石墨烯包覆天然球形石墨作为锂离子电池的负极材料，是否需要乙炔黑导电剂？

我们通过包覆炭化的方法制备得到了石墨烯包覆的天然球形石墨(G/SG)材料,并使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及多种电化学测试手段考察了不同石墨烯含量的复合材料的形貌结构及电化学性能。我们发现,在不添加乙炔黑(AB)的情况下,G/SG复合材料表现出较高的首次库伦效率,很好的循环稳定性和高倍率性能。当石墨烯包覆量为1%时,材料50次循环后的可逆容量可与添加10%AB的天然石墨电极(SG)等同;当石墨烯包覆量为2.5%时,材料的比容量完全高于添加10%AB的石墨电极。材料电化学性能的改善归因于石墨烯的包覆。一方面,石墨烯的柔软可变性可以保证天然石墨颗粒在充放电过程中的结构完整性,从而有效改善材料的循环稳定性;另一方面,石墨烯的存在提高了电极的导电性,促进更好导电网络的形成。因此,石墨烯包覆天然球形石墨材料中,石墨烯不仅是活性物质,也发挥导电剂的作用。当添加5%的乙炔黑时,在50 mA·g^-1电流循环50次后,5%G/SG电极的可逆容量从381.1 mAh·g^-1提高到404.5 mAh·g^-1,在1 A·g^-1电流时可逆容量从82.5 mAh·g^-1提高到101.9 mAh·g^-1,这表明G/SG电极仍然需要乙炔黑导电剂。乙炔黑颗粒填充在复合材料的空隙中,通过点接触的形式连接到G/SG颗粒,与石墨烯协同作用形成了更加有效的导电网络。尽管石墨烯包覆和乙炔黑添加对天然石墨电极具有积极的影响,例如增加了天然石墨电极的导电性和储锂性能(包括可逆容量,倍率性能和循环性能),但随着石墨烯或乙炔黑的增加,电极密度通常会降低。因此,在实际应用中应考虑石墨负极材料的质量和体积容量的平衡。这些结果对天然石墨的进一步商业应用具有重要意义。我们的工作为天然石墨电极在锂电池中的电化学行为提供了一种新的认识,并且有助于制备更高性能的负极材料。     

MCM-41负载ZrCl4催化喹啉衍生物的合成研究

喹啉衍生物在生物、医药及精细化学品中有重要的应用。本文以MCM-41负载ZrCl4(ZrCl4/MCM-41)为价廉、无毒及可循环使用的催化剂,以芳香胺和正丁醛为原料,采用"一锅法"合成了一系列2,3-二取代喹啉衍生物,当反应条件为n(苯胺)∶n(正丁醛)=1∶3、40℃下反应5h时,3-乙基-2-丙基喹啉的收率为71%,同时生成N-丁基苯胺的收率为10%。复合催化剂ZrCl4/MCM-41至少可以重复使用3次。     

一种实验室重力储能装置的设计与研制

21世纪面临着能源危机的重大议题，国家和企业迫切需要升级能源结构，转变能源方式。重力储能方式是机械储能方式的重要类型，是将重力势能转变为电能，并将电能储存起来的清洁储能方式。在实验室中自制了一种小型重力储能装置，并优化传统装置的各部分结构，进行设备改良。与大型重力储能设备相比，具有降低实验成本、节约时间、方便多次测量的优点。此外由于此装置的可拆卸和便携的特点，还可以用于教学演示和科普展示。     

拉格朗日乘子法几何意义的教学设计

本文应用图形法直观求解二元函数条件极值，介绍了拉格朗日乘子法的几何解释，并通过具体的算例，阐明了拉格朗日乘子的经济学意义.     

一种新型的电容式角度位移测量仪

本文设计了一种新型的可以测量角度以及位移的变极板正对面积式的差动电容测量仪。其中电容部分是由四块内极板以及一块外极板按照一定的方式安装形成的。当测量仪进行角度位移测量时，待测物体带动外极板旋转平移，外极板与四块内极板所形成电容的电容值发生变化；之后利用差动电容测量电路对这一变化进行测量，进而得出测量电路输出与电容值变化的关系，从而得到角度和位移的变化量，实现角度和位移的测量。     

旋转液体特性实验测量重力加速度不确定度研究

重力加速度测量实验是大学生物理实验必修课实验内容之一,在实验过程中由于仪器使用不当或操作不正确,在计算结果时存在不同的偏差。不确定度是衡量测量精度的重要指标,本文计算了三种不同情况测量重力加速度时的不确定度,主要考虑了激光照射透明挡板的角度r、激光垂直入射点的偏差Δx和激光垂直入射方向的偏差β对重力加速度的不确定度。通过计算,当透明挡板向上/下偏移的角度为5°时,不确定度为1.496 3 m/s~2;当激光向左/右偏移5 mm时,不确定度为1.0044 m/s~2;当激光向左和向右偏移的角度为5°时,不确定度分别为1.551 5 m/s~2和1.250 8 m/s~2。本文可为减小旋转液体测量重力加速度误差提供理论依据。     

异丁烷直接脱氢制异丁烯催化剂研究进展

从热力学和反应机理角度概述了异丁烷直接脱氢和氧化脱氢的差异;从活性中心性质、失活与再生、助催化剂以及载体方面,综述了目前广泛研究的异丁烷直接脱氢制异丁烯催化剂,包括PtSn-、CrOx-、GaOx基和金属硫化物催化剂,并分析了各类催化剂的优缺点及目前的研究方向;简述了其他类型的脱氢催化剂,包括Mo/MgAl2O4、碳基材料、Co-、Ni2P-、VOx基催化剂等;分析了目前脱氢技术面临的问题以及未来的研究方向。     

弹性固体红外辐射特征的微观机理初探

从原子晶格模型出发, 研究了原子振动频率及辐射随原子间距的变化规律; 探讨了 固体材料弹性阶段的红外辐射特征、影响因素和所属形变范围, 并与弹性固体材料红外辐射 场进行了对比分析. 发现本文模型揭示的红外辐射升温区和降温区与实验结果较为一致, 从 而初步揭示了固体材料载荷初期红外辐射特征的微观机理.     

偶极子声源在径向厚度有限的模拟地层井孔中激发的声场

利用实轴积分法对偶极子声源在径向厚度有限的模拟地层井孔中激发的声场进行了数值模拟,考察了不同声源、源距、模拟地层半径和最外层吸声介质对井内声场的影响。数值计算结果表明:对于偶极子声源,如果模拟地层为声速较低的泥岩,无论最外层吸声介质为流体还是固体,在源距为3.0～4.064 m时,模拟地层半径为1.2 m就能保证刻度井中的"初至波"不受模拟地层外边界的影响;若要使声波全波列的主要部分不受该界面的影响,则模拟地层的半径需要更大;如果模拟地层为声速很高的白云岩,最外层吸声材料宜使用声阻抗合适的固体介质,即使这样,模拟地层半径还需达到2.6 m。这些结果可为模块地层声速刻度井的构建提供理论参考。     

用于位置灵敏型中子探测器的6LiF/ZnS（Ag）闪烁体性能研究

研究了掺杂6LiF的ZnS(Ag)闪烁体对中子、γ射线的发光特性和EJ426闪烁体样品的热中子探测效率、出射光产额和γ灵敏度。EJ426的热中子探测效率为32.4%,出射光产额为8.01×103光子/中子,70 mV阈值时的γ灵敏度小于10-7,表明EJ426是较理想的闪烁体型位置灵敏中子探测器材料。