再谈磷的同素异形体*——磷纳米材料和磷烯

依据磷化学的研究进展全面考察了磷的另一类同素异形体,包括磷纳米材料类和磷烯,它们都是结构特殊的先进材料。详细介绍了它们的制备、组成、结构、性质及其重要应用。     

再谈磷的同素异形体(1)——块体磷的同素异形体

结合最新研究进展，全面介绍了块体状磷的同素异形体——白磷、红磷、黑磷等，包括存在、组成、性质、结构、制备、应用等，同时明确了紫磷、希拖夫磷、灰磷、褐磷等概念，提出了大学本科化学教学的建议。     

二硫化钴多孔风叶结构助力肼辅助高效电解产氢

以泡沫镍(NF)为基底,采用一步水热法制备了主晶相为CoS₂、夹杂少量NiO相、具有三维多孔风叶结构的CoS₂/NF电极材料。当溶液中钴硫物质的量之比为1∶5时,在140℃下保温18 h,获得了由10 nm厚度的纳米片构成的三维风叶结构的晶态CoS₂/NF电催化剂。CoS₂/NF在肼氧化及析氢反应中均表现出优异的催化性能,在水合肼碱性介质中,获得-10 mA·cm^-2的析氢电流密度时,需要的过电势仅为83 mV,获得50 mA·cm^-2的氧化电流密度时,需要的肼氧化电位仅为51 mV(vs RHE);在水合肼辅助电解水双功能电解槽中,获得100 mA·cm^-2的电流密度时,需要的分解槽压仅为0.550 V,远低于其在同条件下全水分解的2.075 V,大幅减小了电能消耗,极大地提高了电解水产氢效率。无论在三电极体系还是双电极体系,CoS₂/NF均表现出优异的长效稳定性及耐用性。分析认为,电极表面多孔风叶结构的形成,...     

新工科视域下地方高校化材类应用型人才培养新模式的创建与成效

论述了地方高校化材类应用型人才培养探索与实践的必要性和紧迫性。重点阐述了在人才培养模式更新、特色课程设置、校企合作协同育人机制的创新等多方面的改革。更新了“接地气、近产业”新工科应用型人才培养定位,探索实践了“双四六”应用型人才培养模式,重构了与应用型人才培养相配套的课程体系,实施了“三三制”产学研协同育人机制。最后以丰硕的成果给创建的新模式做了诠释。     

硫的同素异形体*

硫是固态同素异形体数量最多的元素。但就单质硫的同素异形体而言,教材中并没有详细概述。根据硫化学的研究进展,全面考察了硫的同素异形体的种类,讨论了它们的制备、晶体结构及其相互转化,着重体现了科学技术对其同素异形体扩展的重要作用,完善了硫同素异形体在教学中的深入介绍。同时,也体现了科学研究对本科教学内容改革的推进作用。     

非金属元素同素异形体化学(三)——硅的同素异形体

对数目众多的硅的同素异形体进行了全面归纳,它们可分为硅纳米晶的不同物相类、纳米结构硅物质、硅原子簇和硅烯等4大类。简要叙述了各种同素异形体的存在、组成和结构、制备和性质,并强调了计算化学对同素异形体的预测和现代科学技术发展对制备的作用及其在材料中的应用。     

二硫化钴多孔风叶结构助力肼辅助高效电解产氢

以泡沫镍(NF)为基底,采用一步水热法制备了主晶相为CoS₂、夹杂少量NiO相、具有三维多孔风叶结构的CoS₂/NF电极材料。当溶液中钴硫物质的量之比为 1∶5 时,在 140 ℃下保温 18 h,获得了由 10 nm 厚度的纳米片构成的三维风叶结构的晶态CoS₂/NF电催化剂。CoS₂/NF在肼氧化及析氢反应中均表现出优异的催化性能,在水合肼碱性介质中,获得-10 mA·cm^-2的析氢电流密度时,需要的过电势仅为83 mV,获得50 mA·cm^-2的氧化电流密度时,需要的肼氧化电位仅为51 mV(vs RHE);在水合肼辅助电解水双功能电解槽中,获得100 mA·cm^-2的电流密度时,需要的分解槽压仅为0.550 V,远低于其在同条件下全水分解的2.075 V,大幅减小了电能消耗,极大地提高了电解水产氢效率。无论在三电极体系还是双电极体系,CoS₂/NF均表现出优异的长效稳定性及耐用性。分析认为,电极表面多孔风叶结构的形成,使其电化学活性面积增加了24倍,为催化反应的发生提供了海量的活性位点及物质传递通道。CoS₂及NiO相的形成,在一定程度上协同改善了本征析氢活性。CoS₂/NF的组成、结构特性共用造就了其优异催化性能,其中结构优势起主导作用。通过机理研究,提出了CoS₂/NF在析氢及肼氧化过程中的反应路径。     

非金属元素的同素异形体(二)——再谈碳的同素异形体

以“同一元素的不同形态的纯单质互称同素异形体”来定义,对数目众多的碳的同素异形体进行了归纳,它们可分为石墨、金刚石、富勒烯碳原子簇和新型纳米材料等4类。简要叙述了各种同素异形体的存在、组成、结构、制备、性质,并强调了计算化学对同素异形体的预测和现代科学技术发展对制备的作用及其在材料中的应用。     

氧元素的同素异形体*

对氧的同素异形体进行了梳理,简要叙述了“固态O₂和四聚氧(O₄)”的制备、结构与晶型转变。其中固态O₂相变涉及的研究较多,在超高压下,固态O₂从绝缘体变为金属态;在极低温度下,固态O₂又转变为超导体。采用以“相变”为主线对固态O₂的6种晶体学相进行了概述,并简要评述了O₄(四聚氧)的结构与性质。     

镍铜合金立方体纳米晶的脉冲电沉积及电催化析氢性能

以泡沫镍(NF)为基体, 采用常规脉冲伏安法合成了独立分相的金属Ni, Cu为主晶相、 平均粒径为70 nm的规则立方体结构镍铜合金电催化剂(NiCu/NF). 在电催化析氢反应中, NiCu/NF表现出优良的催化活性和优异的催化稳定性, 在电流密度为10 mA/cm ²时, 在1.0 mol/L KOH溶液中需要的析氢过电位仅为86 mV, 催化24 h的电位波动仅为12 mV. 二级复合纳米立方体结构使NiCu/NF展现出15.5倍于空白NF的电化学活性面积(ECSA), 为电催化反应提供了大量催化活性位点, 也为电极表面的电荷传输、 物质传递提供了充足的通道; Cu的引入以及NiO/Ni异质结的形成改善了邻近Ni原子的活性, 使镍基材料本征析氢活性得以改善, 三者协同促进了NiCu/NF电催化活性的提升. NiCu/NF电极在析氢过程中遵循Volmer-Heyrovsky机理, 反应速率由电极表面吸附氢原子的电化学脱附过程决定.