用原位红外技术研究Ag-MoO3/ZrO2催化丙烯气相环氧化反应

制备了对丙烯直接气相环氧化具有优良催化性能的Ag-MoO₃/ZrO₂催化剂, 采用原位FT-IR技术研究了丙烯、环氧丙烷及丙烯和氧气混合气在载体和催化剂上的吸附及反应行为. 研究表明, 丙烯在ZrO₂载体和20%Ag-4%MoO₃/ZrO₂催化剂上吸附后, 均不发生化学反应, 而环氧丙烷在ZrO₂载体上吸附后于400 ℃发生开环反应, 在20%Ag-4%MoO₃/ZrO₂催化剂上吸附后于300 ℃发生开环反应. 当丙烯和氧气混合气在ZrO₂载体上共吸附后, 随着反应温度从室温升高至400 ℃, 二者开始反应生成CO₂和H₂O; 混合气在20%Ag-4%MoO₃/ZrO₂催化剂上共吸附后于350 ℃开始反应. 对比非负载型Ag-MoO₃催化剂的研究结果可见, ZrO₂载体的存在使催化剂的活性下降的同时, 提高了对产物环氧丙烷的选择性.     

用原位红外技术研究Ag-MoO3/ZrO2催化丙烯气相环氧化反应

制备了对丙烯直接气相环氧化具有优良催化性能的Ag-MoO₃/ZrO₂催化剂, 采用原位FT-IR技术研究了丙烯、环氧丙烷及丙烯和氧气混合气在载体和催化剂上的吸附及反应行为. 研究表明, 丙烯在ZrO₂载体和20%Ag-4%MoO₃/ZrO₂催化剂上吸附后, 均不发生化学反应, 而环氧丙烷在ZrO₂载体上吸附后于400 ℃发生开环反应, 在20%Ag-4%MoO₃/ZrO₂催化剂上吸附后于300 ℃发生开环反应. 当丙烯和氧气混合气在ZrO₂载体上共吸附后, 随着反应温度从室温升高至400 ℃, 二者开始反应生成CO₂和H₂O; 混合气在20%Ag-4%MoO₃/ZrO₂催化剂上共吸附后于350 ℃开始反应. 对比非负载型Ag-MoO₃催化剂的研究结果可见, ZrO₂载体的存在使催化剂的活性下降的同时, 提高了对产物环氧丙烷的选择性.     

二硫化锡纳米片阻变存储器的制备与性能

采用水热法合成了尺寸为50~100 nm的二硫化锡纳米片,并首次以二硫化锡作为阻变层材料的阻变存储器（Cu/PMMA/SnS₂/Ag,PMMA=聚甲基丙烯酸甲酯）,对其阻变性能进行了研究。结果表明： Cu/PMMA/SnS₂/Ag阻变存储器的开关比约10⁵,耐受性2.7×10³。在上述2项性能指标达到较优水平的同时,开态与关态电压分别仅约为0.28与-0.19 V。     

衬底调制下的硼墨烯、硅烯、锗烯等单元素二维材料的原子与电子结构

石墨烯的发现带来了一场二维材料研究的风暴。直到今天,在石墨烯之外,实验学家又成功地在金属衬底上合成出了硅烯、锗烯和硼墨烯等具有奇特物理化学性质的二维材料。然而,人们发现由于衬底与材料的相互作用,这些衬底上的二维材料不论是原子结构还是电子结构都与理论预测的悬浮状态的二维材料相距甚远。因此,我们使用第一性原理计算去探索衬底与二维材料之间的作用,并且进一步揭示了衬底调控下的二维材料的原子与电子结构。本文将介绍作者与合作者今年来用第一性原理计算方法研究金属衬底上的硅烯、锗烯和硼墨烯等新型单元素二维材料的结构和性质,并对其未来的发展做出展望。     

CO2还原反应二维电催化剂研究进展

二氧化碳(CO₂)电化学还原为高附加值化学品在解决CO₂过量排放上具有极好的应用前景,但这需要开发先进的电催化剂来降低CO₂活化能并提高还原产物的选择性。受益于独特的几何结构,二维材料在电催化CO₂还原反应中得到了广泛研究。本综述将系统介绍应用于CO₂还原反应的二维电催化剂上的最新进展。我们也将揭示特征结构与电催化性能之间的构效关系。我们希望本文可以为开发CO₂还原电催化剂提供有益的指导。     

卟啉锡敏化TiO2纳米管的光催化活性和光电性能

制备了反-二羟基-5,10,15,10-四苯基卟啉锡敏化的TiO₂纳米管,并以对硝基苯酚为模型污染物,对其在可见光照射下的光催化活性进行了研究。同时,将卟啉锡敏化的TiO₂纳米粒子作为参照物,探讨了形貌对催化剂光催化活性的影响。实验结果表明,卟啉锡的引入可以明显地增强TiO₂纳米管的可见光催化活性。与TiO₂纳米粒子相比,卟啉锡对TiO₂纳米管的敏化作用更加显著,表明催化剂的形貌在光催化过程中具有重要作用。此外,我们还考察了卟啉锡敏化的TiO₂纳米管的光电化学行为,并与其光催化活性相关联。最后,对卟啉锡的敏化机理进行了初步的探讨。     

水热合成二硫化钨/石墨烯复合材料及其氧还原性能

以六氯化钨、硫代乙酰胺、氧化石墨烯为原料,采用一步水热法合成了二维的二硫化钨/石墨烯(WS₂/RGO)复合材料。水热合成的WS₂/RGO具有薄层的二维结构,且由于石墨烯的存在,WS₂以较少的层数形成薄片状生长在石墨烯的表面。尝试将这种非Pt类材料用于电催化氧化原反应,测试结果表明,WS₂在碱性条件下氧还原活性非常低,但是复合RGO形成WS₂/RGO复合材料后,电催化氧化原性能有了极大的提高,其起始电位为-0.17 V(vs SCE),转移电子数为3.7,极限电流密度为2.5 mA·cm^-2,同时其具有较好的抗甲醇性能和循环稳定性。这是因为WS₂/RGO复合材料的二维结构具有更高的电子传输速率,同时硫化钨和石墨烯可以发挥协同催化作用。这种新型的二硫化钨/石墨烯(WS₂/RGO)复合材料作为非贵金属催化剂表现出良好的氧还原性能,在燃料电池上具有较好的应用前景。     

富锂层状正极材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2的二次颗粒粒径对其倍率性能的影响

采用碳酸盐共沉淀的方法成功制备了不同二次颗粒粒径的富锂层状正极材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂。并运用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、激光粒度测试和电化学测试等手段对所得材料的结构、形貌、粒度分布及电化学性能进行表征。结果显示,不同二次颗粒粒径的Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂在材料结构上没有明显的差别,且首次放电比容量接近,均达到了281 mAh·g^-1。但是,二次颗粒粒径越小,富锂层状材料的表现出的倍率性能越优异,当二次颗粒的D₅₀为4.59 μm,其在3C倍率下的放电容量达到了199 mAh·g^-1。这是因为二次颗粒粒径越小,富锂层状材料可更好的与导电剂和电解液接触,且锂离子的扩散路径更短,从而表现出更好的倍率特性。     

基于Ni(Ⅱ)-双三氮唑体系的三维八钼酸盐配位聚合物的合成、晶体结构和性质

通过水热方法制备了一个三维配位聚合物[Ni₂(bte)₅(γ-Mo₈O₂₆)]·5H₂O(1)(bte=1,2-二(1,2,4-三氮唑-1)乙烷),并通过元素分析、热重分析、单晶X-射线衍射对其进行了表征。结构分析表明bte配体与Ni(Ⅱ)连接形成了一个独特的二维金属有机层。多酸阴离子(γ-[Mo₈O₂₆]^4-)在结构中起到了两种不同的作用:(i)它作为结构导向剂嵌在二维的金属有机层中;(ii)它通过Mo-N键连接相邻的二维金属有机层构筑了一个三维框架。此外,还研究了化合物1的电化学性质和荧光性质。     

富锂层状正极材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2的二次颗粒粒径对其倍率性能的影响

采用碳酸盐共沉淀的方法成功制备了不同二次颗粒粒径的富锂层状正极材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂。并运用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、激光粒度测试和电化学测试等手段对所得材料的结构、形貌、粒度分布及电化学性能进行表征。结果显示,不同二次颗粒粒径的Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂在材料结构上没有明显的差别,且首次放电比容量接近,均达到了281 mAh·g^-1。但是,二次颗粒粒径越小,富锂层状材料的表现出的倍率性能越优异,当二次颗粒的D₅₀为4.59μm,其在3C倍率下的放电容量达到了199 mAh·g^-1。这是因为二次颗粒粒径越小,富锂层状材料可更好的与导电剂和电解液接触,且锂离子的扩散路径更短,从而表现出更好的倍率特性。     

硼烯：从理论模型到探究应用

1995年,德国科学家布斯塔尼通过理论计算提出了硼团簇的构造法则——“Aufbau原则”,为硼烯的理论模型研究奠定了基础。在新的理论和计算方法不断提出的背景下,硼烯的理论模型得到了进一步的完善,2014年,美国布朗大学的王来生正式提出“硼烯”这一概念,至此二维硼烯的概念得到了广泛的确信。2015年,研究者首次报道在Ag(111)衬底上生成二维硼烯薄膜。随后,科学家们通过实验探究发现硼烯在超导材料、电池电极材料、催化剂、储氢等领域有巨大的应用前景。硼烯的发展史揭示了理论和实验交互验证的新型科学发展模式,促进了二维材料发展观的演进。     

二维材料电催化剂的构建及其CO2还原应用的研究进展

近年来,随着温室效应即全球变暖引发的环境问题越来越严峻,因此,CO2转化与再生引起了科学界的广泛关注,其中备受关注的是电催化CO2还原。而二维材料电催化剂可以将CO2还原为高附加值的多碳化合物,但催化剂的合成设计以及理论研究有待更多的研究。从发现石墨烯开始,二维材料的其他超薄层状结构的广泛研究逐渐出现。本文重点综述了石墨烯、MXenes、金属氧化物、二维MOFs和过渡金属硫族化合物等二维材料的构建以及其CO2还原电催化技术应用方面的最新进展,并简要的介绍了二维材料的分类和制备方法。讨论了电催化CO2还原的基本原理以及反应途径。指出了二维材料电催化剂面临的机遇和挑战,旨在对二维材料电催化剂的合成以及应用提供一些新的思路。     

基于氧化铟锡电极的透明忆阻器件工作机制研究进展

随着电子技术的发展,兼具透明、柔性等特性的功能电子器件得到了广泛关注。作为新型电子存储器件,忆阻器在新一代信息技术领域(包括低功耗类脑计算、非易失逻辑、数据存储等)有着广阔的应用前景,成为近年来备受关注的新型纳米器件。氧化铟锡是一种常用的透明导电材料,因其优异的光学透明度、稳定的物理、化学特性等优点,成为制备新型透明忆阻器件的理想电极。本文首先简略介绍了忆阻器件的结构,接着综述了基于氧化铟锡材料的忆阻器件的研究和应用,包括其作为存储器、电子突触和痛觉感受器等。然后针对氧化铟锡忆阻器的阻变机制,特别是近年来新发现的铟扩散机制进行了进一步介绍,最后总结展望了氧化铟锡忆阻器的发展前景。     

黑磷的发现及其制备和应用发展史

1914年,美国物理学家布里奇曼无意间制得了黑磷并证明了这是磷的一种新的相变体,但在很长的一段时间内并没有引起人们的关注。20世纪中期以后,黑磷的制备方法得到了一定程度的发展。至2014年,研究者成功制备了二维黑磷场效应晶体管,随后人们发现黑磷在储能设备、光电子器件、光催化、生物传感等方面都有巨大的应用潜力。随着黑磷制备方法的发展和人们对黑磷认识的深入,黑磷的应用也会有更广阔的前景。     

超四面体硫簇结构调控与电化学发光研究进展

电化学发光(ECL)因其独特的性能特点在生物分析等领域展现出广阔的应用前景,高效ECL试剂的开发则为性能优异的传感器件的发展和临床应用提供了重要工具. 开放骨架超四面体硫簇由于同时具有分子筛的多孔结构和半导体的优异光电性能,在ECL分析中受到了越来越多的关注. 超四面体硫簇的结构组成可以实现原子级别的精确调控,并且其本身还可以作为结构单元来构筑多孔结构半导体材料. 这些特点使通过原子级别的结构组成调节来调控超四面体硫簇的性能成为可能,为发展性能优异的电化学发光材料,拓展其在生化传感、免疫分析和生物成像等方面的应用提供有效工具. 本综述总结了超四面体硫簇的合成、缺陷掺杂、功能调控及ECL生化分析等方面的研究进展,为推进高效ECL新材料的发展和新应用的拓展提供了借鉴.     

Honda’s thermobalance

Kotaro Honda (2/23/1870–2/12/1954) graduated from the Department of Physics, Tokyo Imperial University in 1897. Between 1907 and 1911, he stayed in Europe, and spent the majority of his time at Göttingen University to study physical metallurgy under Professor Gustav Tammann. In 1911, he returned to Japan and was nominated professor of physics at Tohoku Imperial University, Sendai. An university-affiliated institute for research on iron and steel was established on a permanent basis in 1919, and the institute developed to the Research Institute for Iron, Steel, and Other Metals (RIISOM, KINKEN in Japanese) in 1922. Professor Honda served as the Director of the Institute until 1933. The RIISOM was reorganized as a national collaborative research institute named Institute for Materials Research in 2001. Professor Honda and his colleagues achieved distinguished research works of physical metallurgy, in which thermoanalytical techniques such as differential thermal analysis (DTA), thermodilatometry and thermomagnetometry were utilized effectively. Professor Honda also played an important role in the field of thermogravimetry (TG) by means of the first development of the thermobalance. In the present paper, Honda’s original thermobalance, various modifications carried out by his school, the commercialized Honda’s thermobalance and other related matters are briefly summarized.     

Selective Ion Transport in Two-Dimensional Lamellar Nanochannel Membranes

Precise and ultrafast ion sieving is highly desirable for many applications in environment-, energy-, and resource-related fields. The development of a permselective lamellar membrane constructed from parallel stacked two-dimensional (2D) nanosheets opened a new avenue for the development of next-generation separation technology because of the unprecedented diversity of the designable interior nanochannels. In this Review, we first discuss the construction of homo- and heterolaminar nanoarchitectures from the starting materials to the emerging preparation strategies. We then explore the property–performance relationships, with a particular emphasis on the effects of physical structural features, chemical properties, and external environment stimuli on ion transport behavior under nanoconfinement. We also present existing and potential applications of 2D membranes in desalination, ion recovery, and energy conversion. Finally, we discuss the challenges and outline research directions in this promising field.     

Recent progress of MXenes as the support of catalysts for the CO oxidation and oxygen reduction reaction

MXenes,the new family of two-dimensional(2D) transition metal carbides/nitrides,can serve as the substrate materials for the catalysts due to the large specific surface area,tunable electronic structures and thermal stability.The first 2D layered MXene,Ti_3C_2,was successfully obtained by selective etching of the A element from the MAX phases using hydrofluoric acid(HF) at room temperature in 2011.In this review,we summarize the preparation,structure of MXenes and discuss the recent progress in potential application of MXenes in catalysis,mainly in CO oxidation and oxygen reduction reaction(ORR),from the views of both experimental and theoretical inve stigations.The outlook of the major challenges and future directions on research of MXenes is also included.     

功能化介孔材料在环境领域的应用研究进展

介孔材料是一种具有较大比表面积和高度有序孔道结构的材料,而功能化介孔材料是将介孔材料改性而使其具有不同的功能。这种材料由于具有极好的吸附和催化性能而被广泛应用于环境领域中。本文总结了功能化介孔材料的制备方法,包括引入官能团、掺杂金属和酸改性;探讨分析了几种制备方法下的功能化介孔材料的特点和应用前景;重点介绍了功能化介孔材料在吸附重金属、有机污染物、染料、CO2以及催化领域的研究进展;最后展望了未来功能化介孔材料的应用前景和发展趋势,以期为功能化介孔材料的发展提供参考和指明方向。     

胶体与界面化学的研究进展

胶体与界面化学是研究胶体分散体系和界面现象的一门科学,在能源、材料、生物、化学制造和环境科学等领域具有广泛的应用。近年来,由于先进功能材料、仿生学和生物医药等学科的迅速发展,在纳米尺寸(胶体)的范围内进行分子组装和材料的制备已经引起了人们的高度关注。过去两年里,中国胶体与界面化学领域的科学家的创新性研究工作层出不穷,国际影响力日益提升,所获得的研究成果越来越受到国际同行的关注。这些成果可概括为:(1)系列新型有序分子组合体的构建及其在生物医药领域的应用,尤其是超分子组装、表面图案化有序组装材料的设计和应用;(2)胶体与界面化学方法在微纳米功能材料合成中的应用,包括形貌可控的无机材料、有机-无机复合功能材料、贵金属纳米材料以及小分子凝胶的合成及其应用;(3)胶体与界面化学在生物传感领域的新应用;(4)胶体与界面化学研究新方法。作为一门与实际应用密切结合的学科,现代经济社会为胶体与界面化学的发展提供了广阔的空间。可以预期,未来胶体与界面化学将更注重其基本的物理化学问题,如:新颖有序分子组合体的构建和理论认识;功能性微纳米材料界面结构与性能调控的理论指导。此外,新的手段和方法在胶体与界面体系的不断渗透,将不断产生新的学科交叉点,从而有力地促进胶体与界面化学的学科发展。共引用参考文献96篇。