数学方法推导一元弱酸溶液氢离子浓度的近似公式及适用条件

近似计算一元弱酸HA溶液的氢离子浓度[H+]（相对误差在±5%以内）是分析化学工作者需要掌握的方法。利用严谨的数学方法,获得了各类近似公式的使用条件和浓度适用范围。例如,从近似式[H+]AV1=1/2（-Ka+√Ka2+4cKa+4c）出发,推导出了计算氢离子浓度的其他2个近似公式：（1）c越小,[H+]AV1越趋向c。计算表明,当满足c≤1/19Ka和c≥5.0×10-7 mol/L时,弱酸HA就可作强酸处理,此时得到近似式[H+]AV4=c,这极大简化了弱酸溶液氢离子浓度的计算。（2）c越大,[H+]AV1越接近√cKa。当满足c≥105Ka和cKa≥10Kw时,弱酸溶液氢离子浓度可按最简式[H+]AV2=√cKa计算。还解释了c≥105Ka和c≤1/19Ka时所包含的物理意义。需要强调的是,本文首次给出了各近似式的浓度适用范围,比如忽略水的解离时,除了满足cKa≥10Kw,还必须要求c≥6.0×10-6 mol/L。     

燃料电池多孔碳载体高石墨化的超快速碳热冲击策略（英文）

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有能源转换效率高、清洁环保等优点,是新能源技术的重要发展方向.目前,燃料电池中主要使用的电催化剂是碳载铂或铂合金,碳载体不仅增强催化剂活性,提高贵金属利用率,而且对催化剂的耐久性起着至关重要的影响.但常规的碳载体在燃料电池强腐蚀环境中容易发生腐蚀,进而导致催化剂颗粒脱落和团聚,活性衰减.近年来,研究发现提高碳载体石墨化程度有利于增强载体的耐腐蚀能力,提高催化剂的稳定性.常规的高温热处理难以大幅提高载体的石墨化,且长时间的高温处理易导致原始碳结构的坍塌或转变以及比表面积显著下降.因此,迫切需要发展新的策略或技术经济、高效地提高碳载体的石墨化度,并且保持碳载体原始结构和形貌.本文提出了一种快速且低成本的碳热冲击方法,用于多孔碳材料的石墨化处理,包括碗状碳(BC)、空心碳球、ZIF-8衍生碳和商业炭黑等.其中,以碗状碳为研究对象,即将碗状碳载体与石墨化催化剂氯化铁通过超声共混,干燥后放入加热源碳毡中,通过快速碳热冲击, 3 s内升温至1300 ℃,在该温度保温30 s后, 3 s降至室温,最后酸洗得到高石墨化碗状碳.作为对照,含有氯化铁的碗状碳也在普通管式炉...