ECR离子源外电子注入技术研究

使用电子枪对ECR（Electron Cyclotron Resonance）等离子体注入外电子束是继铝衬弧腔、偏压盘之后,对等离子体电子的额外补充的又一种手段,通过向弧腔中注入一定能量与流强的电子束,以期提高引出束流的流强与电荷态。但由于该方法可控参数繁多,经验积累与报道资料都很少,且设计与操作远不如偏压盘等手段简便,故一直未能得到深入研究。通过以三维仿真软件CST粒子工作室对注入到弧腔电子束的运动轨迹的模拟结果为依据、以18 GHz ECR蒸发冷却源为平台,进行了ECR等离子体注入电子束的实验,结果表明:在一定实验条件下,当注入电子束能量超过1 800 eV时,会产生一种引出的离子束流的激增现象。在这个现象中,脉冲与直流的流强均比未注入电子时要高,束流电荷态向高价方向移动,且可通过控制实验条件来控制这种现象。最后对于这种电子并未通过共振面,却能起到提高电荷态与流强的作用进行了分析与讨论,并认为该现象在改善直流束与脉冲束性能的方面都有着积极的意义。The injection of the electron beam into the ECR (Electron Cyclotron Resonance)plasma by electron gun is a new method for the additional supplementary of the plasma electron, following the aluminum chamber wall and the bias plate, we are expecting for the higher current and charge state of the ion beam with it. However, because of the controllable parameter's variety, the lack of the accumulation of experience and data, and the shortage of convenience in designing and experimental practicing compared by biased disk and other means,it has always not been intensively studied. In this article, we take the 18 GHz ECR Ion Source using evaporative cooling technique as experimental platform, do the experiment of injecting electron into ECR plasma base on the simulation result of the electron beam's path in ECR's chamber by the 3D simulation software CST the particle studio. It shows that a pulsing leap of the current of the extracting ion beam appears when the injecting electron's energy is above 1 800 eV. In the mean time, the top of the pulse and the average current of the ion beam rises, the ionization state moves to a higher level. This phenomenon can be turned on and off by controlling the experimental condition. At the last part of the article, we discuss this improvement of the current and charge state of the ion beam despite of the position's missing between the injection of electron beam and the resonance surface, and hold the opinion that this phenomenon is positive to both pulsed and direct beam.     

当前和下一代锂离子电池电解液的原子尺度微观认识和研究进展

电解液及构筑电极电解液界面对于开发和应用高比容量储能系统至关重要。具体来说，电解液的机械（抗压性、粘度）、热（热导率和热容）、化学（溶解性、活度、反应性）、输运和电化学（界面及界面层）等性质，与其所组成的储能器件的性能直接相关。目前，大量的实验研究通过调控电解液的物理和/或化学组成来改善电解液性能，以满足新型电极材料的工作运行。与此同时，理论模拟方法近年来得到了迅速发展，使人们可以从原子尺度来理解电解液在控制离子输运和构筑功能化界面的作用。站在理论模拟研究的前沿上，人们可以利用其所揭示的机理性认识对新型电解液开展理性设计。本文首先总结了传统电解液的组成、溶剂化结构和输运性质以及电极电解液界面层的形成机理，进一步讨论了利用新型电解液设计稳定电极电解液界面层的方法，包括使用电解液添加剂、高浓电解液和固态电解质，并着重讨论了对这些新型电解液体系进行原子尺度模拟的最新进展，为了解和认识电解液提供更为基本的理解，并为未来电解液的设计提供系统的指导。最后，作者对新型电解液的理论筛选进行了展望。     

低浓度煤层气在发烟硫酸中液相部分氧化的催化剂研究

在发烟硫酸溶液中,对低浓度煤层气液相部分氧化的催化剂进行了筛选,考察了硫酸盐化合物系列、过渡金属化合物系列、碘化合物系列对低浓度煤层气液相部分氧化的催化活性,对筛选出的碘催化剂进行了催化剂加入量的考察,并对碘催化剂的催化机理进行了讨论。结果表明,碘单质的催化效果最好,低浓度煤层气中甲烷转化率可达79.69%,甲烷选择性可达83.74%。在对碘催化剂加入量的考察中发现,随着碘催化剂加入量的增加,低浓度煤层气的转化率先增加,达到最大值以后,再逐渐减小。根据甲烷在发烟硫酸溶液中液相部分氧化的反应机理,提出低浓度煤层气在发烟硫酸溶液中液相部分氧化的反应机理属于亲电反应机理。     

电催化两电子水氧化制备过氧化氢的研究进展（英文）

过氧化氢(H₂O₂)是一种环境友好的化学氧化剂,广泛应用于水处理、医疗消毒、化学合成等工业领域。电催化两电子水氧化反应(2e^-WOR)是一种可以在温和条件下直接从水中生产H₂O₂的方法。然而,受限于反应机理认识和催化材料设计的不足,2e^-WOR的催化选择性和活性仍然较低。本文综述了近年来通过2e^-WOR反应路径电合成H₂O₂的研究进展,首先介绍了2e^-WOR的催化机理和研究方法,强调了理论计算加速高选择性、高活性和高稳定性催化剂研究的作用,并讨论了电合成H₂O₂的不同定量方法和原位表征手段;然后详细总结了高性能2e^-WOR电催化剂的调控策略,包括缺陷、掺杂、晶面和界面工程,同时指出了反应器创新设计的重要性;最后展望了电合成H₂O₂的研究挑战和机遇。