全钒液流电池正极传质的介观分析

目的研究全钒液流电池正极传质的介观机理,为多孔电极传质效率的提高和全钒液流电池整体性能的提升提供理论指导.方法采用粗粒化分子动力学模拟方法,分析全钒液流电池正极反应中各粒子的介观传递特性.分析电池荷电状态(SOC)、温度、碳纳米管长度以及碳纳米管含量对正极电解质中各组分粒子扩散系数和有序性的影响.结果粒子扩散系数随着温度增高而增大,但随碳纳米管长度的增加而减小.当电池荷电状态SOC为50%时,溶液中离子种类最多,多种离子间的相互作用阻碍单个离子的扩散,从而降低了电解液中各粒子的扩散系数.在碳纳米管质量比为1/4～1/2,正极电解液浓度较低,减小了VO2+和VO+2之间的缔合作用,溶液黏度也随之下降,有利于扩散.结论深入研究全钒液流电池正极传质过程,降低因传质因素导致的浓差极化,增大电池反应速率.     

垃圾填埋场中水泥土屏障对Cu2+的阻滞性能

通过室内模型试验,研究了不同水泥掺量的水泥土防渗屏障和上海老港填埋场的膨润土砂水泥(塑性混凝土)防渗屏障对Cu~(2+)的阻滞效果,并应用数值模拟的方法对Cu~(2+)在防渗屏障中的有效扩散系数进行求解.研究结果表明,随着水泥掺量和屏障厚度的增加,水泥土屏障对金属离子的阻滞效果会逐步提升;Cu~(2+)在水泥土中的有效扩散系数(1×10~(-7)~2.5×10~(-7) cm~2·s~(-1))是在土中的有效扩散系数(9.53×10~(-6)~1.14×10~(-5) cm~2·s~(-1))的1/35~1/100;上海老港填埋场中的塑性混凝土防渗屏障对Cu~(2+)有较好的阻滞效果.     

水在Nafion膜中扩散行为介观分析

目的从介观角度研究水在全钒液流电池隔膜中的传质特性.方法采用耗散粒子动力学模拟方法,使用Materials Studio软件构建Nafion膜与水的粗粒化模型,分析了Nafion膜中水通道三维拓扑结构,研究温度、水含量对Nafion膜中水的扩散行为的影响.结果随水含量的增加,全钒液流电池隔膜中的水团簇逐渐形成相互连接且贯穿的海绵状连续水通道、隔膜中磺酸基配位数增加、水在膜中的扩散系数增大;随着温度升高,水在隔膜中的扩散系数增大;在磺酸基周围配位的水分子大部分分布在0.5 nm范围内.结论在一定范围内增加水含量和提高温度有利于Nafion膜中的质子传递,可以提高全钒液流电池的性能.     

中空纤维膜反应器结合芬顿试剂脱除燃煤烟气中的Hg~0

将中空纤维膜反应器和芬顿试剂结合脱除烟气中的Hg~0。研究了不同参数以及SO_2、NO和O_2等杂质气体对Hg~0脱除的影响。结果表明:随着H_2O_2浓度、Fe~(2+)浓度、溶液初始pH和温度的增加,Hg~0脱除率先增加后降低,其最佳工作条件是H_2O_2浓度为6 mmol/L,Fe~(2+)浓度为9mmol/L,溶液初始pH为2.5,温度为20℃;增大液气比和通过减小气相流量增大停留时间均对Hg~0脱除有增强作用,当液气比超过0.11时,Hg~0的脱除率不再增加;当气相流量为0.6L/min时,Hg~0脱除率超过85%;SO_2、NO对Hg~0的脱除有抑制作用,O_2对Hg~0的脱除几乎没有影响;还测定出温度20℃下中空纤维膜反应器的比相界面积a=270.29 m-1和传质动力学参数kL=8.13×10~(-4)m/s,kG=0.786×10~(-6)mol/(m~2·s·Pa)。     

离子交换法研制变折射率玻璃

用Na~+-Li~+和Ag~+-Na~+离子交换研制变折射率玻璃。用电子探针测定交换后玻璃中的Na_2O和Ag_2O浓度分布,求得互扩散系数。用干涉剪像法测定了玻璃表面的折射率分布。在实验温度下,渗透深度与交换时间平方根成正比。锂镁硅系玻璃在400℃的95%NaNO_3-5%Na_2SO_4盐浴中交换196h后,渗透深度达1.26mm;交换60h后,表面与内部折射率差为-0.026。锂镁铝硅玻璃在420℃的同样溶液中交换180h后,渗透深度达1.40mm。400℃时这两种玻璃中Na~+-L~+互扩散系数分别为10~(-10)～10~(-6)cm~2s~(-1)和2.3x10~(-11)～2.4～10~(?)cm~2s~(-1),它随Na_2O相对浓度的增加而增加。钠铝硅玻璃在490℃的AgCl盐浴中处理124h后,Ag~+的渗透深度达2.70mm,折射率差为0.024,随着Ag_2O相对浓度的增加,Ag~+-Na~+互扩散系数从9x10~9增加到1.8x10~8cm~2s~(-1)。     

基于介观分析的HT-PEM燃料电池阴极扩散层传质研究

目的研究高温质子交换膜燃料电池阴极扩散层中传质过程,解决扩散环境因素降低传质扩散效率的问题.方法基于Martini力场原理建立介观力学数学模型,采用Materals Studio软件中Mesocite模块构建气体与扩散层的粗粒化几何模型,通过介观动力学方法分析温度、扩散层孔隙曲折度、孔隙率和气体组分等因素对阴极扩散层中传质过程的影响,并根据均方位移研究不同因素对扩散系数的影响.结果随着温度升高,气体各组分在扩散层中的扩散系数增大;碳纳米管长度变大,氧气分子扩散系数下降,而水分子扩散系数上升;水分子质量分数增大,氧气分子的扩散系数下降,而水分子的扩散系数上升.结论在一定范围内增大扩散层的孔隙率以及降低反应时水分子的质量浓度会有利于反应气体的扩散,提高反应效率.     

铯在铝中扩散的研究

详细地研究了铯在铝中的扩散和释放过程。铝衬底中的铯是由离子注入引入的。采用2MeV~4He~ 离子的卢瑟福背散射技术测量铝衬底中铯浓度的深度分布。通过分析恒时退火过程中铯在铝中的迁移和从表面释放的资料,得到了铯在铝中的扩散系数。实验表明,铯在单晶和多晶铝中有十分类似的扩散行为。铯离子注入剂量N_d(?)6×10~(16)ionscm~(-2)的情况下,铯在铝中的扩散系数随温度的变化可表示为D(?)0.02exp(-46000/RT)cm~2·sec~(-1).而在剂量较底的情况下(N_d(?)10~(16)ions cm~(-2)),可表示为D(?)0.02exp(-44000/RT)cm~2·sec.~(-1)。实验证实了永久性的强陷阱中心的存在。     

Li2Mg2.95M0.05TiO6(M=Mg,Zn,Co,Ca)型 微波介质陶瓷介电性能研究

采用一步法制备了Li_2Mg_(2.95)M_(0.05)Ti O_6(M为Mg,Zn,Co,Ca)型微波介质陶瓷,讨论了掺杂离子种类对陶瓷烧结行为、组成、微观结构和微波介电性能的影响.结果表明:所得陶瓷样品的主晶相为Li_2Mg_3Ti O_6,掺加Mg~(2+)的样品有少量Mg_2Ti O_4杂质相;掺加Ca~(2+)的样品可形成介电常数(ε_r)高达170,温度系数(τ_f)达+800×10~(-6)/℃且能够与主晶相共存形成稳定复合体系的Ca Ti O_3;掺Ca~(2+)的样品在1 370℃保温6 h,可得到介电常数(ε_r)为16.7,品质因数(Q×f)为83 900 GHz,谐振温度系数(τ_f)接近于0×10~(-6)/℃的最佳介电性能的样品.     

SnO_2透明导电膜的电学与光学特性研究

本文对用气态蒸发法制备的S_nO_2薄膜进行了基本物理特性的研究。试样薄膜的厚度为5000,利用霍耳效应测定其载流子浓度为4.99×10~(20)cm~(-3),霍耳迁移率为4.26cm~2V~(-1)S~(-1),导电类型为n型,用二探针法测定其电阻率为2.9×10~(-3)Ω·cm.光学测定其透过率T(λ=0.589μm)可达85%以上。由基本特性判定出支配S_nO_2薄膜电导特性的主要因素是载流子浓度,同时说明它可以用作电视技术中的透明电极材料,也可与其它半导体材料形成异质结制作太阳能电池。     

铁离子电还原过程的研究

用电位扫描法和旋转电极技术,研究了铁离子在铂电极和玻碳电极上的还原行为.结果表明该还原反应的可逆性明显地依赖于相伴阴离子的本性,在含SO_4~(2-)、NO_3~-、阴离子的溶液中,反应并非完全可逆,当溶液合Cl~-、CN~-离子时,电极反应是可逆的,而在F~-、C_2O_4~(2-)、Cit~(3-)、CNS~-、P_2O_7~(2-)等离子存在时,反应是不可逆的.实验证明,Fe~(2+)离子还原时,电极表面有吸附膜生成,此膜对H~+的放电析出有催化作用.从旋转电极实验求得1.0mol·dm~(-3)KCl溶液中,Fe~(3+)离子的扩散系数D_(Fe~(3+))=(7.9±0.1)×10~(-6)cm~2·s~(-1),标准速度常数k=(2.5±0.2)×10~(-3)cm·s~(-1).     

基于CdTe量子点荧光猝灭-恢复法测定N-乙酰-L-半胱氨酸

以CdTe量子点作为荧光探针,Hg~(2+)为猝灭剂,建立了一种基于荧光猝灭-恢复模式的N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)检测方法.考察了不同缓冲溶液、pH值、金属离子、Hg~(2+)的浓度及反应时间对反应体系的影响,探讨了Hg~(2+)对CdTe量子点荧光猝灭和NAC对CdTe量子点荧光恢复的机理.结果表明:在pH=7.8的B-R缓冲溶液中,当Hg~(2+)的浓度为1.0×10~(-6)mol/L、NAC的浓度范围为5.0×10~(-7)~2.0×10~(-5)mol/L时,NAC的浓度与量子点的荧光恢复程度之间呈良好的线性关系,可实现对NAC的快速定量分析.该检测方法较常规的方法操作简便、检测速度快、灵敏度高.     

射频功率对MgO掺杂镓锌氧化物薄膜性能的影响（英文）

采用磁控溅射技术制备了MgO掺杂镓锌氧化物薄膜样品,通过X射线衍射(XRD)、电阻率、载流子浓度和Hall迁移率测试分析,研究了射频功率对薄膜样品微观结构和电学特性的影响.实验结果表明,所有样品均为六角纤锌矿结构并具有明显的c轴择优取向生长特点,其微观结构和电学特性与射频功率密切相关.当射频功率为125 W时,所制备薄膜的晶粒尺寸最大为52.1 nm、张应力最小为0.082 GPa、电阻率最低为1.54×10~(-3)Ω·cm、载流子浓度最大为5.26×10~(20)cm~(-3)、Hall迁移率最高为7.41 cm~2·V~(-1)·s~(-1),具有最优的结晶性质和电学性能.     

基于耗散粒子动力学的Nafion膜内质子扩散行为

目的研究质子在Nafion117膜内的扩散行为及其最优水合形式.方法采用耗散粒子动力学(DPD)方法,利用Materials Studio软件构建质子在Nafion117膜内传递模型,通过介观模拟获取径向分布函数和扩散系数.结果当Nafion117膜含水量达到一定程度时,水通道相互连通,构成水合质子的传递通道;增加Nafion117膜的水含量和提高温度,有利于水合质子的扩散.结论质子在Nafion117膜内传递最优水合形式为H_3O~+(H_2O)_2,研究成果为全钒液流电池性能的提升提供了重要依据.     

基于离子液体功能化碳纳米管负载金-铂纳米粒子的过氧化氢传感器

采用电化学沉积法将金-铂纳米粒子(Au-PtNPs)负载到离子液体功能化的碳纳米管(MWCNTs-IL)表面,构建了一种新型的过氧化氢(H2O2)传感器,采用循环伏安法(CV)、电化学阻抗法(EIS)对修饰电极进行表征.结果表明,电极表面双金属纳米粒子的存在极大地提高了电极的电化学性能,在最优实验条件下,过氧化氢的浓度与电流在1.0×10-9~1.2×10-7 mol·L-1范围内呈现良好的线性关系,检出限为4×10-10 mol·L-1.     

间对硝基苯酚异构体的电化学测定及取代机理研究

制备了单壁碳纳米管修饰玻碳电极(SWCNT/GCE),采用伏安法研究了间、对硝基苯酚异构体在修饰电极上的电化学行为,分别观察到间硝基苯酚(m-NP)和对硝基苯酚(p-NP)的准可逆氧化还原峰,两物质氧化峰电位差为0.192V,说明间、对硝基苯酚异构体可在SWCNT修饰电极上同时测定.采用线性扫描伏安法优化了硝基苯酚同分异构体电化学响应条件.优化条件下,m-NP在浓度2.7×10~(-6)~1.0×10~(-4)mol/L范围内,其峰电流(Ip)和浓度呈线性关系;p-NP在浓度2.0×10~(-6)~1.0×10~(-4)mol/L范围内,Ip和浓度呈线性关系.两者的Ip都与扫速(v)成线性关系,这说明它们在修饰电极上的电化学过程均与吸附传质有关,电极过程是受吸附控制.基于Nicholson方法,获得m-NP和p-NP的电极反应速率常数(kS),并用Hammett方程计算出Hammett反应取代常数ρ.     

Cu_2Sn(S,Se)_3薄膜的溶液法制备及其光电性能研究

采用低廉、简便及易于控制元素组成的溶液法在钠钙玻璃和钼玻璃基底上沉积Cu-Sn-S前驱体膜,随后在N_2保护下硒化获得到Cu_2Sn(S,Se)_3薄膜,并通过调控前驱薄膜的硒化退火温度,实现了对薄膜形貌、物相结构、电学及光学性能的有效调制.研究结果表明,适当的硒化退火温度,如480℃,可得到表面平整、结晶度高、晶粒致密和双层结构(上层大、下层小晶粒)的Cu_2Sn(S,Se)_3薄膜,其带隙为1.28 eV,载流子浓度可低至6.780×10~(17) cm~(-3),迁移率高达18.19 cm~2·V~(-1)·S~(-1),可用于薄膜太阳能电池的光吸收层.     

蒿甲醚在直流极谱上的研究

本文探讨了蒿甲醚在0.25mol/L磷酸-50%甲醇体系中直流极谱的一些特性,确定了它在该体系中有一很好的受扩散控制为主的极谱波,其半波电位为-0.28V(对汞层阳极),温度系数为+1.9%/℃,电子得失数为2;在25.0℃时的扩散系数为:D=3.30×10~(-6)cm~2/s;在4.0×10~(-5)-8.0×10~(-4)mol/L浓度范围内有较好的线性关系.     

电解二氧化锰时电解液体系中间粒子的考察

用紫外分光光度法及X射线衍射发现,电解体系中存在着Mn~(3+)、MnO_4-及[Mn_2(SO_4)_3)~(2-)络离子。用电子计异机求出电解MnO_2时体系中一些中间粒子的浓度,得到一些新的结果。     

席夫碱类荧光探针CH_3CN/H_2O体系检测Cu~(2+)离子

以1-氨基-2-萘酚和2,4-二羟基苯甲醛为原料合成了席夫碱(2′,4′-二羟基苯亚甲基亚氨基)-2-萘酚(L),采用FT-IR,1 HNMR和ESI-MS对其结构进行了表征.在V(CH3CN)∶V(HEPES)=1∶1(pH=7.2)缓冲溶液中,研究了L对多种金属离子(Cu~(2+),Hg~(2+),Ag+,Pb~(2+),Cd~(2+),Zn~(2+),Ni ~(2+),Co~(2+),Fe~(2+),Al ~(3+),Mn~(2+),Ca~(2+),Mg~(2+),K+,Na+)的荧光响应性能.结果表明:L能够通过荧光猝灭响应选择性识别Cu~(2+),且几乎不受其他金属离子的干扰.在Cu~(2+)浓度为0~2.5×10~(-5)mol/L范围内,溶液荧光强度与Cu~(2+)浓度呈现良好的线性关系,据此计算L与Cu~(2+)的结合常数为3.33×10~4 L/mol,对Cu~(2+)的检出限为4.92×10-7 mol/L.L在实际水体中与Cu~(2+)在0~2.5×10~(-5) mol/L浓度下依然表现出较好的线性关系.     

Optoelectronic and electrochemical behaviour of γ-CuI thin films prepared by solid iodination process

A simple and efficient solid iodination method has been proposed for the fabrication of p-type γ-CuI thin films.The structural,morphological,optical,electrical and electrochemical properties have been investigated in order to serve as an effective hole-transporting layer in solid-state solar cells.The fabricated films exhibited p-type conductivity with resistivity of 7.0×10~(-2)Ωcm,the hole concentration of ～1.13×10~(19)cm~(-3)and the mobility of 18.34 cm~(-2)V~(-1)s~(-1).The cyclic voltammetry result shows a maximum specific capacitance of 43 mF/cm~2 at a scan rate of 10 mV/s.The cyclic stability and capacitance retention were found to be 99.7%.These findings demonstrate that γ-CuI film can be a potential candidate for multiple applications,such as a hole transporting material for solid-state solar cells and electrochemical supercapacitor.