表面吸附对掺硼金刚石电极电化学性能的影响

为了阐明氢吸附和氧吸附对掺硼金刚石薄膜电极电化学性能的影响, 考查了表面氢化和氧化处理后金刚石薄膜的微观形貌和组分, 并分别以氢吸附和氧吸附掺硼金刚石薄膜作为工作电极, 进行循环伏安特性和交流阻抗谱测试. 结果表明, 氧吸附金刚石薄膜比氢吸附薄膜电导率小, 表面粗糙度大, sp³/sp²值小. 氧吸附金刚石薄膜电极具有更宽的电化学窗口, 其空间电荷层电阻和电容更大, 极化电阻也比氢吸附金刚石薄膜电极要大. 另外, 探讨了表面吸附对金刚石薄膜电极电化学性能的影响机理, 不同吸附对薄膜电化学性能的影响主要在于吸附改变了表面能带结构.     

氢的高压与液化储运研究及应用进展

氢能是优势显著的可再生能源,大力发展氢能是我国实现碳达峰、碳中和发展目标的有效途径.我国支持、鼓励制氢、储氢、加氢基础设施的建设,氢能产业已经进入快车道.在氢能全产业链中,氢储运环节成本占比高达30%,是最为关键的一环.技术、经济性、可靠性和安全性都是氢储运技术发展需要考虑的影响因素.物理储氢是目前唯一可大规模商用的存储技术,其中高压气氢储存具有氢充放速度快、成本低等优点,低温液态储氢具有体积能量密度大、加注时间短等优点.氢的输运主要依靠管道运输和交通工具搭载氢储罐运输,其中管道运输是满足未来巨大氢能需求的有效途径.高压气氢储运和低温液氢储运是较为成熟且具有规模应用潜质的技术.本文从储存技术原理、储存设备、运输方式、应用情况以及安全标准等方面对高压和液化氢储运的研究进展进行了介绍.最后,总结了氢储运现状和面临的主要问题,提出了未来氢储运技术发展的建议,展望了氢能应用的广阔前景.     

金刚石中发现闪锌矿包体

继金刚石中发现钾盐、石盐、铜盐、分子氢和羟基之后,在山东金刚石中又发现闪锌矿.闪锌矿发现于山东胜利一号岩管产出的S149号金刚石,该金刚石为八面体,晶棱被熔蚀,表面无裂隙.内部有多个包体,包体呈淡绿色和黑色.紫外光谱测定属Ⅱ_a型,有N9系谱峰.破碎后显现的闪锌矿为薄片状单体,约40μm×60μm,未与其他矿物相连(图1).上表面为(110)解理,右下侧可能为其原始晶面.用KYKY-1000B扫描电镜和TN-5400能谱仪测定闪锌矿能谱(图2)和成分(表1)如下:     

金属氙的首次观测

美国康乃尔大学鲁奥夫(A.L.Ruoff)教授所领导的高压实验室,为了开展金属氢和金属NH_4等的研究,近几年来,进行了大量的实验和高压技术的探索研究. 1978年,鲁奥夫和奈尔逊(D.A.Nelson)第一次观测到了固体氙转变成金属氙. 他们采用的高压装置是对顶压砧型容器.上压砧是具有半径为R的球面顶尖的金刚石(与硬度计的金刚石压头的形状相似),R=39和100微米,下压砧为金刚石平面压砧.实验时,整个装置放在一个真空室里,用液氦进行冷却,使压     

Born-Oppenheimer近似下的平面氢分子离子Schr?dinger方程的精确解

目前,研究分子少体系统的经典-量子对应已经成为非线性物理中一个极为重要的课题,我们首先要了解系统的量子力学解.在分子系统中,氢分子离子是最简单的,3维氢分子离子的量子力学精确解早已求出.我们将研究更简单的情况:2维氢分子离子的量子力学精确解,这样的解对于低维物理的研究也非常有用.     

计算氢分子间电子相关能的理论方法

计算某种相对取向下的两个氢分子之间的相互作用能,如果只是确定平衡点的位置和势阱深度,可以选用从头计算法中精度较高的理论,在估计位置附近算几个点即可.若要进一步研究体系的状态方程,则必须计算数百个点,以便得到全程的相互作用势曲线.此种情况下,以自洽场计算结果为基础,进一步考虑电子相关能及色散能是一个很好的途径.本文提出了一种计算氢分子间电子相关能的理论方法。     

RENi_5电子结构与吸氢性能关系研究

由于LaNi_5具有比液态氢,甚至固态氢电大密度的贮氢能力,较低的平台压和较好的活化能力,被人们认为是目前最重要的贮氢合金之一.但是纯La价格昂贵,在实际生产中往往用混合稀土(99%为La,Ce,Pr,Nd)来代替La.然而实验发现,用混合稀土特别是Ce代替La后,氢化物的稳定性大大下降,合金的吸氢平台压剧增了几十个大气压,活化能力也大大下降.由于RENi_5(RE=La,Ce,Pr,Nd)的原子结构相同,RE原子半径相差极小,仅仅用     

氢在氧化锌上吸附的量热学研究

氢在氧化锌上的吸附,一直是一个颇受注意的课题.Dent等曾用红外和H_2-D_2交换及BET方法研究了他们的动力学过程及机理.他们发现当氢在氧化锌上吸附时有两个类型:第一类是快速可逆吸附;第二类是慢速不可逆吸附.Fubini等则用微量量热计研究了氢在氧化锌上的吸附动力学.他们指出,第二类吸附可能是由于氢慢慢向氧化锌体相扩散所引起的.我们在高灵敏的Calve微量量热计上分别用连续进样法和脉冲进样法对氢在氧化锌上的吸附进行了仔细研究.所用试样是由纯     

大别山东段高压变质岩中的金刚石

近年报道在某些超基性岩和苦橄岩中发现过金刚石。Sobolev报道了苏联北哈萨克斯坦的高压变质带中有金刚石产出,并认为是苏联西部地区(Pridneprove)第三系中金刚石砂矿的原生矿。本文报道的大别山高压变质岩中金刚石与北哈萨克斯坦变质岩中者有若干相似之处,是这类金刚石产出在世界范围内的第二例,在国内为首例。     

发电机漏氢的途径及防止措施

氢冷发电机氢气系统运行状况直接影响机组的安全,是发电机运行的主要指标之一,它牵扯到制造、安装、调试、运行和检修等方面的工作.文章在总结神头第二发电厂汽轮发电机氢系统运行和检修经验的基础上,提出氢系统在检修过程中应注意的事项以及对漏氢应采取的措施.     

纳米金属氢FCC结构的Kubo效应的量子理论研究

早在量子力学建立初期,H_2和H_2~ 团簇的研究就具有重要的科学意义。通过对H_2分子的定量研究揭示了化学键的本质并开创了现代化学键理论,而H_2~ 的精确解为直接考察量子化学中各种近似方法提供了依据。近年来,随着天体物理、空间技术和新材料技术的发展,特别是为满足研究高密度能源材料和高温超导材料的金属氢的需要,开展H_n和H_n~ (n>2)团簇的研究已势在必行,一方面,它是物理学的重要前沿领域,利用量子力学的新理论和新方法来研究H_n和H_n~ 可了解少数氢原子团簇的凝聚规律及如何过渡到大块材料,为材料设计提供依据,且不断完善和改进现有的处理凝聚态问题的理论方法,这种从原子分子层次出发来研究和设计新材料是当今材料科学发展的一大趋势;另一方面,特别是继芶清泉提出了金属氢的高压合成机理后,接着又提出了从H_n和H_n~ 团簇相互作用的定量计算与分析入手,进而研究金属氢的结构与性质的重要途径,该物理思想实际上把经超高压合成的金属氢视为由纳米级的氢原子团簇H_n组成,即金属氢是一种纳米金属材料。而一般纳米金属材料的一个重要性质是其电离能具有明显的Kubo效应,即纳米级的金属颗粒(或团簇)中很难增加或减少一个电子,因而这些超细颗粒或团簇具有强烈保持电中性的能力。过去我们用改进的排列     

新生物能源的挑战——有关镍铁氢化酶研究的新进展

氢化酶是可逆分裂重组氢分子的一类酶 .由于在燃料细胞和新能源方面具有诱人的应用前景 ,成为当今自然界向能源、化学学科挑战课题之一 .目前发现的 4种氢化酶中 ,镍铁氢化酶的存在最为普遍 ,研究也最为深入 .但在活性中心结构组成和催化机理方面一直存在着不同观点和争论 ,引起许多国家学者的极大关注 .     

金属中氢鼓泡形核的机理

通过实验和理论分析研究了氢鼓泡形核、长大和开裂的过程. 在充氢试样中发现直径小于100 nm未开裂的孔洞, 它们是正在长大的氢鼓泡, 也发现已开裂的鼓泡以及裂纹多次扩展导致破裂的鼓泡.分析表明, 氢和空位复合能降低空位形成能, 从而使空位浓度大幅度升高, 这些带氢的过饱和空位很容易聚集成空位团.H在空位团形成的空腔中复合成H2就使空位团稳定, 成为氢鼓泡核.随着H和过饱和空位的不断进入, 鼓泡核不断长大, 内部氢压也不断升高.当氢压产生的应力等于被氢降低了的原子键合力时, 原子键断开, 裂纹从鼓泡壁上形核.     

用正电子湮没研究氢-钯系统中缺陷

用气态充氢的办法向钯中充氢 ,最大含氢量达到 0 .734(原子比 ) .通过研究正电子湮没寿命谱发现钯金属在高氢含量下 ,在充氢产生缺陷和使晶格膨胀的同时 ,样品中的H会通过Pd原子影响到正电子的湮没寿命 ,使曲线出现较复杂的变化 .     

从碳到氢能源:昨天、今天、明天

简述了近期能源的发展动向,特别以氢能源为重点,就产氢、储氢及利用氢三个方面进行阐述。氢气作为高能量密度的燃料载体在提供能量的过程中可实现或接近实现无碳排放。作者及团队发现,将分散式电解水产氢技术应用在燃料电池模型汽车上,模型车的运行速度及里程可提高30%以上。     

人工光照条件下深红红螺菌的氢代谢途径

深红红螺菌(Rhodospirillum rubrum)在不同培养条件下分别有多种酶参与氢的代谢. 为研究R. rubrum在人工光照条件下氢代谢途径及各代谢途径对光合产氢的贡献, 分别构建了3个缺失突变株: Fe-固氮酶缺失单突变株、Fe-固氮酶和Mo-固氮酶双缺失突变株以及吸氢酶和Fe-固氮酶双缺失突变株. 比较R. rubrum野生型菌株、吸氢酶缺失单突变株及所构建3个突变株的固氮酶活性及光合氢产量. 结果表明, 在人工光照条件下, Mo-固氮酶和Fe-固氮酶是R. rubrum产氢的关键酶; 除Fe-和Mo-固氮酶外还有第3种途径参与氢代谢, 该代谢途径产生的氢气量较小. Mo-固氮酶、Fe-固氮酶和第3种途径对光合产氢的贡献率分别为93.5%, 4.9%和1.5%; 吸氢酶消耗13.3%的氢气. 甲酸裂解氢酶活性测定表明, 第3种产氢途径并非由甲酸裂解氢酶介导, 而可能是一种未知酶参与人工光照条件下R. rubrum的氢代谢.     

高压下同步频射EDXD实验系统的建立

在极高压下原子间距被压缩,原子间相互作用发生变化,以至引起电子能级变化.这会导致物质的物理性质和化学性质发生改变.高压研究能深化对物质的认识,并能发现新效应和新物质.尤其是当今材料科学跨进以物理思想设计新材料的时代,高压研究更具有独到之处.高压X射线衍射实验是研究状态方程和相变最直接有效的方法之一.自从50年代末期,Jamieson首先采用金刚石压砧装置(DAC)在高压下进行X射线衍射研究以来,这方面     

乙炔炭黑-钾-三氯化铁EDA体系合成氨的初步研究

目前工业合成氨一直沿用哈伯法的铁催化剂.它的作用机理是氮分子在金属铁表面上的吸附离解而成为原子形式的氮,然后与氢进行反应生成氨.由于氮分子的特殊稳定性及惰性,这个过程需要高温、高压才能有成效地合成出相当量的氨.要想在常温常压     

多晶金刚石薄膜的开关特性

开关现象在一些片状和薄膜半导体样品中早巳观察到.但是,迄今为止,尚未见到有关金刚石薄膜开关特性的报道.鉴于金刚石薄膜有着许多优异的电学特性,如有较宽的能带间隙、高的击穿电压、高的电子迁移率以及高的饱和电子速度,因而,金刚石薄膜开关特性的研究,无疑会对实现高压、大功率开关器件有重要应用价值.我们研究了无衬底多晶金刚石薄膜的电流(I)-电压(U)特性.发现,金刚石薄膜在液氮温度和常温下有明显的开关特性,而液氮温度下的开关特性还具有明显的双稳态特点.     

人造金刚石单晶生长碳源问题的探讨

利用线膨胀系数和弹性常数计算了金刚石和石墨在高温高压下的晶格常数, 根据固体与分子经验电子理论(EET)计算了金刚石、石墨以及它们主要晶面的价电子结构. 以程氏理论(TFDC)提出的原子界面边界条件为判据, 分析了金刚石和石墨主要晶面之间电子密度的连续性, 发现其在一级近似条件下均不连续, 不满足金刚石晶体生长的边界条件. 分析得知, 在高温高压触媒法合成金刚石单晶生长过程中, 所需的碳源并非直接来自石墨, 从电子结构角度对金刚石单晶的生长机制进行了探讨.