精确可控串联策略触发高效的氧还原活性

探索高效、经济的非金属氧还原(ORR)电催化剂已成为电化学能源体系的关键.科学界最具挑战性的目标之一是通过合理地验证和精确地调节活性位点来设计结构明确、性能优异的催化剂材料.本文提出一种精确和可控的串联协同作用的活性位点策略,以提高MFCOFs的ORR催化活性.以亚胺-N、噻吩-S和三嗪-N等作为结构单元,通过精确的串联策略合成了三种MFCOFs,分别为亚胺-N构建的TFPB-TAPB-COF、亚胺-N和噻吩-S构建的BTT-TAPB-COF以及亚胺-N、噻吩-S和三嗪-N三种活性中心构建的BTT-TAT-COF.将三种MFCOFs置于超临界二氧化碳中活化处理后,采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射、交叉极化结合魔角旋转技术¹³C核磁共振法和热重分析法、氮气吸脱附曲线等表征手段对其进行了测试,并在含有0.1 M KOH的电解液中测试其ORR催化活性.结果表明,与BTT-TAPB-COF相比,BTT-TAT-COF展现出更优异的ORR催化性能;而BTT-TAPB-COF的催化性能优于TFPB-TAPB-COF.具体表现为,BTT-TAT-COF的半波电位(0.77 V)和起始电位(0.87 V)均高于BTT-TAPB-COF(0.71 V,0.80 V)和TFPB-TAPB-COF(0.65,0.73 V).此外,BTT-TAT-COF表现出较低的塔菲尔斜率和接近于4电子的ORR过程,说明其具有较高的反应速率.DFT计算结果表明,在费米能级附近,BTT-TAPB-COF比TFPB-TAPB-COF具有更窄的带隙,而BTT-TAT-COF具有最窄的带隙.因此,与TFPB-TAPB-COF和BTT-TAPB-COF相比,BTT-TAT-COF可以更有效地激发电子转移,增强ORR活性.此外,利用三种结构的吉布斯自由能图分析了ORR的过电位.结果表明,当亚胺-N、噻吩-S和三嗪-N结构被引入骨架后,相同位点的过电势降低.由此可见,亚胺-N、噻吩-S和三嗪-N作为催化活性位点诱导了正的ORR过程.此外,BTT-TAT-COF中部分碳原子(BTT-TAT-5,9,10)的过电势均低于BTT-TAPB-COF和TFPB-TAPB-COF中所有位点的过电势,表明多活性位点发挥了协同催化的作用.本文证明了精确串联协同催化的多活性位点策略提高ORR性能的可行性,并为构建高效的COF基非金属ORR催化剂提供新的见解.     

基于模糊Lyapunov函数对带有离散无穷分布时滞的T-S模糊系统的非PDC广义H2控制

基于模糊分段非二次李雅普诺夫(Lyapunov)函数稳定性理论,对一类受外部干扰且带有离散无穷分布时滞的T-S模糊系统的广义H2稳定控制问题进行了讨论.通过设计非PDC (Non-PDC)模糊控制器,充分考虑子邻域Ωi(i=1,2,…,s)之间的转移,给出了保守性较小的使闭环系统广义H2稳定的充分性条件.控制器的设计可以通过线性矩阵不等式(LMI)方法求解得到.仿真例子验证了该方法的有效性.     

概率逻辑伪度量空间及其性质

论证有限多个公式的概率分布与生成它的原子公式集的概率分布之间的关系,然后把计量逻辑学与概率逻辑学相结合,提出了概率真度、概率逻辑伪度量空间(F(n),ρP);指出当取均匀概率分布时,概率真度就转化为计量逻辑学中的真度,同时两公式间的概率逻辑伪距离Pρ就转化为计量逻辑学中的伪距离ρ.从而在有限理论中建立了一种更具一般性的概率逻辑伪度量空间理论。     

基于聚苯乙烯磺酸的锂金属负极界面保护层的设计

将聚苯乙烯磺酸(PSS)进行锂化处理后, 涂覆在锂箔表面, 在锂金属表面构筑一层均匀的聚苯乙烯磺酸锂(PSSLi)界面保护层, 形成PSSLi@Li复合电极. 通过红外光谱(FTIR)、 电化学阻抗谱(EIS)、 电池性能分析和有限元多物理场仿真模拟等方法, 对该复合电极进行了结构和性能研究. 结果表明, PSSLi界面保护层能有效地避免电解液与锂金属的直接接触, 抑制了“死锂”和锂枝晶的生成. 聚苯乙烯磺酸锂具有整齐排布的磺酸基团, 为锂离子提供了稳定的传输通道, 能够均匀化锂离子的迁移速率, 调节锂离子在电极表面的浓度分布, 并实现均匀的锂金属沉积/剥离. 电化学实验数据表明, 将该PSSLi界面层涂覆在铜箔表面进行库仑效率测试, 循环 350次实验后仍然能够保持在99.5%以上; 利用PSSLi@Li复合电极组装形成的对称电池, 在1 mA/cm²的电流密度、 1 mA·h/cm²的面积容量下, 能够稳定循环1200 h以上; PSSLi@Li与磷酸铁锂正极材料组装的全电池, 在1C倍率下循环500次后, 仍具有115 mA·h/g的容量, 容量保持率可达81%以上; 在8C的高倍率下, 该电池的容量可达到105 mA·h/g.     

金属间化合物电催化剂在氢电转换器件应用中的研究进展

人类对可持续能源的高度重视,使得绿色环保的氢能成为研究热点。能量转换和存储技术（如燃料电池和电解水）可实现氢能源和电力的相互转换,但实现这些技术的前提是需要开发高效稳定的催化剂。结构有序的金属间化合物具有确定的组成和可调控的几何效应和电子效应的优势,已被探索作为能量转换和存储技术的有效电催化剂,金属间化合物表面均匀的活性位点分布也有利于研究催化剂活性和结构之间联系（即构效关系）的理想模型。本综述首先介绍了氢电转换装置催化剂所面临的挑战以及金属间化合物在电催化中的优势,其次从活性和稳定性的角度重点论述金属间化合物在氢电转换装置中的研究进展,最后总结并展望了金属间化合物电催化剂未来的发展前景。     

燃料电池多孔碳载体高石墨化的超快速碳热冲击策略（英文）

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有能源转换效率高、清洁环保等优点,是新能源技术的重要发展方向.目前,燃料电池中主要使用的电催化剂是碳载铂或铂合金,碳载体不仅增强催化剂活性,提高贵金属利用率,而且对催化剂的耐久性起着至关重要的影响.但常规的碳载体在燃料电池强腐蚀环境中容易发生腐蚀,进而导致催化剂颗粒脱落和团聚,活性衰减.近年来,研究发现提高碳载体石墨化程度有利于增强载体的耐腐蚀能力,提高催化剂的稳定性.常规的高温热处理难以大幅提高载体的石墨化,且长时间的高温处理易导致原始碳结构的坍塌或转变以及比表面积显著下降.因此,迫切需要发展新的策略或技术经济、高效地提高碳载体的石墨化度,并且保持碳载体原始结构和形貌.本文提出了一种快速且低成本的碳热冲击方法,用于多孔碳材料的石墨化处理,包括碗状碳(BC)、空心碳球、ZIF-8衍生碳和商业炭黑等.其中,以碗状碳为研究对象,即将碗状碳载体与石墨化催化剂氯化铁通过超声共混,干燥后放入加热源碳毡中,通过快速碳热冲击, 3 s内升温至1300 ℃,在该温度保温30 s后, 3 s降至室温,最后酸洗得到高石墨化碗状碳.作为对照,含有氯化铁的碗状碳也在普通管式炉...