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1.
氢气(H2)具有能量密度高、环境友好等优点,是一种很有前景的清洁能源载体.目前,电催化水裂解大规模制氢被认为是一种理想可行的方法.析氢反应(HER)涉及多个步骤,首先形成吸附的氢(Volmer步骤),然后是脱附步骤(Heyrovsky步骤)或两个相邻的吸附氢形成H2(Tafel步骤).与酸性介质相比,碱性介质中的HER可与现有的析氧反应(OER)催化剂偶合,降低电解水的设备成本,因此研究碱性条件下HER更具应用价值.但是,HER在碱性介质中不可避免地需要打破较强的共价键H–O–H,动力学缓慢,导致需要高过电位驱动反应.因此,开发适用于广泛的pH范围,特别是碱性介质高催化活性的催化剂,成为当务之急.金属铂是最高效的HER催化剂,但昂贵的价格严重阻碍了其在电解水中的大规模商业化应用.因此,开发过电位低和稳定性持久的非贵金属催化剂,特别是可以在大电流密度(>500 mA cm-2的质子交换膜和碱性电解槽)下稳定工作的催化剂,对实际工业应用至关重要.过渡金属磷化物(TMPs),尤其是CoP和Ni2P在HER中表现出了较好的催化活性,引起广泛关注.但是,有限的电子结构、低电导率和大电流密度测试过程中的团聚仍然是限制其实际应用的瓶颈.近年来,具有金属可调性、多孔型结构、高比表面积和多交叉开放通道的金属有机骨架(MOFs)已被证明是制备TMPs的理想前驱体.但是,在高温煅烧过程中无法避免MOF结构坍塌,导致开放通道和电导率降低,限制了电子/离子的传输以及在高电流密度下的电催化活性.本文通过TMPs和Co-MOF之间的简单拓扑化学转化制备了一种自支撑结构的N掺杂二元TMPs电催化剂(N-CoPx/Ni2P),以Co-MOF作为模板和前驱体,一部分泡沫镍原位磷化成Ni2P,形成异质结构的双金属磷化物.扫描电镜和透射电镜结果表明,该催化剂呈三维多孔结构,有利于充分暴露活性位点.通过X射线光电子能谱分析了催化剂表面化学状态,发现形成了Co–N键,说明N掺杂成功.通过电化学测试结果表明,N-CoPx/Ni2P在全pH范围内表现出较好的HER活性,尤其在碱性介质中,当电流密度为650 mA cm-2时,仅需要152 mV过电位.催化剂转化率为3.2 s-1,法拉第效率接近100%,该催化剂在200 mA cm-2电流密度下连续工作24 h无明显衰减.密度泛函理论计算表明,N-CoPx/Ni2P催化活性的增强归因于氮掺杂及双金属磷化物的协同作用提高了催化剂的本征活性位点,从而优化了氢吸附能和水结合能.综上,本文为廉价电催化剂的工业化应用提供了一种有前景的策略.  相似文献   
2.
过渡金属磷化物电位低且比容量高, 是有发展前景的锂离子电池(LIBs)负极材料. 其中, ZnP2属于双活性负极材料, Zn与P都能与Li+发生反应, 储Li+性能更具有竞争力. 但是, 对于ZnP2的锂化机理及产物尚不明确. 采用第一性原理计算和电化学测试方法研究了ZnP2的电子性质和电化学性能, 通过理论计算和实验测试相结合阐述了ZnP2的锂化机制. 首先, 以密度泛函理论(DFT)计算揭示了ZnP2的锂化机理、Li+扩散路径、势垒和理论比容量(1477 mAh/g). 其次, 通过直流电弧等离子体法及固相烧结法合成ZnP2, 并测试其首圈放电曲线, 显示放电容量为1439 mAh/g, 与理论计算结果相近. 此外, 薄膜X射线衍射(XRD)检测最终产物成分为LiZn和Li3P, 与DFT计算结果一致.  相似文献   
3.
From the implementation point of view, the printable magnetic Janus colloidal photonic crystals (CPCs) microspheres are highly desirable. Herein, we developed a dispensing-printing strategy for magnetic Janus CPCs display via a microfluidics-automatic printing system. Monodisperse core/shell colloidal particles and magnetic Fe3O4 nanoparticles precursor serve as inks. Based on the equilibrium of three-phase interfacial tensions, Janus structure is successfully formed, followed by UV irradiation and self-assembly of colloid particle to generate magnetic Janus CPCs microspheres. Notably, this method shows distinct superiority with highly uniform Janus CPCs structure, where the TMPTA/Fe3O4 hemisphere is in the bottom side while CPCs hemisphere is in the top side. Thus, by using Janus CPCs microspheres with two different structural colors as pixel points, a pattern with red flower and green leaf is achieved. Moreover, 1D linear Janus CPCs pattern encapsulated by hydrogel is also fabricated. Both the color and the shape can be changed under the traction of magnets, showing great potentials in flexible smart displays. We believe this work not only offers a new feasible pathway to construct magnetic Janus CPCs patterns by a dispensing-printable fashion, but also provides new opportunities for flexible and smart displays.  相似文献   
4.
Electrocatalysis is the most promising strategy to generate clean energy H2, and the development of catalysts with excellent hydrogen evolution reaction (HER) performance at high current density that can resist strong alkaline and acidic electrolyte environment is of great significance for practical industrial application. Therefore, a P doped MoS2@Ni3S2 nanorods array (named P-NiMoS) was successfully synthesized through successive sulfuration and phosphorization. P-NiMoS presents a core/shell structure with a heterojunction between MoS2 (shell) and Ni3S2 (core). Furthermore, the doping of P modulates the electronic structure of the P-NiMoS; the electrons transfer from the t2g orbital of Ni element to the eg empty orbital of Mo element through the Ni−S−Mo bond at the Ni3S2 and MoS2 heterojunction, facilitating the hydrogen evolution reaction. As a result, P-NiMoS exhibits excellent HER activity; the overpotential is 290 mV at high current density of 250 mA cm−2 in alkaline electrolyte, which is close to Pt/C (282 mV@250 mA cm−2), and P-NiMoS can stably evolve hydrogen for 48 h.  相似文献   
5.
Microbial fuel cells (MFCs) have been extensively studied as self-powered toxicity biosensors; however, their applications are limited by the relatively poor toxicity responses. The toxicity responses are known to be related to the factors such as the resistance of species to toxicants, the bioavailability of toxicants and the type of sensing elements. Accordingly, some strategies have already been proposed to enhance the toxicity responses in the past several years, including the external resistance tuning, quorum sensing effect, shear stress control, nutrient level control, electrode material choice, sensing element choice, and cell configuration design. This work introduces and discusses these strategies, and the suggestion for future work is also provided finally.  相似文献   
6.
氟化钡(BaF2)晶体是已知响应最快的闪烁晶体,在高能物理、核物理及核医学等领域有着广泛的应用前景。抑制BaF2晶体的慢发光成分对其工程应用至关重要。本文利用坩埚下降法制备了高Y3+掺杂浓度5%、8%、10%(摩尔分数)的BaF2晶体,并采用Y3+与碱金属离子(Li+、Na+)共掺杂的方法形成电荷补偿阻止间隙F-的产生,制备了双掺杂型BaF2快响应闪烁晶体,进而基于优化的5 ns和2 500 ns时间门宽测试方法,研究了Y3+掺杂浓度以及Y3+与碱金属离子(Li+、Na+)共掺杂浓度对BaF2闪烁晶体快/慢成分比的影响规律。结果表明,生长的高浓度Y3+掺杂BaF2晶体的光学质量优异,在220 nm和300 nm处透过率分别高于90%和92%;随着Y3+掺杂浓度由0提高至10%,BaF2晶体的慢发光成分显著降低,快/慢成分比由0.15提高至1.21;生长的Y3+/Li+及Y3+/Na+共掺杂BaF2晶体的慢发光成分较Y3+掺杂BaF2晶体进一步降低,快/慢成分比最高分别可达1.63和1.61。研制的双掺杂BaF2快响应闪烁晶体有望应用于高能物理、核物理前沿实验等重要领域。  相似文献   
7.
Applied Mathematics and Mechanics - The recently developed hard-magnetic soft (HMS) materials can play a significant role in the actuation and control of medical devices, soft robots, flexible...  相似文献   
8.
本文提出了一种新的带有时间幂次项的灰色GM(1,1,k,k2)模型,给出了其灰微分方程和白化微分方程基本形式。基于最小二乘法获得了该模型参数估计值,并推导了该模型时间响应函数。鉴于GM(1,1,k,k2)模型灰微分方程与白化微分方程之间存在跳跃关系,首先对灰微分方程的背景值进行了优化,并推导了优化后的背景值计算公式。为了克服初始值的影响,根据误差平方和最小,进一步优化了GM(1,1,k,k2)模型时间响应函数。最后,该优化后的GM(1,1,k,k2)模型被应用于软土地基沉降预测,获得了较好的模拟预测效果,说明模型是可行的。  相似文献   
9.
Kai-Feng Yin 《中国物理 B》2022,31(11):110703-110703
Zero-field single-beam atomic magnetometers with transverse parametric modulation for ultra-weak magnetic field detection have attracted widespread attention recently. In this study, we present a comprehensive response model and propose a modification method of conventional first harmonic response by introducing the second harmonic correction. The proposed modification method gives improvement in dynamic range and reduction of linearity error. Additionally, our modification method shows suppression of response instability caused by optical intensity and frequency fluctuations. An atomic magnetometer with single-beam configuration is built to compare the performance between our proposed method and the conventional method. The results indicate that our method's magnetic field response signal achieves a 5-fold expansion of dynamic range from 2 nT to 10 nT, with the linearity error decreased from 5% to 1%. Under the fluctuations of 5% for optical intensity and ±15 GHz detuning of frequency, the proposed modification method maintains intensity-related instability less than 1% and frequency-related instability less than 8% while the conventional method suffers 15% and 38%, respectively. Our method is promising for future high-sensitive and long-term stable optically pumped atomic sensors.  相似文献   
10.
Lijun Ni 《中国物理 B》2022,31(12):128504-128504
We report the temperature dependence of the spin pumping effect for Y3Fe5O12 (YIG, 0.9 μm)/NiO (tNiO)/W (6 nm) (tNiO = 0 nm, 1 nm, 2 nm, and 10 nm) heterostructures. All samples exhibit a strong temperature-dependent inverse spin Hall effect (ISHE) signal Ic and sensitivity to the NiO layer thickness. We observe a dramatic decrease of Ic with inserting thin NiO layer between YIG and W layers indicating that the inserting of NiO layer significantly suppresses the spin transport from YIG to W. In contrast to the noticeable enhancement in YIG/NiO (tNiO ≈ 1-2 nm)/Pt, the suppression of spin transport may be closely related to the specific interface-dependent spin scattering, spin memory loss, and spin conductance at the NiO/W interface. Besides, the Ic of YIG/NiO/W exhibits a maximum near the TN of the AF NiO layer because the spins are transported dominantly by incoherent thermal magnons.  相似文献   
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