有机膦酸盐衍生的氮掺杂的磷酸钴/碳纳米管杂化材料作为高效氧还原电催化剂（英文）

随着环境污染和能源危机的日益严重,探索高效的非贵金属氧还原电催化剂来替代商业Pt/C迫在眉睫.其中,报道比较多的是具有钴基活性物种和氮掺杂碳的复合材料例如Co-Nx-C, Co3O4/GO, Co-N/CNT等,该复合材料具有高导电性、良好的稳定性和优异的催化活性.与其他钴基催化剂相比,磷酸钴由于其成本低廉,对环境友好,多功能的优良特性,已被广泛应用于催化、吸附、分离及储能等领域,在电催化方面也有极大的应用潜力.研究表明,磷酸基团不仅可以充当质子受体,也会诱导局部钴原子的几何结构发生扭曲,从而有利于水分子的吸附并促进析氧反应的发生.此外,磷酸钴也被证实具有一定的氧还原活性.尽管磷酸钴电催化剂的研究已经取得了一定进展,磷酸根有利于质子传输,但是其导电性很差,不利于电荷的转移和传输,使得其电催化活性不高.将磷酸钴和导电碳材料复合是解决问题的有效方法.而且,磷酸钴在碱性溶液中并不稳定,极大限制了其在电催化氧还原中的应用.金属有机膦酸盐是一类包含金属离子和有机膦酸配体的杂化材料,通过简单的焙烧便可以很容易地得到金属无机磷酸盐,并且在焙烧过程中氮掺杂的碳也会原位产生,并包覆在磷酸钴的表面,使得其导电性和催化活性大大提高.为此,本研究组制备了有机膦酸钴衍生的磷酸钴和氮磷掺杂的石墨烯的复合材料并用于电催化氧还原和析氧反应,所得到的材料导电性和稳定性良好,然而,该催化剂的表观活性与商业Pt/C相比仍有较大差距,且使用有机膦酸钴作为前驱体对活性的影响也不甚清楚.因此,本文采用含氮的有机膦酸配体乙二胺四亚甲基膦酸钠(EDTMPS)为磷源制备了氮掺杂的磷酸钴/碳纳米管杂化材料(CoPiC-N/CNT-3),其催化活性和稳定性良好,并进一步探讨了各种不同因素对电催化活性的影响.XRD和TEM结果表明,用这种方法得到的磷酸钴(CoPiC)为Co2P2O7物相,与磷酸二氢钠为磷源制备得到的CoPi相比,CoPiC的表面有石墨化碳层的存在, EDS图谱表明, Co, P, C, N均匀地掺杂到复合材料的骨架结构中.Raman光谱结果表明,石墨化碳层的存在和适量的碳纳米管的引入均可以增强复合材料的石墨化程度并提高了导电性,而氮掺杂导致其缺陷位点增多.XPS结果进一步表明,有机膦酸钴可以作为前驱体可制得氮掺杂的磷酸钴/碳纳米管杂化材料.电催化反应测试表明, CoPi C-N/CNT-3的氧还原活性与商业Pt/C相当,其遵循的是4电子的反应路径,而且抗甲醇氧化能力和稳定性均优于Pt/C.原因主要归结于以下几点:(1)磷酸钴颗粒与氧化碳纳米管的协同作用可以显著增强氧还原催化活性,引入的碳纳米管可以克服磷酸钴导电性差的缺陷;(2)磷酸钴在复合材料中分散均匀,使得可以充分利用催化剂的活性位点;(3)氮掺杂可以调变材料的电子结构,从而改善催化活性;(4)石墨化碳层的存在可以改善材料的电子导电性和稳定性,有利于电子转移并可以保护磷酸钴颗粒在催化氧还原反应过程中不被电解液腐蚀.可见,所制有机膦酸衍生的氮掺杂的磷酸钴/碳纳米管杂化材料有望替代Pt/C催化剂,并推动清洁可再生能源领域的相关研究.     

高速相机的可靠性问题初探

本文首先讨论了开展高速相机可靠性研究的必要性。为了使高速相机研制人员重视可靠性技术,本文扼要介绍了可靠性技术的简单内容。并以可靠性技术的基本理论对研制高速相机(尤其是相机的较不可靠部分——电控系统)提出了一些初步的建议。     

特选榨菜对铀污染土壤的修复评价

本文通过两种不同的加铀方式,加入不同种类及浓度的螯合剂,以及土壤改良剂(有机肥、微生物肥料、腐殖酸、尿素)的方法,研究了不同因素对特选榨菜修复铀污染土壤的影响。结果表明:在pH=5时把UO_2(NO_3)_2·6H_2O溶液喷洒入土壤,使土壤中铀污染浓度为100 mg·kg~(-1)时,特选榨菜地上部铀富集的浓度最大可以达到1103.42 mg·kg~(-1),根部为1909.49 mg·kg~(-1),去除率为7.81%;上述含铀土壤放置2年后制备成模拟铀污染的土壤,进而栽种特选榨菜进行修复,在100 mg·kg~(-1)铀污染浓度下,植物上部铀富集浓度最大为295.83 mg·kg~(-1),根部为268.42 mg·kg~(-1),年去除率为2.52%。用Tessier五步连续提取法测定两次修复土壤中铀的形态,发现模拟铀污染土壤比铀喷洒于土壤中有效态的铀(交换态和碳酸盐结合态)要低52.7%;加入柠檬酸、苹果酸等螯合剂以及有机肥、微生物肥料、腐殖酸、尿素等土壤改良剂,在模拟铀污染土壤修复时发现有机肥会降低植物上部对铀的富集;而柠檬酸和微生物肥会增强植物上部对铀的富集。     

膨胀剂用量、合成体系pH值和MCM-22（P）的硅／铝比对ITQ-2分子筛合成的影响

考察了膨胀剂的用量、合成体系的pH值和MCM-22(P)的硅/铝比对合成ITQ-2分子筛的影响. 结果表明,同时降低膨胀剂十六烷基三甲基溴化铵和四丙基氢氧化铵的用量,在pH=11.5时 4 h 即可完成对MCM-22(P)的插层膨胀;pH值降低时,可减小由于脱硅对ITQ-2分子筛硅/铝比下降的影响,并且使产物收率大幅度提高. 同时, pH值降低使后续的超声剥离更加容易,且可避免生成MCM-41介孔分子筛杂相. MCM-22(P)的硅/铝比越大,层表面的电荷密度越低,带负电荷的层板和阳离子插层剂之间的静电引力和分子间作用力也就越小,致使插层膨胀和随后的超声剥离越容易.     

改性HZSM—5分子筛催化合成巯基乙酸酯的研究

用改性ＨＺＳＭ－５分子筛作催化剂制备了７种巯基乙酸酯：巯基乙酸丙酯、巯基乙酸正丁酯、巯基乙酸正戊酯、巯基乙酸基乙酸正庚酯、巯基乙酸异辛酯、巯基乙酸二乙醇酯及巯基乙酸苯乙醇酯，收率９０％左右，讨论了影响反应的诸因素。     

超声作用下MCM-36分子筛的快速合成

以四甲基铵硅酸盐为柱化剂,考察了超声作用对MCM-36分子筛合成的影响.结果表明,超声处理显著缩短了柱化剂进入已撑开的MCM-22(P)层间的插层过程的时间.通过控制插层过程的超声时间可以合成出具有不同层间距的MCM-36分子筛,而且合成的MCM-36分子筛内各层的层间距较均一.     

有序介孔碳基金属复合材料的制备及催化应用

有序介孔碳基金属复合材料具有较大的比表面积、规整的孔道结构、良好的热稳定性及化学稳定性、活性金属组分分散度高以及粒径尺寸小等特点,广泛应用于非均相催化领域。常用的合成方法包括浸渍法、“一锅”法以及金属组分转移法等。本文综述了近年来有序介孔碳基金属复合材料的制备及其在非均相催化领域中的应用研究进展,重点阐述了介孔碳载体的介观结构调控、表面性质控制及限域效应等对所负载的活性金属组分的分散性、粒径大小,以及对反应物和产物扩散的影响,探讨了其在气相反应、液相反应和光电催化等领域的应用,并对有序介孔碳基复合材料的发展方向和应用前景进行了展望。     

混沌系统的小波基控制

基于小波在紧支集中能够任意逼近非线性连续函数的特性,采用小波基展开的方法实现了混沌运动的控制.通过对Duffing等典型混沌运动的控制仿真表明,该方法可行,控制效果较好. 关键词：     

环境条件下电催化氮还原的现状、挑战与展望

氨是一种重要的化肥生产原料和清洁能源载体,在工业上主要通过哈伯法合成,但该工艺反应条件苛刻,需要高温高压并消耗大量的化石能源。因此,开发能耗低、反应温和的合成氨方法,对于缓解能源和环境的双重压力具有重要的现实意义。近年来,在温和条件下通过电催化氮还原反应(NRR)合成氨有望替代哈伯法,但该技术的重点在于设计合理的电催化反应体系并开发高效的催化剂以提升缓慢的NRR动力学过程。为此,本文从电催化合成氨的反应机理出发,介绍了电催化氮还原体系的构建,综述了近年来电催化氮还原催化剂的发展现状,重点总结了提升NRR催化剂活性的设计策略,并对这一新兴领域面临的挑战和潜在的应用前景进行了合理的展望。