大学物理课程教学设计撰写方法探讨——以绪论课为例

课程教学设计中不仅包含了课程教学内容,还蕴含了授课思路、方式与方法,以及课程思政元素的融入等因素,教学设计质量与水平是讲好一堂课的关键.本研究以绪论课为例,探讨了大学物理课程教学设计撰写思路与方法.     

质子交换膜燃料电池梯度化膜电极

为实现质子交换膜燃料电池的高性能(高功率密度或大电流密度)、低成本(低铂载量)、长寿命发电,人们尝试在燃料电池的核心部件膜电极结构中引入梯度化设计的概念。梯度化膜电极包括膜电极中各组件的梯度化:气体扩散层的PTFE含量与孔隙率的梯度化,催化层的催化剂与Nafion用量的梯度化以及微孔层的疏水性与孔隙率的梯度化。梯度化膜电极中催化剂分布、孔隙率分布、亲/疏水性分布合理,具有良好的三相反应界面以及质子、电子、反应气体、水等多相物质高效传输通道,从而能满足在低铂载量、低加湿以及高电流密度条件下高性能稳定工作。本文整理了近几年来有关燃料电池梯度化膜电极研究的相关文献,梳理了梯度化膜电极研究发展脉络,归纳总结了各种梯度化膜电极的制备方法、性能以及构效关系,并展望了梯度化膜电极下一步研究方向,对高性能、低成本、长寿命的燃料电池开发具有指导意义。     

二硫化钴多孔风叶结构助力肼辅助高效电解产氢

以泡沫镍(NF)为基底,采用一步水热法制备了主晶相为CoS₂、夹杂少量NiO相、具有三维多孔风叶结构的CoS₂/NF电极材料。当溶液中钴硫物质的量之比为1∶5时,在140℃下保温18 h,获得了由10 nm厚度的纳米片构成的三维风叶结构的晶态CoS₂/NF电催化剂。CoS₂/NF在肼氧化及析氢反应中均表现出优异的催化性能,在水合肼碱性介质中,获得-10 mA·cm^-2的析氢电流密度时,需要的过电势仅为83 mV,获得50 mA·cm^-2的氧化电流密度时,需要的肼氧化电位仅为51 mV(vs RHE);在水合肼辅助电解水双功能电解槽中,获得100 mA·cm^-2的电流密度时,需要的分解槽压仅为0.550 V,远低于其在同条件下全水分解的2.075 V,大幅减小了电能消耗,极大地提高了电解水产氢效率。无论在三电极体系还是双电极体系,CoS₂/NF均表现出优异的长效稳定性及耐用性。分析认为,电极表面多孔风叶结构的形成,...     

磷掺杂镍基硫化物超薄纳米片构筑多级微孔双功能催化剂促进高效水电解产氢

利用一步水热合成法在三维多孔泡沫镍(nickel foam,简称NF)表面构筑了由超薄纳米片交织互联形成的多级微孔结构复合材料。当初始混合料液中硫、磷物质的量之比为1∶1时,在120 ℃下水热反应24 h获得了以Ni₃S₂为主晶相、少量NiPS₃为次晶相的镍基复合电催化剂(NiSP/NF)。得益于其超薄纳米片交织形成的独特二级微孔结构,其电化学活性面积较空白NF增加了近14倍,也为其在水电解析氢反应中的应用提供了充足的活性位点和界面通道。同时,受益于晶态Ni₃S₂和NiPS₃所造成的晶格缺陷和强电子作用,材料的本征催化活性也得以显著提升。多方协同作用使得NiSP/NF在全水分解中均表现出优异的催化性能,在1 mol·L^-1 KOH溶液中获得10 mA·cm^-2的电流密度,需要的析氢和析氧过电位仅为67和212 mV。在全水分解电解槽中,其获得100 mA·cm^-2的电流密度所需的槽电压仅为1.878 V,甚至在500 mA·cm^-2的高电流密度下需要的分解槽压也仅为2.558 V,优于商业贵金属催化剂,电解水产氢效率显著提高。NiSP/NF在全水分解中还呈现了极优异的长效稳定性及耐用性,在电流密度为500 mA·cm^-2时经过120 h的恒电流催化后,其增加的分解槽压不足0.03 V。     

YBa_2Cu_3O_y中对Y位与Cu(Ⅰ)位取代导致的空穴浓度变化

本文研究Co对Cu(I)和Ca对Y作取代时,YBa_2Cu_3O,系统中的空穴浓度、晶体结构和超导临界温度随掺杂量的变化关系及其起源。结果表明,上述取代对体系中的Cu-O平面上的空穴浓度P_(sh)都有重要影响,但其作用和方式是不同的。前一种取代主要是通过对空穴的复合和增强对空穴的局域化而使P_(sh)下降:后者则具有明显的退局域化作用,从而使得P_(sh)上升。当两种取代同时进行时,局域化作用不再是影响P_(sh)的因素,P_(sh)的增加来源于体系的总的空穴浓度的增加。还就超导电性与P_(sh)的关系作讨论。     

板式蒸发器非共沸工质换热与压降研究

目前,针对单工质或近共沸工质的板式蒸发器研究已有开展,但对于非共沸工质的尚未见报道;本文结合实验 数据,欲将已有实验关联式推广到非共沸混合工质,经过比较发现,Hsieh的应用近共沸工质R410a的换热系数关联式 能很好的适应大温度滑移的混合工质,另外本文对摩擦压降关联式的系数经过适当的修正后也能应用于该工质。     

裂解气相色谱法分析蓝色中性笔字迹的书写墨水种类及墨迹随书写时间的变化规律

中性笔是当前比较流行的一种书写工具,其墨水多采用颜料作为色料成分,很难用水和有机溶剂进行提取,故无法利用分析圆珠笔油墨和水性笔墨水所采用的气相色谱或高效液相色谱等方法进行检验。目前在法庭科学领域内还没有一种有效的方法用于分析中性笔字迹的书写墨水。采用裂解气相色谱法分析了蓝色中性笔字迹的书写墨水,根据色谱峰的个数和保留时间将收集的65个样品分成3类,其中大部分样品属于具有铜酞菁颜料主要色谱峰的第二大类。色谱峰的保留时间和峰面积比值的分析结果表明所建立的分析方法重现性好且稳定。在此基础上,对蓝色中性笔墨迹随书写时间的变化规律进行了初步研究,得出了老化曲线。     

气相色谱法确定蓝色圆珠笔油墨字迹的形成时间

选择适当的内标物,利用气相色谱法测定蓝色圆珠笔油墨中展色剂苯甲醇和苯氧基乙醇这两种组分的含量(以峰面积计),以展色剂的峰面积、内标物的峰面积与紫外-可见光谱测得的参比物墨水中的染料的吸光度值这三者之比为纵坐标,以字迹形成时间为横坐标,确定了字迹形成曲线,从而建立了确定字迹形成时间的方法。选择了不同种类的蓝色圆珠笔油墨进行检测,获得了良好的实验效果,为圆珠笔油墨字迹形成时间的推断建立了一种可靠而又系统的方法。该方法适用于实际办案。     

通过交替生长气氛调控N掺杂ZnO薄膜电学特性

使用分子束外延方法在c面蓝宝石衬底上生长了系列氮掺杂ZnO薄膜样品。在连续的富锌气氛环境中生长的样品,由于存在大量的施主缺陷,呈现n型电导。为了抑制施主缺陷带来的补偿效应,在生长过程中,通过周期性补充氧气,形成周期性的富氧气氛,缓解了氮掺杂浓度和施主缺陷浓度之间的矛盾。光致发光测量表明,通过交替生长气氛,氧空位和锌间隙等缺陷在薄膜中得到了显著抑制。通过交替生长气氛生长的外延薄膜的结晶质量也有所提高。样品显示出重复性较高的p型电导,载流子浓度可达到10¹⁶ cm^-3。周期性补氧调节生长气氛的生长方式是一种有效实现p型掺杂ZnO的方法。