MC与M_(n+1)AC_n稳定性与电子特征的第一性原理研究

研究M C与M n+1A C n(M=Sc,Ti,V,Cr,Mn;A=Al,Si,P,S;n=1,2,3)结构的稳定性与电子特征有利于探究三元层状结构M n+1A C n稳定性的内在原因和设计新型M n+1A C n结构.第一性原理计算研究表明,M-3d与C-2p轨道间的电子转移对M C与M n+1A C n的形成焓有较大影响.供电子能力较强的前过渡金属可以形成稳定的M C结构.计算结果显示,M C结构是缺电子体系,其趋向于与具有一定供电子能力的MA结构结合形成M n+1A C n.与M2PC和M2SC相比,M2Al C和M2Si C可以更为容易地被分离成二维M2C结构.     

二维TiC 层表面H2的化学吸附与物理吸附

第一性原理计算研究发现由于二维TiC 单原子层具有高的比表面积与大量的暴露在表面的Ti 原子,其是一种非常有潜力的储氢材料. 计算结果显示H₂可以在二维TiC 单原子层表面进行物理吸附与化学吸附. 其中化学吸附能为每个氢分子0.36 eV,物理吸附能是每个氢分子0.09 eV. 覆盖度为1和1/4层（ML）时,H₂分子在二维TiC 单原子层表面的离解势垒分别为1.12 和0.33 eV. 因此,除了物理吸附与化学吸附,TiC 表面还存在H单原子吸附. 最大的H₂储存率可以达到7.69%（质量分数）. 其中,离解的H原子、化学吸附的H₂、物理吸附的H₂的储存率分别为1.54%、3.07%、3.07%. 符合Kubas吸附特征的储存率为3.07%. 化学吸附能随覆盖度的变化非常小,这有利于H₂分子的吸附与释放.     

低温加氢催化剂的设计: 理论与实践

简要总结了我们在C=C及C=O双键低温加氢双金属催化剂方面的最新研究成果. 首先, 我们以环己烯加氢为探针反应, 证明了平行使用多种研究手段的重要性, 包括单晶表面的基础研究与DFT计算, 多晶表面的合成与表征, 负载型催化剂的制备与性能测试等. 其次, 总结了双金属催化剂在其他加氢反应, 如丙烯醛C=O双键的选择性加氢, 苯的低温加氢, 以及乙炔的选择性加氢等反应中的应用. 最后, 讨论了利用金属碳化物代替贵金属Pt以减少双金属催化剂中Pt用量的可能性.     

中空Ta2O5/TiO2复合光催化剂的可控氧化制备及性能

以钛粉、钽粉为原料,炭黑作为反应性模板,通过熔盐法在炭黑表面原位生长了TaTiC₂纳米碳化物涂层,并以所得TaTiC₂/C复合物为碳化物前驱体,再经可控氧化制备出中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂。采用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见（UV-Vis）漫反射（DRS）及N₂物理吸附等手段对所制备的光催化剂进行形貌、显微结构及孔结构表征。以高压汞灯为紫外光源,以亚甲基蓝为目标降解物,通过光催化降解实验评价中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂的光催化活性。结果表明,熔盐法生长碳化物涂层厚度均匀（20~30 nm）,碳化物主要以TaTiC₂晶相存在且具有纳米级的颗粒尺寸。中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂同时具有200 nm左右的中空大孔结构及壳层10 nm左右的介孔结构。中空大孔和介孔的存在提高了所制备催化剂对亚甲基蓝的吸附能力。此外,TiO₂与Ta₂O₅通过电子能带结构的耦合,有效提高了光生电子和空穴的分离效率,从而显著提高了光催化活性。n_Ti∶n_Ta=2.5∶1.5时,相应的中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂表现出最佳的光催化活性,对亚甲基蓝的紫外光催化降解率高达97%。     

浸油碳化物衍生碳润滑涂层的承载机制研究

采用高温氯化处理工艺在碳化硅表面制备了具有多孔结构的碳化物衍生碳涂层(CDC),考察了浸油(聚a烯烃,PAO)对CDC涂层承载性能的影响.结果表明:在低载(5 N)下,浸油前后涂层的摩擦磨损性能相当,随着载荷的增加,尤其是在中等载荷(~10 N)下,浸油涂层的摩擦性能变差,表现为较大的摩擦系数与磨损.分析认为CDC涂层的孔洞被PAO填充,其孔壁在摩擦过程中受到载荷应力与液压的双重作用而破碎,是导致浸油CDC涂层磨损加剧,承载能力大大降低的主要原因.     

MXenes的制备及其光热性能在癌症治疗中的应用

近年来，过渡金属碳化物和氮化物(MXenes)作为一种新型二维材料以其独特的晶体特征和结构特性受到越来越多的关注，尤其是在能源、催化、生物医学等领域得到广泛应用。MXenes独特的晶体结构和表面特性赋予其优异的电子、光学、磁性等理化性能。此外，MXenes较大的比表面积和较高的光热转换效率，使其在生物医学领域尤其是肿瘤治疗方面得到大量应用。本文主要介绍了MXenes的合成方法和光热特性，重点总结分析了MXenes的光热性能在癌症治疗中的应用等研究进展，并提出了MXenes在癌症治疗中存在的潜在挑战和前景。     

两种碳含量Q-P马氏体钢冲击磨损行为研究

高强韧、低成本淬火-分配(Q-P)马氏体钢有望成为新一代抗冲击磨料磨损材料.碳元素是影响Q-P马氏体钢强度和韧性的重要合金元素，但其对Q-P马氏体钢抗冲击磨料磨损性能的影响仍不清楚.本文中对比研究了碳质量分数为0.3%和0.4%两种Q-P马氏体钢的冲击磨料磨损行为.研究表明，冲击磨料磨损过程中，磨痕亚表层形变层内发生板条组织纳米化、残余奥氏体向马氏体转变等行为，这导致疲劳裂纹形变层/基体层界面萌生.当碳质量分数由0.3%增加至0.4%时，碳化物从Q-P马氏体钢基体中析出，这加剧疲劳裂纹的萌生及扩展，最终导致Q-P马氏体钢的抗冲击磨料磨损性能降低约7%.