Na在XC3(X=B,N,P)掺杂石墨烯表面吸附与扩散行为的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,对Na在本征石墨烯(PG)和掺杂单层石墨烯(BC_3、NC_3、PC_3)表面的吸附结构、电子性质和扩散行为进行了详细的理论计算。结果表明,由于磷掺杂体系(PC_3)P-C键剧烈变化,PG中原有的平面结构消失;而硼、氮掺杂(BC_3和NC_3)对PG结构的影响很小,B-C键和N-C键变化不显著,BC_3和NC_3仍然能维持PG的平面结构,并且没有正反面之分。电子结构计算表明,PG、BC_3和NC_3体系分别呈现半金属、p型掺杂和n型掺杂特征,而PC_3表现出金属性;然而,在Na吸附后所有的材料都表现出金属性。进一步的吸附能计算发现磷、硼掺杂(PC_3和BC_3)能够有效改善石墨烯的储Na容量,从扩散机制的研究发现,Na在PC_3掺杂体系表面的扩散能垒较小,仅为0.081 5 eV,有利于Na在PC_3掺杂石墨烯表面的传输和扩散,是一种潜在的钠离子电池负极材料。     

石墨烯及其聚合物复合材料在锂离子电池中的应用研究进展

石墨烯的出现为设计和构建新型功能复合材料提供了广阔的空间,文中详细综述了石墨烯及其聚合物复合材料在锂离子电池中的研究进展。石墨烯是一种极有发展潜力的负极材料,储锂性能受到结构特征、含氧官能团和杂质原子等多种因素影响,导致储锂行为和机理较为复杂。将具有储锂活性的聚合物与石墨烯复合作为正极材料,储锂性能受到聚合物氧化还原的可逆性和复合结构等因素影响。聚合物还作为晶格匹配剂和交联剂,有利于提高石墨烯与氧化物复合的结构稳定性。最后指出,聚合物种类和制备方法的选择是以改善储锂性能为原则,有针对性和预见性地设计和制备高性能锂离子电池电极材料。     

金属钙离子对煤中含硫活性基团的阻化效果研究

为了揭示阻化剂抑制煤炭自燃的机理,提高阻化效果。采用Gaussian03软件包,对含CaCl_2阻化剂中的金属Ca~(2+)与煤中含S活性结构形成的配位体及分子前沿轨道、稳定化能、自然键轨道和净电荷布居、自然电子组态进行系统研究。结果表明,金属Ca~(2+)能够与煤中含S活性结构反应形成稳定化能变大,前沿轨道能级能隙差变小,形成二配体、三配体及四配体配合物。而且形成配合物后,含S活性结构对前沿轨道的贡献大大减少,同时轨道能级大幅增加,增加了煤中含S活性结构的稳定性,降低了煤的活性,使煤不易于氧发生反应,可有效预防煤炭自燃。     

Si、Sn、Mg对Q235钢在铝浴中腐蚀行为的影响

为降低钢在铝液中的腐蚀,通过对比纯铝、Al-Si、Al-Sn、Al-Mg铝合金熔体静态腐蚀作用下Q235钢/熔体界面的结构、形貌和腐蚀速率,研究了Si、Sn、Mg元素对Q235在铝合金熔体中静态腐蚀的影响。结果表明:Q235在不同铝合金熔体中均发生腐蚀,表面均形成Fe_2Al_5金属间化合物层,在铝液中添加Si可以使形成的Fe_2Al_5层由舌状转变为平板状,减小Fe_2Al_5层厚度,并显著减缓腐蚀速率;添加Sn和Mg不改变Fe_2Al_5层的形态和厚度,减缓腐蚀速率效果不如Si显著;Si、Sn、Mg不改变Fe_2Al_5择优生长的特点;Si降低腐蚀速率的机制是阻塞Fe_2Al_5空位孔道抑制原子扩散;Sn、Mg降低腐蚀速率的机制是占位阻隔减缓扩散速率。     

柔性超级电容器复合电极材料的研究进展

随着智能电子设备的不断更新换代,研发者们开始研制更加符合人们需求的电子设备,于是一种柔性可穿戴电子设备映入人们眼帘,柔性超级电容器作为一类便携式能量储存设备也受到了许多研究者的关注。其中电极是超级电容器的核心,而电极材料的选择又直接关乎超级电容器的储能本领和其它性能,于是决定力学性能及其电化学性能好坏的柔性电极材料是我们目前主要的研究对象。目前,超级电容器对电极材料的研究不仅限于某一种单一材料,重点集中在材料的复合化上,其中以掺杂改性电极材料的研究为多。首先介绍了超级电容器的性能特点和研究进展,其次重点概述了不同电极材料所具有的力学性能和电化学性能,最后对柔性电容器电极材料的研究进行了展望,希望能为柔性电容器的探究提供参考和借鉴。     

Al对热化学反应Al2O3基陶瓷涂层性能的影响

采用热化学反应法,以Al2O3、SiO2及ZnO为主要原料,并添加金属铝粉末,在Q235钢上制备Al2O3基陶瓷涂层,研究Al添加量对涂层性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对涂层的物相组成、表面形貌和磨损形貌进行分析,并对涂层热震性、致密性、耐磨性及耐蚀性进行测试。结果表明,经600℃固化后,涂层中有MgAl2O4、AlPO4、MgO.SiO2等新相产生。当Al添加量为9%时,涂层的抗热震性能和致密性最好,热震次数可达50次以上。当Al含量为3%时,涂层表现出最为优异的耐磨损性能,耐磨性比基体大为提高。在酸、碱、盐溶液中,涂层的耐蚀性比基体大为提高,并且当Al添加量分别为9%、1%、3%时的涂层表现最佳。     

镁合金AZ31腐蚀性能研究

利用强流脉冲电子束对镁合金AZ31表面进行快速铝合金化处理。分析表面合金化层的显微结构,测量铝合金化前、后镁合金AZ31样品在5%NaCl溶液中的腐蚀性能。测试结果表明,AZ31样品表面约10μm层深范围内的Al元素含量有所增加,合金化层的晶粒细化,加入的Al元素以固溶形式存在。表层铝元素的添加可提高镁合金AZ31的耐蚀性,原始样品自腐蚀电位为-1231mV,极化电阻为0.4531kΩ·cm2,铝合金化样品的自腐蚀电位提高到-669.1mV,对应极化电阻增加到2.202kΩ·cm2,较原始样品的极化电阻提高近5倍。     

钛合金剪切旋压残余应力分布规律研究

应用X射线法测定了TC4钛合金残余应力分布,研究了剪切旋压变形温度、进给率和半锥角对残余应力分布的影响规律.试验结果表明,随着旋压进给比的增大,TC4钛合金工件表面残余压应力也随之增大;旋压变形温度对TC4合金表面残余应力的影响不显著,但当温度超过750℃,由于材料屈服强度的显著降低而导致坯料沿壁厚截面的变形不均,使残余应力急剧升高;合适的半锥角有利于降低工件的残余应力,半锥角过小或过大均会导致残余应力的急剧增大.从降低残余应力的角度,TC4合金旋压变形温度范围应控制在600℃～700℃,半锥角在30°～45°,并宜选用较低的进给比.     

SBS和EVA复合改性沥青性能的研究

对不同配比的SBS加EVA复合改性沥青进行了性能优化试验，结果表明EVA的加入可以明显提高改性沥青的高温性能，井得出了SBS加EVA两种配比的较佳含量：3％SBS＋3％EVA、4%SBS＋2％EVA；在此试验基础上研究了稳定剂对其性能的影响，结果表明：稳定剂的加入可进一步的提高改性沥青的综合性能。