不同炭黑对钙钛矿太阳能电池性能的影响

本文研究了四种炭黑(Cabot Vulan XC-72(CVXC-72),XFI15,Ketjen EC-300J(EC300J),Ketjen EC-300JD(EC300JD))对碳对电极及其制备的电池性能的影响。研究结果表明:以EC-300J为基础制备的碳对电极导电性最好且其与CH3NH3PbI3前驱体溶液具有较好的润湿性,基于这种炭黑制备的电池器件得到了4.88%的光电转换效率,并具有较好的稳定性。     

超临界CO2流体辅助合成Si-Fe-Fe3O4-C复合材料及储锂性能

硅碳负极是未来锂离子电池材料发展的重点方向之一,本文针对传统球磨法制备硅碳负极复合不均匀、界面融合差等问题,提出了一种超临界二氧化碳(scCO₂)流体介质球磨合成Si-Fe-Fe₃O₄-C复合材料的新方法。研究发现,纳米硅和中间相碳微球(MCMB)在scCO₂介质球磨混合过程中,CO₂和Fe反应先得到均匀分散的Si-FeCO₃-C前驱体,然后FeCO₃原位高温固相分解得到Si-Fe-Fe₃O₄-C复合材料。同时,在scCO₂流体渗透下,MCMB剥离成石墨片,并与纳米硅和Fe-Fe₃O₄实现较好的界面融合,Fe-Fe₃O₄的引入显著提升了硅碳负极的储锂容量、循环稳定性和倍率性能,Si-Fe-Fe₃O₄-C复合材料在0.2 A·g?1下100次循环后可逆容量保持在1065 mA·h·g?1。本方法利用超临界流体渗透性好、扩散能力强等特点,合成工艺简便,容易工业化实施,具有商业化开发潜力。      

g-C3N4/BiOCl复合光催化剂作为2D/2D异质结用于光催化降解染料性能研究

为扩大BiOCl的太阳光吸收范围,获得更高效的光催化剂,本文通过水热法制备了石墨相氮化碳(g-C₃N₄)/BiOCl (2D/2D)复合光催化剂并对其进行详细表征。结构与形貌表征结果显示BiOCl纳米片沉积在层状g-C₃N₄表面,形成了2D/2D面-面复合结构;光电化学性质分析表明形成的异质结构能有效扩展光吸收频率范围,促进光生载流子分离和迁移,从而有利于光催化性能的提高。以500 W氙灯模拟太阳光源,光催化降解罗丹明B(RhB)的结果表明g-C₃N₄/BiOCl异质结的光催化降解活性远高于单纯的g-C₃N₄和BiOCl。其中9wt%g-C₃N₄/BiOCl表现出了最优越的光催化活性,在180 min内对RhB的降解率为94%,其表观速率常数K_app值为g-C₃N₄和BiOCl的5.7和3.6倍。同时对g-C₃N₄/BiOCl异质结的光催化机制展开研究,结合复合催化剂电子结构和自由基捕获实验提出了在染料敏化作用下RhB的光催化降解机制。      

PLA基生物复材丝材熔融沉积成型中增强相在层间界面的分布状态

通过熔融沉积成型3D打印的三维模型,不可避免存有层间界面,针对层间界面增强,本文采用超声浸渍法制备了纳米羟基磷灰石(n-HA)与微米短切碳纤维(CF)两相增强材料在聚乳酸(PLA)基体上牢固结合、均匀分布的PLA基生物复材丝材,该方法避免混炼的同时,也为层间界面储备了增强相。然而,经过熔融沉积成型3D打印之后,n-HA与微米短切CF两相增强材料在层间界面区域的分布状态尤为关键。运用Ansys进行流体数值计算,借助Minitab进行正交参数设计和信噪比数据分析,研究喷嘴直径、送丝速度、微米短切CF含量3个关键因素对于喷嘴出口流体速度的影响规律,并进一步通过熔融沉积成型3D打印机,在相同的打印参数设置下,制备标准拉伸试样,进行拉伸性能表征和SEM观察,研究PLA基生物复材丝材中,两相增强材料n-HA与微米短切CF在层间界面区域的分布状态。结果表明：借助Minitab信噪比优化实验参数,比正交试验参数设计手段更加有效;选取熔融温度为210℃、喷嘴直径为0.5 mm、送丝速度为14 mm·s^-1、微米短切CF含量为7wt%,上述参数组合进行数值计算获得的喷嘴出口流体速度方...     

g-C3N4/Pb复合材料制备及其在铅炭电池负极材料中的应用

为改善铅炭电池的析氢缺陷,提高电池循环使用寿命,以尿素为前驱体制备层状石墨相氮化碳(g-C₃N₄),并将其作为添加剂制备铅炭电池负极板,以活性炭(AC)为对照,研究了g-C₃N₄结构和添加量对铅炭电池电化学性能的影响。结果表明：g-C₃N₄的加入使析氢反应(HER)得到明显抑制,-1.5 V下1wt%gC₃N₄负极板的析氢电流仅为AC负极板的5%。交流阻抗谱图显示1wt%g-C3N4和AC负极材料阻抗(Rs)为0.19868Ω和1.749Ω。更重要的是1wt%g-C₃N₄负极板比电容比1wt%AC负极板高344%。在5 000 h高倍率部分荷电态(HRPSoC)下的电池循环寿命测试中,加入g-C₃N₄后电池寿命比加入AC提升62%。500次循环后,电池容量保持率仍有70%。g-C₃N₄     

氮掺杂碳负载表面部分暴露的CoFe2O4用于高性能催化析氧反应

开发价格低廉、储量丰富、高效的析氧反应(OER)电催化剂对于可持续能源的转换具有重要意义。目前,虽然尖晶石型二元过渡金属氧化物表现出了很有潜力的OER活性,但其固有的低电导率一定程度上降低了其电化学性能。本文提出了一种通过金属有机框架(MOF)辅助合成表面部分暴露的CoFe₂O₄纳米颗粒负载在氮掺杂碳基底上(CoFe₂O₄@NC)的方法,且CoFe₂O₄@NC具有优良的催化活性。在碱性介质中,CoFe₂O₄@NC表现出了优异的OER活性,在10 mA·cm^-2电流密度的过电势仅为1.517 V,Tafel斜率为87 mV·dec^-1,这是由于CoFe₂O₄@NC具有足够暴露的活性位点和较高的电子转移能力。此外,CoFe₂O₄@NC能稳定运行15 h,具有出色的稳定性。该工作将为探索经...     

可见光激发下具有增强抑菌作用的聚乙烯醇/石墨氮化碳复合纳米纤维膜

将聚乙烯醇(PVA)溶液与分散在其中的石墨氮化碳(g-C₃N₄)纳米片通过静电纺丝技术和交联反应成功地制备了具有增强抑菌性能的可生物降解复合纳米纤维膜。对PVA/g-C₃N₄(P-CN)复合纳米纤维膜的微观形貌、物理性能及抗菌性能进行了研究,分析了g-C₃N₄含量对复合纳米纤维膜的形貌及性能的影响。扫描电镜分析结果表明,P-CN纤维直径为200～300 nm,交联后纤维直径变为1μm左右,g-C₃N₄质量分数小于3%时,纳米片均匀地分布在纳米纤维的表面,通过拉伸和溶胀测试发现,交联复合纳米纤维膜具有良好的力学性能和优良的抗溶胀性能。抑菌测试结果表明,复合纳米纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果随着g-C₃N₄含量的增加明显提高,在4×10⁴ Lux的LED光激发10min后培养24 h的P-CN-5的最大抗菌环直径可以达到20 mm。研究结果表...     

碳中和目标背景下包装行业发展的对策

目的 为了应对日益恶化的全球气候变化,并实现碳中和的目标,研究低碳化技术在包装行业的应用成为当下至关重要的任务。为了推动包装行业在碳中和背景下的低碳化转型,有必要对现有的低碳化技术进行分类和梳理。方法 从碳减排和碳移除两方面对包装行业已有的低碳化技术进行了研究。综述当前可降解生物塑料和聚合物单体化学循环技术在包装中的应用,介绍了几种清洁能源以及碳捕捉、碳利用和碳储存技术的发展现状。结论 对包装行业而言,实现碳中和的目标还面临着很多挑战。包装行业在推进碳中和目标时要选取与发展适合的低碳能源和碳中和技术。     

纳米碳/水泥基复合材料研究进展

纳米碳材料以其独特的结构及微观形貌,优异的力学、电学特性等,在信息、材料、能源、生物制药等领域引发了革命性创新。近年来,纳米碳材料以极低的掺量,表现出对水泥基复合材料微观结构、宏观力学性能的改善,同时赋予传统水泥基材料导电性、压阻性等功能特性。本文结合纳米碳材料自身形貌及表面化学特性等,综述了近年来纳米碳材料对水泥水化及微观结构的影响,纳米碳/水泥基复合材料的力学性能及压阻性等,并指出当前存在的问题及未来可能的研究方向。     

增材制造Ti-6Al-4V钛合金低周疲劳性能研究进展

金属增材制造技术可用于大型、复杂高性能钛合金结构件的制备,在航空航天等领域具有显著的优势和巨大的发展潜力。虽然增材制造Ti-6Al-4V合金构件的强度已经能够超过锻件,但它仍存在内部孔隙、熔合不良、粗大的柱状晶及残余拉应力等问题,使其在疲劳性能上与锻件具有一定的差距。本文在介绍直接能量沉积、选区激光熔化和电子束选区熔化3种代表性增材制造技术的原理及特点的基础上,简述了3种工艺制备Ti-6Al-4V合金构件的微观组织、静态力学性能及低周疲劳性能的研究进展,重点讨论了打印方向、缺陷、显微组织和表面处理对低周疲劳性能的影响。分析了增材制造Ti-6Al-4V合金构件低周疲劳性能、拉伸性能与微观组织之间的内在关系,并对提高构件低周疲劳性能的方法和推动其广泛应用的发展方向进行展望。