铁镍磷化物电极材料的制备及电催化析氢性能

为了解决电解水析氢过程中所用贵金属材料的高昂成本问题,采用水热-低温磷化法制备了一种低廉、环保、高效的析氢催化剂Fe_xNi_1-x-P。与传统制备方法比较,该方法在水热合成前驱体过程中,利用镍盐和铁盐与无水乙醇发生氧化还原反应,生成的OH^-可以沉淀金属离子,随后前驱体与NaH₂PO₂低温磷化制得Fe_xNi_1-x-P。通过研究发现,Fe_0.5Ni_0.5-P电极材料表现出优异的催化活性。在1.0 mol·L^-1 KOH溶液中,电流密度为10 mA·cm^-2时,电极Fe_0.5Ni_0.5-P需要的过电位仅为113 mV,1 000圈循环伏安测试后,极化曲线无明显衰减。提供了一种制备Fe_xNi_1-x-P的简便方法,为开发清洁能源系统的环境友好型催化剂提供了新思路。     

ZnO/Zn/CNT三维多孔复合结构的制备及对甲基橙的无光催化降解

以碳纳米管(CNTs)、纳米ZnO/Zn复合粉体和造孔剂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球为原料,通过超声分散、真空抽滤、焙烧的方法制备ZnO/Zn/CNT三维多孔复合结构.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和拉曼光谱仪对样品的微观结构及成分进行表征.结果显示,样品内部存在大量的连通孔,ZnO/Zn复合粉体均匀分散于CNTs所构筑多孔结构的孔隙中.在多孔复合结构的制备过程中,ZnO晶体结构未发生变化也无杂质生成.多孔复合结构对模拟污染物甲基橙的暗室催化降解结果证明,由于独特的孔结构存在和ZnO与CNTs的协同作用,使得样品在80min时对甲基橙的降解率达99.9%.     

干法室温振动制备超微颗粒的理论与应用

采用振动研磨的方法制备超微颗粒的理论研究表明,外力所作的功克服了材料的内聚力使材料发生局部变形,当局部应力超过临界剪切应力时产生断裂口,裂口的形成释放了物料内部的变形能,促使裂纹继续扩展形成新的表面,碰撞过程中振动能量转化为新生颗粒的表面能、热能和化学能.扫描电子显微镜和透射电子显微镜图像显示,研磨过程中固体颗粒于结构薄弱处发生塑性变形直至颗粒破碎,随着研磨时间的增加,颗粒不断细化,粒度分布趋于均匀.X射线衍射分析可见,样品的晶体结构和化学成分均未改变,颗粒细化过程中没有新物相产生.     

间歇蒸馏最佳回流比的动态分析

阐述了间歇蒸馏塔的工作原理,分析理论板数一定时,改变回流比对产品质量的影响.并从产品纯度、产品质量和能量消耗3个方面综合考虑,控制回流比使总的生产费用最小.通过选择合适的目标函数,建立间歇蒸馏最佳回流比控制的动态规划模型,且给出模型的算法,为精馏塔控制的研究提供借鉴.     

含不凝性气体的蒸汽在垂直圆管内表面冷凝换热的实验研究

通过对蒸汽与氮气混合物在垂直圆管内表面冷凝换热的实验研究，分析了不凝性气体对蒸汽冷凝换热的影响，给出了含不凝性气体的蒸汽的Nusselt准则方程．结果表明，不凝性气体的存在使得纯蒸汽的冷凝效果下降．     

高载量钴离子掺杂MnO2用于高性能锌离子混合电容器

通过恒流电沉积的方法在柔性碳布上制备了钴离子掺杂的MnO₂，其负载量达到13.8 mg/cm²。利用X射线衍射仪（X-ray diffractometer, XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）、X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectrometer, XPS）和电化学工作站等对材料的结构和性能进行表征，探究了钴离子掺杂对MnO₂电化学性能的影响。结果表明，当该电极与活性炭组装成液态锌离子混合电容器（zinc ion hybrid capacitors, Zn-HCs）时，Zn-HCs在2 mA/cm²的电流密度下，面积比电容高达5 883.0 mF/cm²，面积能量密度为3 154.9 μWh/cm²，与锌离子电池的能量水平相当。当该电极与活性炭组装成准固态柔性Zn-HCs时，Zn-HCs具有较好能量密度（在1 mW/cm²的功率密度下达1 351.1 μWh/cm² ）的同时具有优异的机械柔韧性，使Zn-HCs有望应用于新一代的柔性可穿戴设备。     

锌–空气电池抑制阳极钝化的研究进展

锌–空气电池凭借其高能量密度、电极材料资源丰富、生产成本低、储存寿命长、绿色环保无污染等优点而被广泛研究，但由于锌阳极在循环过程中存在锌枝晶生长、钝化等问题，导致锌–空气电池的实际能量密度低于理论容量密度，严重制约了其发展与应用。本文根据锌–空气电池的锌阳极工作原理和钝化机理，从电解液优化、锌阳极结构设计和表面改性等方面分析提出解决锌阳极钝化的措施，并提出了关于这些问题未来的研究方向，最后对锌–空气电池的未来发展做出展望。