中间相炭微球在锂离子电池负极材料的应用进展

中间相炭微球(MCMB)具有良好锂离子扩散性、导电性和机械稳定性等优势,是目前应用广泛、综合性能优异的锂离子电池负极材料,但较低理论比容量是制约其发展的关键因素。为了获得性能优良的MCMB基锂离子电池负极材料,改性修饰和复合材料已然成为目前研发重点。笔者论述了碳结构、表界面和复合材料等微观结构设计对MCMB负极材料电化学性能的影响。从碳堆积结构类型、有序性、层间距以及球体粒径大小等方面,论述了碳结构微观设计对MCMB电化学性能的影响。发现具有乱层结构的MCMB在充放电过程中内部产生应力较小,且碳结构较稳定,具有优异循环稳定性;内部具有大量微孔或碳层间距较大的MCMB,在充放电过程中可提高锂离子在电极中的迁移速率,并提供更多的储锂空间,一般具有优良的充放电比容量和倍率性能;小粒径MCMB具有较短的锂离子迁移路径和随之增加的比表面积,通常具有较好倍率性能,伴随着可逆比容量和充放电效率的衰减。从表界面碳层改性、包覆和掺杂改性等方面,论述了表界面改性对MCMB电化学性能的影响。表面碳层修饰可增加MCMB与电解液的相容性及其比表面积,提高了与电解液的接触面积及贮锂容量,改善了锂离子电池负极材料的电化学性能;另外,MCMB表面包覆一层无定型碳,可避免其表面与电解液直接接触,减少电化学副反应的产生,提升其可逆比容量。从碳活性物质复合材料、非碳活性物质复合材料等方面,论述了复合材料微观结构设计对MCMB电化学性能的影响。碳活性物质可降低MCMB内部碳层结构的有序性,减少锂离子嵌入过程中的内部应力,提升MCMB循环稳定性。非碳活性物质诱导MCMB生成更加有序的碳层结构,提高MCMB的比表面积,从而改善MCMB表面与电解液分子的接触能力及其嵌锂性能,有利于提升MCMB负极材料可逆比容量、循环性能和倍率性能。MCMB具有高碳层间距和多缺陷位点等结构特征,有利于钠离子自由脱嵌,应用于钠离子电池时具有良好的可逆比容量、循环稳定性和倍率性能。MCMB的不规则定向层状结构经活化等处理具有较高比表面积,可应用于超级电容器电极材料。最后提出在高性能锂离子电池电极材料快速发展的需求下,从微观结构角度设计MCMB纳米复合材料将是MCMB负极材料的研究重点。     

氧化钙对金属/粉煤灰基高温定形复合相变材料蓄热性能的影响

以Al-Si合金粉为相变介质,高钙及低钙粉煤灰为基体材料,采用混合烧结法制备金属/陶瓷基高温定形复合相变材料,探讨两种粉煤灰及CaO含量对材料蓄热性能的影响.结果 表明,由于高钙粉煤灰中具有助熔作用的CaO含量较高,降低了烧结过程中的熔融温度,使基体中出现大量封闭孔,故高钙粉煤灰复合相变材料具有增重率小、相变潜热高、存在单质Al等特性.低钙粉煤灰中外加CaO后,其增重率降低而相变潜热明显增加.当粉煤灰中CaO总含量控制在10％ ～ 15％时,复合相变材料的蓄热性能突出.     

多孔BN选择性去除燃油中硫化合物的密度泛函理论研究

选择性去除燃油中的硫化物对环境和人类健康具有重要意义。采用基于密度泛函理论（DFT）和含色散矫正的密度泛函理论（D-DFT）的方法，研究了多孔氮化硼（p-BN）及其空位缺陷对燃油中噻吩类硫化物及非硫化物的吸附行为及吸附选择性。结果表明：B—N极性键与硫化物极性分子之间的分子间力使p-BN能选择性去除燃油中的二苯并噻吩（DBT）；引入N、B空位缺陷后，缺陷能级与S原子形成化学相互作用并伴随电荷转移，进一步增强了p-BN对硫化物的吸附。通过对N、B空位缺陷形成能的计算，预测了合成含V_N、V_B的p-BN所需的化学条件：在富硼条件下，采用B₂H₄作为B源比采用B、α-B₁₂和BH₃等更有利于V_N的形成；而在富氮环境下采用N₂H₄作为N源比采用N₂、NH₃等更有利于V_B形成。为实验上有目的地合成高效吸附脱硫材料提供理论依据。     

球形高温复合定形相变材料性能及干压成型工艺的设计与研究

以粉煤灰为基体材料、Al-Si合金粉为相变介质,采用干压成型及混合烧结法制备直径为15 mm的球形高温定形复合相变材料,设计并研究了三种施压方式(直接法、阶段法、自然法)以及成型压力对相变材料性能的影响.研究表明:成型过程中升压速率越快,材料的致密均匀性越差,甚至产生加工硬化的现象;保压时间越长致密度越高,缓慢升压而不保压则致密度偏低;成型压力越大材料越致密,力学性能越好.材料的致密度与其相变潜热呈反向关系,这与合金粉在烧结过程中的破裂情况、自身氧化以及与基体的反应程度密切相关.三种施压方式中,直接法制备效率高、材料的力学性能突出,阶段法所制备的材料在较宽的成型压力范围内(2～5 MPa)综合性能良好,自然法效率低且材料力学性能较差.当成型压力为2 MPa,采用阶段法所制备的材料密度为1.630 g/cm3、相变潜热为115.20 J/g、开裂荷载为1021 N,经100次热震其性能依然稳定.     

具有光照鲁棒的图像匹配方法

针对现有的基于局部特征的图像匹配算法对光照变化敏感、匹配正确率低等问题，提出一种具有光照鲁棒性的图像匹配算法。首先使用实时对比保留去色（RTCP）算法灰度化图像，然后利用对比拉伸函数模拟不同光照变换对图像的影响从而提取抗光照变换特征点，最后采用局部强度顺序模式建立特征点描述符，根据待匹配图像局部特征点描述符的欧氏距离判断是否为成对匹配点。在公开数据集上，所提算法与尺度不变特征变换（SIFT）算法、加速鲁棒特征（SURF）算法、"风"（KAZE）算法和ORB算法在匹配速度和匹配正确率上进行了对比实验。实验结果表明：随着图像亮度差异的增加，SIFT算法、SURF算法、"风"（KAZE）算法和ORB算法匹配正确率下降迅速，所提算法下降缓慢并且正确率均高于80%；所提算法特征点检测较慢和描述符维数较高，平均耗时为23.47 s，匹配速度不及另外四种算法，但匹配质量却远超过它们。对实时性要求不高的系统中，所提算法可以克服光照变化对图像匹配造成的影响。     

铜镉渣制备高品位镉饼的探索

通过对影响海绵镉品位的各种因素的分析找出症结,并对此采取相应的处理措施。经过一系列工艺技术条件的优化及设备改造,提高了海绵镉的品位,生产出品位80%以上的镉饼,为精镉火法冶炼创造了条件,实现了企业的镉的清洁生产。     

电催化氮气还原合成氨催化材料研究进展

氨是纺织、制药、化肥等领域重要的化工原料，也是一种清洁的能源载体，需求量大。目前氨的工业生产主要为Haber-Bosch法，反应条件严苛，能源消耗大且碳排放较高。电催化氮气还原(NRR)合成氨是一种在常温常压下进行的反应，工作电位低，且电能可通过清洁能源提供，是一种很有潜力的合成氨新工艺。但目前电催化NRR材料的产氨速率和法拉第效率低、工作稳定性不够高、溶液中痕量氨的定量检测困难及检测标准不统一等都为其发展带来了巨大挑战。本文首先介绍了电催化NRR的反应机理和常用研究方法，然后重点梳理了2019年以来NRR催化材料的最新研究进展，最后对该领域研究面临的挑战和机遇进行了展望。     

模数式桥梁伸缩装置疲劳试样尺度研究

为了研究模数式桥梁伸缩装置采用单跨试样代替三跨试样进行疲劳试验的可行性,首先采用力学简化模型对伸缩装置主要构件两种受力情况进行分析,再利用Ansys分析软件分别建立了整体加强320伸缩装置单跨试样与三跨试样的有限元模型,对伸缩装置进行强度对比分析。结果表明:在同种加载情况下,单跨模型中梁最大应力较多跨模型大,而多跨模型中梁支座处最大应力大于单跨模型。由于中梁支座处最大应力以压应力为主,故单跨模型较多跨模型受力严重。若以单跨试样进行疲劳试验,则试验结果偏于安全。最后对该型号伸缩装置单跨试样进行了承载力试验及疲劳试验。试验结果表明,单跨模型危险点处计算应力与试样对应位置处测得应力吻合良好,该型号伸缩装置整体疲劳性能达到要求。本研究表明,在进行模数式桥梁伸缩装置疲劳试验时,若试验条件受限,可以考虑采用单跨试样代替三跨试样进行疲劳性能试验。