微量Co修饰的碳载超细Pt纳米粒子的制备及其在燃料电池氧还原催化中的应用

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有清洁、高效等优点,是一种理想的汽车动力电源.然而,由于其阴极氧还原反应(ORR)速率缓慢,需要使用大量的Pt基催化剂,导致燃料电池成本居高不下,严重制约了PEMFC的商业化发展.将Pt与过渡金属Fe, Co, Ni等形成合金,对表面Pt原子的几何结构和电子结构进行调变,可以有效提高催化剂的活性,实现Pt用量和燃料电池成本的降低.但是目前合金催化剂多采用溶剂热、浸渍-高温退火等制备方法,使用有毒有害试剂和难清洗的表面活性剂,且过程复杂、能耗高,不利于大规模化生产.此外,合金中过渡金属占比高,在燃料电池工况下,大量过渡金属溶解,加速了膜的降解,导致实际PEMFC性能的降低.对此,我们探索了一种简便有效的方法制备高活性、高稳定性的碳载Pt-Co催化剂.在没有添加表面活性剂的情况下,采用硼氢化钠辅助乙二醇还原法合成了具有超小尺寸和均匀分布的Pt-Co纳米颗粒,后续酸刻蚀处理去除不稳定的Co原子,重组双金属纳米颗粒的表面结构形成富Pt壳层,进一步提高了催化剂的活性和稳定性.通过电感耦合等离子体、X射线粉末衍射、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、高角环形暗场-扫描透射-元素分布及光电子能谱等物理表征证实了微量Co改性的碳载超细铂合金纳米颗粒的组成和结构.进一步对催化剂进行旋转圆盘电极和单电池测试,结果表明, Pt_(36)Co/C具有明显高于商业化Pt/C的有效电化学活性面积和电池性能.此外,加速衰减测试和衰减前后的电镜图片表明, Pt_(36)Co/C催化剂的稳定性相较于Pt/C亦有所增强.分析Pt-Co/C催化性能提高的原因,主要归于以下三点:(1)催化剂纳米颗粒在载体上分布均匀,且具有超小的粒径尺寸,提供了大量的三相反应界面位点;(2)双金属配体和电子效应的协同作用,降低了氧化物质在催化表面的吸附能力,加速了ORR的电催化动力学;(3)酸蚀刻导致的不稳定Co的溶解及催化剂表面结构的重排,形成了富Pt壳层结构,有利于提高催化剂的稳定性.这种简单有效的合金制备方法可以在电催化领域推广使用.     

海面波浪谱对深海低频环境噪声的影响

提出了一种适用于深海低频环境噪声的波浪谱,通过声压谱和波浪谱的理论关系,分析了深海低频噪声在百赫兹以下的谱特征,解释了不同频段噪声谱的主要产生机理。将深海传播条件下海面波浪谱与海面风速相结合,利用波浪发声理论得到一种低频海洋环境噪声理论表示方法。仿真结果表明,波浪谱决定着辐射噪声谱的强度和斜率,本模型得到的理论噪声谱可以对低频海洋环境噪声进行预报。2016年的深海实验观测数据分析显示,统计的环境噪声谱级在1 Hz至100 Hz频段范围内大于70 dB,并且噪声谱在低频段呈倒“N”型,在34 Hz处为噪声谱的谷值,噪声级为70 dB,在50 Hz处为噪声谱的峰值,噪声级为92 dB,通过理论计算和实验对比,相关系数为0.95,理论结果和实验测量对比结果符合较好。      

后热处理对304不锈钢激光熔覆Ni60/h-BN自润滑耐磨复合涂层组织和摩擦学性能的影响

采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了Ni60/h-BN自润滑耐磨复合涂层,对涂层在600℃(去应力退火)进行1 h和2 h热处理,分析了热处理前后复合涂层的显微组织、硬度和摩擦学性能的变化.结果表明:三种涂层中,热处理1 h后涂层的显微硬度最大(最高值HV0.5765.0),在10 N干摩擦条件下,其摩擦系数为0.39,磨损率为3.37×10~(–6)mm/(Nm),该涂层表现出最好的耐磨减摩性能,磨损机理主要表现为轻微的磨粒磨损;未热处理的涂层摩擦系数为0.53,磨损率为6.39×10~(–6) mm/(Nm),磨损机理主要表现为脆性断裂、黏着磨损和磨粒磨损;热处理2 h后的涂层摩擦系数为0.39,磨损率为5.29×10~(–6)mm/(Nm),磨损机理主要表现为磨粒磨损和轻微黏着磨损.在本文试验条件下,后热处理1 h可有效提高激光熔覆自润滑耐磨涂层的硬度并改善其耐磨减摩性能.     

蒺藜果化学成分的分离和鉴定

分离鉴定了2个六糖呋甾皂苷, 其中化合物1为新化合物.     

不同载荷下钛合金激光熔覆Ni60/h-BN自润滑耐磨复合涂层的摩擦学性能

为提高钛合金的摩擦学性能,以金属陶瓷Ni60和固体润滑剂h-BN复合合金粉末为原料,采用激光熔覆技术在钛合金表面制备出了以硬质Ti C、Ti B2、Cr B等为耐磨增强相、以h-BN为固体润滑相的自润滑耐磨复合涂层.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了涂层的显微组织结构及物相;在室温条件下分别在不同载荷(2、5和8 N)下以Si3N4陶瓷球为对偶件测试了复合涂层与基体的干滑动磨损性能,并分析了其磨损机理.结果表明:复合涂层的平均硬度为HV0.21 013.75,约是基体(HV0.2360)的3倍,在所有试验载荷下,复合涂层的摩擦系数和磨损率均比基体的低.随着载荷的增加,涂层的摩擦系数和磨损率均先减小后升高,说明涂层在5 N载荷下显示出最好的自润滑和耐磨性能.     

几何规划原算法对含多变参数梁单元结构优化设计的统一处理

对于含空间梁单元的复杂结构,给出了同单参数模型不同统一处理途径:采用Duffin缩并公式形成截面多变参数与截面力学量的函数关系,运用分部与整体两级优化策略,并使用几何规划原算法的统一解法。数值算例表明本文方法的有效性。     

橡胶填料用的二氧化硅表面羟基的分析

微粒二氧化硅(即白碳黑)是硅橡胶的主要填料,其表面性质对橡胶的增强和老化有显著的影响。我们曾报导用氢化铝锂转化色谱法测定硅树脂中的羟基及液体中的微量水,方法简便准确。此法加以改进也可推广用以分析二氧化硅表面的羟基含量。操作方法基本和硅树脂中羟基分析的方法相同,但需要解决二氧化硅粉末向密封的试剂系统进样的问題。将约0.2克样品在10毫升容量瓶中加热数小时以脱吸附水(称量空瓶和加热后之样品瓶计算样品重量),然后加入惰性溶剂充分振荡使粉末在液体中分散,并冲稀至刻度。用250微     

放射孔二氧化硅及其核壳结构的制备与表征

室温下以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂, 正硅酸乙酯(TEOS)为硅源, 氨水(质量分数25%)为催化剂, 在水-乙醇-乙醚作共溶剂的体系中以氨基化的实心二氧化硅(NH2-sSiO2)为添加剂, 制备了放射孔二氧化硅及其核壳结构(sSiO2@rSiO2). 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、小角X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附实验和孔径分布测定对其进行了表征和分析. 结果表明, 合成的产物为0.4~1 μm的球形粒子, 球上存在多级放射状孔道结构, 孔径从3 nm到几十纳米的多级孔径并存, 样品的Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积为996 m2/g. 最后对放射孔二氧化硅的形成机理及核壳结构的影响因素进行了初步探讨.     

基于C-V模型的改进快速水平集图像分割法

针对水平集方法计算复杂度高,无法满足实时系统要求的缺陷,提出一种改进的快速水平集算法。该算法对快速水平集算法进行简化,采用单链表表示轮廓曲线。利用C-V模型的二值拟合项来设计曲线演化的速度函数,保留了C-V模型的全局优化特性。还给出了一个基于单链表中轮廓点个数变化的水平集演化终止准则。该算法不仅明显提高了分割速度,且对噪声图像也能实现高效的分割。     

解无约束最优化的基于锥模型的过滤集- 信赖域方法

锥模型优化方法是一类非二次模型优化方法, 它在每次迭代中比标准的二次模型方法含有更丰富的插值信息. Di 和Sun (1996) 提出了解无约束优化问题的锥模型信赖域方法. 本文根据Fletcher 和Leyffer (2002) 的过滤集技术的思想, 在Di 和Sun (1996) 工作的基础上, 提出了解无约束优化问题的基于锥模型的过滤集信赖域算法. 在适当的条件下, 我们证明了新算法的收敛性. 有限的数值试验结果表明新算法是有效的.