铁氮掺杂石墨烯的制备及其氧还原性能研究

完美石墨烯不具有氧还原活性,掺杂石墨烯是产生氧吸附活性位、提高氧还原活性的关键。以石墨为原料,通过改进的hummers氧化还原方法得到氧化石墨烯(GO)溶液;以卟啉铁为Fe、N源,进一步制备出高氧还原催化活性的Fe、N掺杂石墨烯。结果发现,随着卟啉铁与石墨烯质量比的增加,其活性先增大后减小,当石墨烯与卟啉铁质量比为1∶4时,具有较高的催化活性。结果表明,合适的掺杂质量比有利于形成更多Fe₃C活性位点,得到较大的比表面积,从而获得高活性的掺杂石墨烯。     

Ⅱ型C2N/ZnO异质结水分解光催化剂的第一性原理研究

基于单层C₂N和ZnO,构建了一种新型2D范德华(vdW)异质结。在第一性原理下进行密度泛函理论计算，系统地研究了C₂N/ZnO异质结的光催化应用。结果表明，C₂N/ZnO异质结具有1.68 eV的直接带隙，其Ⅱ型带对准可以促使光生电子和空穴分离在不同层上。由Mulliken电荷布局分析可知，C₂N层有0.53个电子转移到ZnO层，在异质结界面处形成了一个较强的内建电场E_int,抑制了光生电子空穴对的复合。此外，C₂N/ZnO异质结的带边位置跨过了pH=2～7时的水氧化还原电位，同时拉伸应变可以增大其光催化水分解pH范围。特别地，C₂N/ZnO异质结保留了高载流子迁移率和优异的光吸收性能，太阳能-氢能(STH)转换效率可达到24.6%。因此，C₂N/ZnO异质结是一种具有应用前景的水分解光催化剂。     

采用热处理方法的沥青颗粒高抗渗混凝土性能研究

混凝土抗渗能力不足是导致混凝土耐久性下降的主要原因之一。通过将沥青颗粒掺入混凝土来提高混凝土抗渗能力，首先优选两种沥青，将沥青研磨成沥青颗粒与其他材料混合搅拌成型，并在混凝土养护完成后进行加热处理，使内部沥青颗粒充分软化致密混凝土内部孔隙。RCM试验结果表明，掺沥青混凝土抗渗能力优于常规混凝土，且抗渗能力随着沥青掺量的增加而增加。与此同时，沥青种类影响掺沥青混凝土的抗渗能力。低沥青掺量的混凝土抗压强度与常规混凝土相似；当沥青掺量达到8%时，混凝土抗压强度明显下降。最终建立了沥青掺量-氯离子扩散系数模型和沥青掺量-抗压强度模型，与试验结果有良好的相关性。     

双重惯质调谐质量阻尼器的参数优化与振动分析

为研究惯质耦合布置对于调谐质量阻尼器(TMD)减振性能的影响，提出一种新型的被动控制装置，即双重惯质调谐质量阻尼器(DTMDI)。将DTMDI布置在单自由度主结构上，对振动系统分别开展了H_∞优化与H₂优化，得到两种优化方法下最优调谐参数的解析解形式。在参数优化分析的基础上，比较分析了DTMDI与三种已有的被动控制装置(TMD、TMDI和TIMS)的减振效果。研究结果表明，惯质耦合布置不会提升TMD的工作性能；当主结构的阻尼比被忽略时，减振效果从高到低依次为：TMDI>DTMDI>TMD>TIMS。提出的DTMDI具有较好的减振效果。     

微晶形状对锐钛矿型TiO2材料超级电容器性能的影响

研究了晶粒各向异性对锐钛矿型TiO₂电化学性能的影响，这对超级电容器材料性能提升具有显著的意义。利用水热合成法，以HF和H₂SO₄为不同的酸性形貌诱导剂，钛酸四丁酯为钛源制备了片状和球状微晶的TiO₂,两者会暴露不同的晶面。经X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)证实片状TiO₂暴露的晶面是高活性{001},而球状TiO₂暴露的晶面具有随机性。采用X射线光电子能谱(XPS)和比表面及孔隙度分析(BET)以及相应的电化学性能测试：结果表明片状TiO₂的比表面积(112.76 m²/g)是球状TiO₂比表面积(46.88 m²/g)的2.41倍，片状TiO₂超级电容器的比电容(174.0 F/g)是球状TiO₂超级电容器比电容(67.00 F/g)的2.59倍，同时片状TiO₂