi-span suspension bridge is a new type super flexible structure system, and the rigidity design of middle pylon is one of the main difficult technical issues. Due to the requirements of longitudinal rigidity, the structural form and the corresponding foundation type of middle pylon are different from those of the ordinary steel pylon, and the complicated dynamic characteristics make the calculation quite difficult. In this article, exploration has been made in selection of similarity ratio, selection of model materials, section simulation, restriction conditions simulation, fixing of mass blocks, fabrication scheme and testing method by taking into account different construction and working conditions such as restriction conditions and working environment of a 3-pylon suspension bridge, to conduct the test experimental design of the dynamic behavior of the middle pylon, with the purpose to reveal its dynamic characteristics and make comparison and analysis with theoretical assumptions, to provide basis for anti-wind and anti-seismic design and as a reference for the design and research of 3-pylon 2-span suspension bridges in the future.     

高强钢S460高温力学性能研究与抗火设计建议

针对钢结构抗火设计中高强度结构钢材料力学性能参数的取值进行研究.为研究最常用的高强度结构钢S460N在高温下的力学性能,对其在稳态和瞬态不同火灾情况下进行材性试验,得到不同温度下S460N的弹性模量、屈服强度和极限强度的折减系数,并与现有文献和现行主要钢结构设计规范进行对比分析.通过与现有文献中欧标钢S460N和S460M、国产钢Q460以及普通钢的研究结果的比较,发现高温下结构钢的力学性能退化取决于钢材种类及其加工工艺.因此,各国现行的钢结构设计规范基于普通钢研究成果得出的设计建议不适用于高强度结构钢.此外,给出可用于指导设计的高强度结构钢S460N在高温下力学性能退化的拟合公式,并对其进行校验.     

环境专业学生创新与实践能力培养

针对目前环境类本科生创新与实践能力培养存在的问题,提出了调整人才培养方案,重构课程体系,改革教学内容,建立校内实验教学体系和校外实习基地,提高青年教师的工程背景等旨在提高本科生创新与实践能力的有关建议。