本研究利用固相反应法合成了一系列镧取代La_xSr_2-3x/2Fe_1.5Ni_0.1Mo_0.4O_6-δ (La_xSFNM, x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)钙钛矿陶瓷材料, 并研究其作为固体氧化物燃料电池阳极的电化学性能。X射线衍射(XRD)测试表明合成的粉末具有立方钙钛矿结构。在高温下利用氢气还原La_xSFNM样品, 发现其晶粒表面析出纳米尺度的Fe-Ni合金颗粒, 并且偏析纳米颗粒的密度随着La ³⁺掺杂量的增加而显著降低。在对称电池阻抗测试中, 随着La ³⁺掺杂量的增加, 阳极极化阻抗逐渐降低, 掺入量为0.3时阻抗达到最小值。La_0.3SFNM对称电池在750 ℃下极化阻抗仅为0.16 W?cm ², 进一步增加掺杂量时, La_0.4SFNM对称电池极化阻抗增加至0.17 W?cm ²。La_0.3SFNM材料良好的电极反应催化活性源于适当分布的Fe-Ni合金纳米偏析颗粒与La_xSFNM陶瓷基体的共同作用。利用流延法制备一系列以La_xSFNM为阳极、SmBa_0.5Sr_0.5Co₂O₆为阴极、LSGM为电解质的单电池, 使用氢气作为燃料时, La ³⁺掺杂量x=0.3的单电池表现出最高的功率密度, 在750、650和550 ℃时峰值功率密度可达1.26、0.90和0.52 W·cm ^-2。上述结果表明, La_0.3Sr_1.55Fe_1.5Ni_0.1Mo_0.4O_6-δ可以用作高性能SOFC阳极催化剂。

本研究报道了一种简便的封装热解同步沉积方法, 并可控地制备了直径和壳厚度可调的中空碳球。该方法通过在密闭的二氧化硅壳中热解和同步沉积过程, 将广泛用作牺牲硬模板的聚苯乙烯球转化为碳。实现了聚苯乙烯在致密的二氧化硅壳中通过热解和沉积过程转化为碳, 无需任何交联剂和催化剂, 减少了操作步骤和降低了生产成本。所获得的中空碳球显示出均匀的球形形态, 具有可调节的颗粒尺寸(190~1600 nm)和良好控制的介孔结构。此外, 通过改变二氧化硅前体的用量, 获得具有精确调节的厚度(4.5~13.5 nm)的碳材料。所得的样品具有头孢氨苄吸附作用, 显示出良好的应用前景。此外, 这种合成策略为碳材料生产提供了一种有效的途径, 有助于其商业应用。

以牡蛎壳为原材料, 通过水热法制备了碳酸钙(CaCO₃)/羟基磷灰石(HA)复合材料, 拟达到降低HA生产成本并改善其降解性能的目的。通过物相分析和SEM、TEM观察发现制得的CaCO₃/HA复合材料呈现片层状, 其微观形貌呈现纳米颗粒状。实验通过控制钙、磷元素的投料比例制备了HA含量为20%、40%、60%的三种CaCO₃/HA复合材料(20%HA、40%HA、60%HA), 通过ICP测试计算得出HA的实际含量为17.52%、34.30%、43.24%。随着HA含量的增加, CaCO₃/HA复合材料的比表面积和热稳定性显著提升。体外降解实验结果表明, 三种不同HA含量的复合材料在PBS模拟体液中14 d的降解率分别为15.2%, 12.0%和10.8%, 降解率随HA比例的增高而降低。这些结果表明: 水热法合成CaCO₃/HA复合材料可通过钙、磷元素的投料比例来调控HA的转化率, 进而调控CaCO₃/HA复合材料的降解速率, 实现其在骨科领域的潜在应用。

采用层次聚类及基于改进遗传算法的无监督模式识别方法, 对2D-C/SiC复合材料常温拉伸试验过程的声发射数据进行分析, 结合试样断口的扫描电镜(SEM)照片, 得到拉伸过程中5类损伤模式及其典型声发射特征参数。通过对各类损伤的能量分布、累计事件数和累计能量的分析, 研究C/SiC复合材料的损伤演化过程, 发现其过程可分为基体微裂纹和界面失效为主的初始损伤阶段、基体微裂纹停滞导致层间剥离及纤维失效占主导地位的裂纹饱和阶段、基体长裂纹和界面失效为主的损伤积累发展阶段和纤维束大量失效的宏观断裂阶段。

以乙醇和甲烷为前驱体, 采用化学气相渗透工艺制备了三维五向编织C/C复合材料。利用偏光显微技术分析了复合材料的微观结构, 考察了复合材料的静态弯曲性能和疲劳行为, 研究了不同循环加载周期对复合材料弯曲强度和力学行为的影响。结果表明: 采用混合前驱体可成功制备高织构3D C/C复合材料, 材料的平均弯曲强度为379.2 MPa, 其疲劳极限为静态弯曲载荷的80.3%。加载循环应力后, C/C复合材料的弯曲强度在不同周次均有所提升, 循环10 ⁵周后弯曲强度的增幅达16.8%。材料弯曲承载时的“屈服区”随着循环次数的增加出现先增大后减小的变化趋势, 这与材料疲劳过程中纤维与基体、基体与基体的结合状态有关。

乙烯是果蔬采摘后腐烂变质的主要因素, 如何减少或去除果蔬贮藏过程中释放的乙烯, 是果蔬保鲜领域亟待解决的问题。本工作采用溶胶-凝胶法制备了一系列金属泡沫镍网负载TiO₂/WO₃薄膜催化剂, 采用不同手段对样品进行表征分析, 并以此薄膜为催化剂, 考察紫外光下乙烯催化降解性能。结果表明: TiO₂/WO₃成功负载在泡沫镍网表面。TiO₂与WO₃复合后形成了异质结, 抑制了电子-空穴对的复合, 样品的禁带宽度减小, 吸光度增强, 光催化性能提升。TiO₂/WO₃在紫外光下展现出良好的光催化活性和光催化稳定性, 当WO₃占TiO₂质量百分数为6%时, 光催化活性最高, 光催化乙烯速率常数为0.0332 min ^-1, 是TiO₂的9.48倍, 但是过量的WO₃会成为电子-空穴的复合中心, 降低光催化活性。研究还对紫外光下泡沫镍网负载TiO₂/WO₃薄膜的光催化降解乙烯机理进行了探讨。

氨选择性催化还原(NH₃-SCR)技术需要进一步研发在相对较低温度(<300 ℃)下具有良好催化活性、高稳定性及环境友好的脱硝催化材料。本工作采用草酸共沉淀法制备Mn-Fe-O催化材料, 并对其进行不同含量CeO₂修饰, 用于低温NH₃-SCR脱硝催化反应。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原或脱附(H₂-TPR、NH₃-TPD)等手段对催化剂进行了表征。催化结果表明, 在相同反应条件下适量CeO₂修饰后的Mn-Fe-O样品比纯Mn-Fe-O表现出更优异的NH₃-SCR脱硝催化性能, 在80 ℃时NO转化率在95%以上, 且具有较高的N₂选择性。CeO₂修饰提高了Mn-Fe-O氧化物表面的Fe ³⁺、Mn ³⁺和Mn ⁴⁺含量及表面酸性位点数量, 从而有助于NH₃的吸附及催化反应的进行, 并且Fe ²⁺/Fe ³⁺、Mn ²⁺/Mn ³⁺/Mn ⁴⁺以及Ce ³⁺/Ce ⁴⁺电子对之间的相互氧化还原反应提高了催化剂的氧化还原能力及稳定性。

等离子体与催化材料协同作用CO₂甲烷化反应为CO₂再利用提供了可能, 但催化材料的制备方法对其结构和性能有重要影响。本研究以等体积浸渍法制备的Ru/γ-Al₂O₃为催化材料前驱体, 分别采取H₂大气压冷等离子体还原和H₂热还原方法制备Ru/γ-Al₂O₃-P和Ru/γ-Al₂O₃-T催化材料。考察两种方法制备Ru/γ-Al₂O₃催化材料与大气压冷等离子体共同作用下CO₂甲烷化反应中的催化活性, 并采用不同测试方法研究制备方法对Ru/γ-Al₂O₃结构的影响, 分析影响Ru/γ-Al₂O₃催化活性的结构因素, 进而探究了Ru/γ-Al₂O₃-P和Ru/γ-Al₂O₃-T催化材料的制备机理。研究结果表明: 载体γ-Al₂O₃与大气压等离子体共同作用下CO₂转化率为24.8%, 主要产物是CO; Ru/γ-Al₂O₃与大气压等离子体共同作用下的主要产物是甲烷。Ru/γ-Al₂O₃-T和Ru/γ-Al₂O₃-P催化材料的CO₂转化率分别为66.9%和77.3%。Ru/γ-Al₂O₃-P较高的催化活性源于其表面Ru还原程度高、Ru/Al原子比高以及Ru单质在载体γ-Al₂O₃上分散性较好且粒径较小, 说明采用大气压H₂冷等离子体技术可制备高活性的负载型金属催化材料。

LED具有高效、节能和环保等优势, 广泛应用于照明领域, 提高LED的发光效率一直是该领域的研究难点与热点。为了降低GaN材料与空气界面的全反射现象, 提高光提取效率, 本研究探讨了类阳极氧化铝AAO(Anodic aluminum oxide)纳米结构LED器件的制备和性能。通过电感耦合等离子体(Inductively coupled plasma, ICP)刻蚀工艺的调控, 在p-GaN层表面制备了大面积有序孔洞纳米结构阵列, 可获得孔径250~500 nm, 孔深50~150 nm的准光子晶体结构, 从而大幅提高了LED的发光强度, 其中孔径400 nm、深度150 nm的纳米阵列LED相比于没有纳米阵列的LED发光强度提高达3.5倍。

采用改进的坩埚下降法成功生长了Ce ³⁺/Yb ³⁺离子双掺杂LiLuF₄单晶, Ce ³⁺的初始离子掺杂浓度为0.1mol%, Yb ³⁺离子浓度从0变化到2.0mol%。在波长291 nm激发时观察到Yb ³⁺在1020 nm( ²F_5/2→ ²F_7/2)附近的强近红外发射以及Ce ³⁺在300~350 nm(5d→4f)的紫外发射。通过吸收光谱、荧光光谱研究了Yb ³⁺离子掺杂浓度对Ce ³⁺/Yb ³⁺共掺杂LiLuF₄单晶光谱性质的影响及Ce ³⁺到Yb ³⁺离子的能量转移机理。通过变温光谱的研究发现, 当环境温度从298 K增加到443 K时, 其荧光发射强度不断降低。Ce ³⁺/Yb ³⁺共掺杂LiLuF₄单晶发光波长主要位于紫外和近红外, 这种独特的发光属性可望用于防伪技术和公共安全事务中。

采用真空电弧熔炼和均匀化退火制备La_0.3Y_0.7Ni_3.4-xMn_xAl_0.1(x=0~0.5)储氢合金, 采用不同方法系统研究了Mn元素对合金微观结构、储氢和电化学性能的影响规律和作用。结果表明, 退火合金微观组织与Mn含量关系密切, 提高Mn含量有利于合金组织形成Ce₂Ni₇型相, 当x≥0.3时, 合金形成Ce₂Ni₇型结构单相组织。随Mn含量增加, Ce₂Ni₇型主相晶胞参数a、c及晶胞体积V均依次增大, 导致合金吸氢平台压从0.079 MPa降至0.017 MPa, 储氢量达到1.268wt%~1.367wt%。添加Mn元素能显著改善合金的电化学性能, x=0.1的合金电极的放电容量最高(390.4 mAh·g ^-1); x=0.15和0.5的合金电极的容量保持率S₁₀₀分别为86.1%和88.5%, 具有较好的循环稳定性。上述合金电极的高倍率放电性能HRD₉₀₀为71.53%~87.73%。分析结果表明, 合金电极反应动力学过程由电极/溶液界面的电子转移与体相中的氢原子扩散共同控制。

半导体光催化技术具有低能耗和环境友好等优点, 在众多氮氧化物去除技术中具有较大的发展潜力。本研究在室温下成功制备了碳酸氧铋(Bi₂O₂CO₃, BOC)/聚吡咯(PPy)光催化剂, 并在可见光下对一氧化氮(NO)进行光催化氧化去除。可见光催化NO氧化性能测试结果表明, BOC复合PPy之后, 其NO去除率从9.4%提高到20.4%, 毒副产物NO₂的生成率从2%降到接近零。这是因为在BOC和PPy界面氢键作用下, 在BOC和PPy界面形成了氧空位。光电流和交流阻抗测试表明氧空位的形成改善了BOC光生载流子分离和迁移过程, 从而提高其光催化活性。此外, BOC/PPy光催化氧化NO机理分析表明, 氧空位促进O₂生成更多的•O₂ ^-, 进而与•OH共同作用, 提高BOC的NO氧化反应活性和安全性。

采用自组装及热处理方法合成α-MoC_1-x纳米晶富集的纳米碳球(α-MoC_1-x/CNS), 并将其涂覆在商用聚丙烯隔膜上, 对隔膜实现了界面修饰。电化学性能显示, 与普通的聚丙烯隔膜相比, 采用修饰的α-MoC_1-x/CNS-PP隔膜组装的锂硫电池的循环稳定性和倍率性能均得到明显提升, 在0.5C条件下, 电池首周放电比容量提升至1129.7 mAh/g, 经过100周充放电循环后, 电池仍具有855.5 mAh/g的放电比容量, 且在此循环过程中, 库伦效率始终大于98%。在自放电测试中, 电池经过48 h静置后的容量损失率仅为7.7%。结合α-MoC_1-x/CNS的微观形貌及XPS分析可知, 在锂硫电池充放电过程中, α-MoC_1-x/CNS修饰层有效地阻挡了多硫化锂向负极侧的扩散迁移, 且当α-MoC_1-x与多硫离子接触时能产生Mo-S键、硫代和连多硫酸根产物, 进一步巩固了活性物质被约束的程度, 从而使电池性能得到提升。

第三代SiC纤维具有近化学计量比的元素组成和高结晶致密的特性, 与第一、第二代SiC纤维相比, 在耐高温、抗氧化、抗蠕变及抗辐射等性能上均有明显的提升, 因此在工程应用上尤其在核能领域拥有更明显的优势和更广阔的前景。本文对第三代SiC纤维的制备工艺、性能特点进行了介绍和比较, 综述了第三代SiC纤维在核能领域的应用, 并对其发展前景进行了展望。

智能场致变色材料是一类能在外场(电场、温度、光照、气氛)刺激下发生可逆光学变化的物质群。其中, 电致变色材料因其调节幅度大、响应速率快、着色效率高和循环稳定性好等特点,有望在智能窗、屏幕显示和多功能储能器件等领域得到广泛应用。相较于半固态电致变色器件难于封装以及有机电致变色材料易于变性失效, 无机全固态电致变色材料及其器件具有更好的综合应用性。本文聚焦典型无机全固态电致变色材料与器件, 综述了当前电致变色器件各结构层的制备途径, 并对比了其优劣性, 详细介绍了主要的电致变色备选材料及其关键性能评价指标, 并阐释了几种代表性电致变色器件的作用原理, 提出了使用兼具高透光率、低面电阻以及优异抗弯折性的透明柔性电极替代传统的刚性衬底以实现多场响应器件的应用拓展。最后, 从性能瓶颈、工艺难点及产业化机遇的角度对无机全固态电致变色器件的应用前景进行了展望, 为电致变色产业化进程提供了借鉴。

通过固相反应法合成一系列插层化合物Pd_xNbSe₂ (x=0~0.17)。它们与2H-NbSe₂相同, 属于六方晶格, 空间群为P6₃/mmc。Pd占据NbSe₂层间的八面体空位。随着Pd含量的增加, 晶格常数c线性增大, 而a几乎不变。X射线单晶衍射结果表明, Pd_0.17NbSe₂的晶格常数为a=b=0.34611(2) nm, c=1.27004(11) nm。每个Pd原子与六个Se原子键合形成[PdSe₆]八面体来连接相邻的Nb-Se层, 使晶体结构变得更加稳定, 从而提高化合物的热稳定性。电学测试表明, 随着Pd含量的增加, Pd_xNbSe₂的剩余电阻比减小。此外, 超导转变温度也随着Pd含量的增加而下降, 说明Pd的引入不利于NbSe₂的超导态。

二维金属硫化物材料具有较低的电子噪声以及极大的比表面积, 使其非常适合用作气敏材料, 因此寻求高效可控的方法制备二维金属硫化物材料是目前的研究热点。本研究使用高温化学浴法制备了不同形貌的高结晶二维六方SnS₂纳米片。采用不同手段对制备的SnS₂纳米片进行表征, 并进一步研究了SnS₂纳米片的气敏性能。结果显示: 油酸、油胺用量(体积)相同时, 产物SnS₂的形貌是均一的六角形纳米片, 其直径约150 nm, 厚度约4~6 nm。气敏测试表明该SnS₂纳米片对NO₂气体具有良好响应, 且响应过程可逆, 选择性好。其最佳工作温度为130 ℃, 响应和恢复时间分别为98和680 s。

为了克服单纯BiOCl光谱吸收范围窄和载流子复合几率高的缺点, 本研究制备了一种具有高效光催化活性的碳量子点(CQDs)/BiOCl纳米复合材料。光催化降解罗丹明B染料实验表明CQDs/BiOCl纳米复合材料的光催化性能远优于单纯的BiOCl, 其光催化性能约为后者的3.4倍。当CQDs的复合量为7.1wt%时, 样品的光催化性能最佳, 能够在2 min之内将罗丹明B完全脱色, 而单纯的BiOCl在相同时间内对罗丹明B的降解率仅为29.5%。通过紫外-可见漫反射谱、光电化学测试以及自由基捕获实验揭示了CQDs/BiOCl纳米复合材料的光催化性能提升机理, 结果表明CQDs可以拓展BiOCl的可见光吸收范围, 这有利于增强其光捕获能力以及促进电子-空穴对的产生。除此之外, CQDs独特的上转换发光行为, 以及光诱导的电子转移能力提升了CQDs/BiOCl纳米复合材料光催化性能。

高活性催化剂是挥发性有机化合物(VOCs)催化氧化消除的关键因素。本研究通过简单的共沉淀法成功制备了具有高比表面积的非晶介孔磷掺杂氧化钛负载铂催化剂(Pt/ATO-P)。通过P掺杂, 既可获得非晶介孔结构, 又可获得高ATO-P比表面积(可达278.9 m²·g^-1)。非晶介孔Pt/ATO-P催化剂显示出优异的VOCs催化氧化性能和良好的热稳定性。Pt/ATO-P样品在空速为36000 mL·h^-1·g^-1、甲苯浓度为10000 mL·m^-3的反应条件下, 对甲苯催化氧化的T₅₀和T₉₀(实现50%和90%转化率所需的温度)分别为130 ℃和140 ℃, 明显优于无磷催化剂Pt/TiO₂。这些发现可以为拓展非晶介孔磷化材料在环境净化和能源转化等领域的应用提供重要参考。

含油污水的治理已经成为世界性的难题, 如何有效分离油水混合物成为亟待解决的问题。本研究通过绿色环保、简单浸蘸的表面修饰法, 以三聚氰胺海绵(MS)作为基底材料, 选择氧化石墨烯溶液(GO)与聚四氟乙烯浓缩分散液(PTFE)的混合液对MS改性, 成功制备出性能优异的超疏水材料(GPMS)。采用X射线衍射仪(XRD), 热重分析仪(TG)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对制备的GPMS进行结构、形貌和组分分析, 并对其表面浸润性、压缩循环性、选择吸附性能以及连续油水乳浊液分离性能进行了系统研究。结果表明, 制备的GPMS具有超疏水性(疏水角可达168°); 机械性能优越, 可以完成50次压缩循环实验; 能够选择性地吸附水上浮油与水下重油, 还可对油水乳浊液实现高效分离, 是一种具有实际应用价值的含油污水治理材料。

碳捕获与封存技术是一种具有前景的CO₂减排策略。本工作采用巨正则蒙特卡洛模拟研究了温度为298 K、压强在0~5 kPa范围内三种混合超微孔材料SIFSIX-X-Cu(以SiF₆ ^2-排列, Cu为金属中心, X=2, 3, O)中CO₂/N₂吸附与分离的行为。结果显示, 相比于SIFSIX-2-Cu, SIFSIX-3-Cu和SIFSIX-O-Cu中CO₂在0.5 kPa就达到吸附饱和, 且在1 kPa下的吸附量分别达到了2.70与2.39 mmol·g ^-1。CO₂/N₂混合气体中CO₂的吸附量几乎没有下降。SIFSIX-3-Cu和SIFSIX-O-Cu具有接近于CO₂分子动力学直径的孔径, 对CO₂亲和力较大, 吸附热分别达到了59和66 kJ·mol ^-1。密度泛函理论分析发现, 在两种结构中每个孔隙只吸附一个CO₂分子, 且几乎处于孔道的中心。本工作为低压下吸附与分离CO₂的混合超微孔材料的开发提供了理论指导。

锌基可降解生物材料与已被广泛研究的生物可降解材料(镁和铁)相比, 具有更合适的生物降解速率, 因而近年来受到了广泛的研究和关注。然而, 锌在模拟体液中的长期腐蚀降解行为尚不明确。本研究采用电化学腐蚀测试、表面化学成分分析及降解模式演变观察相结合的方法, 系统研究了锌在林格氏液中浸泡56 d的腐蚀演化过程。根据电化学结果显示, 锌的腐蚀速率P_i在浸泡过程中基本保持稳定, 约为0.06~0.10 mm/a; 失重法测定腐蚀速率为0.3 mm/a到0.5 mm/a。浸泡过程中生成的腐蚀产物主要为Zn₅(CO₃)₂(OH)₆和CaCO₃, 为较致密的细条花棒状和块状产物层, 且随着浸泡时间延长逐渐累积。去除腐蚀产物后发现, 样品表面出现较严重的局部腐蚀, 且腐蚀沟槽的尺寸随浸泡时间的延长而增大, 浸泡42 d腐蚀沟槽宽约为10 μm。本研究为锌基可降解生物材料后期表面改性及潜在生物医学应用提供了数据积累和研究基础。

硅系气凝胶是目前研究理论最为完善、合成技术最为成熟的气凝胶材料。本工作分别以四乙氧基硅烷(TEOS)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、MTMS与二甲基二甲氧基硅烷(DMDMS)混合硅源、乙烯基甲基二甲氧基硅烷(VMDMS)为前驱体, 制备了不同种类的硅系气凝胶。所制得的硅系气凝胶具有较高的比表面积, 并呈现出纳米多孔的网络结构。本研究详细探讨了前驱体结构对气凝胶的力学及热学性能的影响。结果表明, 硅系气凝胶的骨架结构交联度越低, 弹性性能越好; 同时, 引入有机碳氢链会进一步提升气凝胶的弹性性能。所制备的硅系气凝胶兼具良好的保温隔热性能, 常温热导率在0.032~0.041 W/(m·K)范围内, 热重损失随着骨架结构内有机组分的增多而增大。这些优良的力学及热学性能使硅系气凝胶在保温隔热、储能等领域均具有广阔的应用前景。

本工作采用一锅溶剂热法分别制备了不同有机配体修饰的NaBiF₄:Yb³⁺/Er³⁺上转换纳米粒子(UCNPs), 并对其形貌和发光性能进行了研究。实验表明, 有机配体的软模板和导向作用可调控UCNPs的粒径和形貌, 且有机配体的缺陷钝化作用会使其发光增强。其中, 以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)修饰的UCNPs的增强效果最为显著, 强度大约增加了9倍。此外, 本研究进一步考察了该UCNPs在不同的温度和pH条件下的发光强度的变化规律。结果表明, 在30~90 ℃之间, 其发光强度随着温度的升高而降低; 在强酸和强碱环境中, 其发光强度显著降低, 而在pH为5~6时, 其发光强度最大。

Cu-In-Zn-S(CIZS)量子点具有毒性低、发射谱覆盖范围广、Stokes位移大等特点, 在照明领域具有广阔的应用前景。通过离子液体辅助微波法水相合成CIZS量子点, 系统研究了反应时间、配体添加量和前驱体溶液pH对样品的物相组成、显微形貌以及荧光性能的影响。结果表明, 与未添加离子液体制备的样品相比, 离子液体的引入提高了反应速率, 可有效地将反应时间由180 min缩短至30 min; 随着反应时间的延长, 量子点的粒径增大, 其发射峰位由609.2 nm红移至634.6 nm。随着n_{GSH(谷胱甘肽)}/n_(CuInZn)的增大, 量子点的粒径逐渐增大, 导致其发射峰位由622.6 nm红移至631.6 nm, 同时量子点的发光强度逐渐增强; 当该比值为15时, 量子点的荧光强度最高。此外, 随着pH的增大, 去质子化的-SH和-NH₂与量子点的作用逐渐增强, 有效地钝化了量子点的表面态, 使其荧光强度逐渐上升, 当pH为8.5时, 样品的荧光性能最佳, 同时量子点的平均水合粒径由99 nm增大至241 nm; 量子点溶液的Zeta电位为-27.7~-41.1 mV, 说明量子点溶液具有优异的稳定性。通过ZnS表面修饰可有效提高量子点的荧光强度。将CIZS/ZnS量子点与蓝光芯片结合, 获得了显色指数为85.6、发光效率为34.8 lm/W的白光LED器件, 为水相制备的多元量子点在白光LED中的应用提供了参考。

采用固相法制备(1-x)BaTiO₃-xZnNb₂O₆ (x=0.5mol%, 1mol%, 1.5mol%, 2mol%, 3mol%, 4mol%) (简称BTZN)陶瓷, 研究了BTZN陶瓷的烧结温度、结构、介电性能和铁电性能。BTZN陶瓷烧结温度随着ZnNb₂O₆含量增加逐渐降低。XRD结果表明当ZnNb₂O₆含量达到3mol%时出现第二相Ba₂Ti₅O₁₂。介电测试结果表明随ZnNb₂O₆含量的增加, BTZN陶瓷介电常数逐渐减小, 而介电常数的频率稳定性逐渐增强。介电温谱表明所有BTZN陶瓷均符合X8R电容器标准。BTZN陶瓷的极化强度值随着ZnNb₂O₆含量的增加逐渐降低。当x=4mol%时, BTZN陶瓷获得240 kV/cm的击穿电场和1.22 J/cm ³的可释放能量密度。

作为绿色、高功率密度的二次电池, 镍锌电池的应用往往受限于负极材料性能的不足。本工作以乌洛托品(HMT)为模板剂, 通过溶胶-凝胶法合成与热退火处理制备了高性能ZnO纳米棒。透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)数据分别揭示了ZnO纳米棒的微观形貌、晶型结构和表面官能团。X射线光电子能谱(XPS)和电子顺磁共振(EPR)结果表明ZnO纳米棒中存在表层碳和晶格空位。Tafel曲线和电化学阻抗等测试表明: 与ZnO商品相比, ZnO纳米棒电极的腐蚀电流和电荷转移电阻分别降低了40%和62%。进一步研究发现, ZnO纳米棒构筑的镍锌电池具有更好的循环性能, 在1 A·g^-1下循环100圈后, ZnO纳米棒的容量保持率为92%, 显著优于市售的ZnO粉末(32%)。

可穿戴传感器可以方便地监测汗液pH、体表温度等信号, 以此判断人体的健康状况, 因而吸引了广泛注意。本研究制备了一种用于检测人体皮肤表面温度及汗液pH的芯片式传感器。pH传感器为ZnO/聚苯胺(PAni)微纳米结构, 在不同pH溶液中的表面电位不同, 灵敏度达120 mV/pH。温度传感器为ZnO/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料, 用简单的滴落涂布法在聚对苯二甲酸乙二醇酯/氧化铟锡(PET/ITO)导电电极表面修饰一层ZnO/rGO。随着温度的升高, ZnO/rGO复合材料的电阻下降, 其电阻变化量的灵敏度达-0.67%/℃。两种传感材料可以集成在一个微小的芯片上, 获得的多功能传感器表现出较高的稳定性, 在皮肤表面pH和温度检测方面具有潜在的应用价值。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有能量转换效率高、功率密度大、室温启动快、噪音低和零污染等特点, 有望减少二氧化碳排放量, 缓解能源危机, 在轨道交通、航空航天等领域具有广阔的应用前景。催化剂是PEMFC的关键材料, Pt催化氧还原反应活性和稳定性好, 是广泛使用且很难被取代的电催化剂。然而Pt储量低、价格昂贵, 导致PEMFC成本较高, 使用Pt载体可减少PEMFC的Pt负载量, 提高Pt利用率。碳材料具有成本低廉、比表面积大、孔结构丰富、电导率和表面性质可调等特性, 是广泛应用的Pt载体。商用的炭黑载体对Pt的利用效率低, 抗电化学腐蚀性较差。为了进一步提高PEMFC的性能和持续性, 需要研发能够均匀负载Pt、高效利用Pt、抗电化学腐蚀性强且导电性好的碳载体, 进而实现PEMFC的大规模应用。炭气凝胶、碳纳米管和石墨烯等新型碳载体具有独特的结构和性质, 可以提高PEMFC性能和寿命, 引起了研究者的广泛关注。本文对近年来PEMFC新型碳材料Pt载体的研究进展进行了较为详细的综述, 并对其发展趋势作出了适当评论。

同步提升陶瓷材料强度及损伤容限是陶瓷发展的核心问题。一百多年前预应力技术大幅提高混凝土和玻璃的弯曲强度, 并在世界上广泛应用以来, 预应力增强陶瓷材料的设计就成为一个百年梦想。本文总结了增强陶瓷的国内外研究进展, 并提出了全新的高强度高损伤容限复合陶瓷的预应力设计及模型, 通过优化表面预应力设计, 在陶瓷构件表面能够形成一层高度压缩应力, 从而阻止裂纹扩展, 并抵消外加拉应力, 达到提高陶瓷的强度及损伤容限的目的。这种预应力设计理论和规程可应用到结构陶瓷、建筑陶瓷和日用陶瓷等不同领域, 具有明显的通用性和广泛性, 且简单、经济, 不受构件尺寸和形状的限制, 因此极具应用前景。