Yolk–Shell‐Structured Cu/Fe@γ‐Fe2O3 Nanoparticles Loaded Graphitic Porous Carbon for the Oxygen Reduction Reaction

Core–shell Cu/γ‐Fe₂O₃@C and yolk–shell‐structured Cu/Fe@γ‐Fe₂O₃@C particles are prepared by a facile synthesis method using copper oxide as template particles, resorcinol‐formaldehyde as the carbon precursor, and iron nitrate solution as the iron source via pyrolysis. With increasing carbonization temperature and time, solid γ‐Fe₂O₃ cores are formed and then transformed into Fe@γ‐Fe₂O₃ yolk–shell‐structured particles via Ostwald ripening under nitrogen gas flow. The composition variations are studied, and the formation mechanism is proposed for the generation of the hollow and yolk–shell‐structured metal and metal oxides. Moreover, highly graphitic carbons can be obtained by etching the metal and metal oxide nanoparticles through an acid treatment. The electrocatalytic activity for oxygen reduction reaction is investigated on Cu/γ‐Fe₂O₃@C, Cu/Fe@γ‐Fe₂O₃@C, and graphitic carbons, indicating comparable or even superior performance to other Fe‐based nanocatalysts.     

Fluid flow in fractured and fracturing porous media: A unified view

Fluid flow in fractures that pre-exist or propagate in a porous medium can have a major influence on the deformation and flow characteristics. With the aim of carrying out large-scale calculations at reasonable computing costs, a sub-grid scale model has been developed. While this model was originally embedded in extended finite element methods, thereby exploiting some special properties of the enrichment functions, we will herein show that, using proper micro–macro relations, in particular for the mass balance, sub-grid scale models can be coupled to a range of discretisation methods at the macroscopic scale, from standard interface elements to isogeometric finite element analysis.     

降压开采模拟试验的水合物分解阵面演化过程

水合物分解阵面演化过程与开采安全性和产气效率密切相关,是开采原位监测的重要组成部分。在玻璃砂样品中进行了甲烷水合物降压开采模拟试验,探讨了水合物饱和度对渗流阵面和水合物分解阵面演化过程的影响,结合已有理论模型,分析了水合物分解阵面传播速度的关键影响因素。结果表明:渗流阵面和水合物分解阵面的传播距离均与时间平方根呈近似线性关系,传播速度均随水合物饱和度的增加而减小;水合物分解阵面的传播速度随多孔介质的有效渗透率和降压幅度的增加而变快,随孔隙率的增加而变慢,粗砂质地层更有利于水合物降压分解阵面的传播。     

基于格子Boltzmann方法的多孔介质流动模拟GPU加速

利用NVIDIA CUDA平台,在GPU上结合稀疏存贮算法实现基于格子Boltzmann方法的孔隙尺度多孔介质流动模拟加速,测试该算法相对基本算法的性能.比较该算法在不同GPU上使用LBGK和MRT两种碰撞模型及单、双精度计算时的性能差异.测试结果表明在GPU环境下采用稀疏存贮算法相对基本算法能大幅提高计算速度并节省显存,相对于串行CPU程序加速比达到两个量级.使用较新构架的GPU时,MRT和LBGK碰撞模型在单、双浮点数精度下计算速度相同.而在较上一代的GPU上,计算精度对MRT碰撞模型计算速度影响较大.     

基于AAO的CuCl2纳米花瓣状薄膜的发光特性研究

利用直接沉积法在多孔阳极氧化铝（AAO）材料表面沉积CuCl22H2O水溶液制备纳米花状薄膜,并利用场发射扫描电镜对其形貌进行表征,结合X射线光电子能谱等技术鉴定其成分,结果表明纳米花状薄膜为CuCl2。在室温条件下,测量了样品的光致发光光谱特性,观察到表面有纳米花状CuCl2薄膜的AAO,其激发中心在290 nm,发射中心在415 nm,与基底AAO位置完全相同,但发光强度从127 cd提高到183 cd;对比宏观CuCl2粉末、AAO薄膜的激发和发射光谱,分析认为生长有纳米花状CuCl2的AAO薄膜发光强度提高的原因是该层表面的纳米结构形貌。     

多级孔HZSM-5分子筛催化剂的制备及低碳烃芳构化应用

采用0.2 mol/L的NaOH溶液对HZSM-5分子筛进行了不同时间的碱改性处理, 并对分子筛的结构和酸性进行表征, 考察了碱改性对HZSM-5催化剂的低碳烃芳构化活性的影响. 结果表明, HZSM-5分子筛经碱改性后会产生少量介孔, 且随改性时间延长, 介孔数量增加, 平均孔径增大, 总酸量降低, B酸/L酸比值降低. 120 min碱改性HZSM-5催化剂的活性、 稳定性以及目标产物苯、 甲苯、 乙苯和二甲苯(统称BTEX)的选择性最高.     

共价有机多孔聚合物合成新策略

共价有机多孔聚合物(COPs)是由有机结构单元通过共价键连接而形成的一类具有微孔或者介孔结构的新型高分子多孔材料, 在能源、物质吸附与分离、气体存储、光电器件、多相催化以及化学/生物传感等方面展现出巨大的应用潜能. 尽管其合成方法众多, 合成单体多样, 产物结构稳定, 但是传统方法合成的有机多孔材料大多是无定型的, 结构难以控制, 且通常不溶不熔, 很难再加工. 为了解决这些问题, 近年来很多新的合成方法和合成策略被开发出来, 为共价有机多孔聚合物的进一步发展指明了方向. 本文将对这些最新的研究进展做一简要的介绍.     

通过Heck偶联反应制备具有pH响应的吡啶基团功能化的多孔材料

四(4-苯乙烯基)硅烷(TVBS)和溴代二苯乙烯基吡啶(Br-DSP)通过Heck偶联反应构筑以共价键连接的具有pH响应的新型多孔材料. 材料具有良好的孔性能和热稳定性能, 其比表面积为467 m²·g^-1, 孔体积为0.41 cm³·g^-1. 所得的多孔材料在273 K/760 mmHg条件下的CO₂吸附量为2.96 wt%. 二苯乙烯基吡啶(DSP)单元的引入, 使多孔材料具有优异的荧光性能, 其中N原子作为质子化中心, 使材料具有pH响应性. 在固体状态下, 材料的荧光最大发射波长在526 nm; 在pH＝1.00～4.50范围内, 材料的荧光最大发射波长和相应的pH值成线性关系, 表明该材料可用于酸性溶液的精确地快速检测.     

气液界面胶体球刻蚀法制备二维有序多孔薄膜

作为一类重要的二维材料, 二维有序多孔薄膜受到人们的广泛关注. 气液界面胶体球刻蚀法是近些年发展起来的一种以漂浮在液面上的单层胶体晶体为模板来制备二维有序纳米结构的方法, 具有简单、高效、重现性好、适用范围广以及结构参数易调变等优点. 近年来, 我们课题组利用气液界面胶体球刻蚀法实现了包括多种无机物纳米网、纳米碗阵列和纳米网-纳米碗复合阵列在内的一系列自支撑二维有序多孔薄膜的可控制备, 考察了其二维光子晶体性质, 并研究了其在刻蚀掩膜、溶剂检测、生物传感、电阻开关器件、光电化学分解水等方面的应用. 本文在重点介绍我们课题组研究进展的同时, 也简要总结了该领域的整体发展状况并展望了该领域的今后发展方向.