优化金属磷化物电催化析氢性能的策略

日益严重的能源危机和环境污染问题使得探索清洁的可再生能源载体及减少对传统化石燃料的过度依赖成为人们面临的一项重要任务.因此,各种可持续能源如太阳能、风能、海洋能和生物质能等得到了广泛研究并取得了一定的进展.然而,这些能源因存在间歇性和不稳定性等缺点阻碍了其实际应用.近年,氢气作为一种能源载体,以其高能量密度和无碳排放的优点引起了人们的广泛关注,被认为是缓解日益严重的污染问题的最有前途的环保能源.对比目前采用的天然气热解和煤炭气化等传统制氢策略,电催化水裂解由于催化效率高,制氢纯度高和不产生温室气体,被认为是高效、环保、可持续的制氢策略.电催化水裂解由两个独立的半反应组成,分别是析氢反应和析氧反应.析氢反应作为水裂解的一个半反应,在降低制氢成本及提高产氢催化效率方面起着关键作用.然而,目前的核心问题之一是要开发高效的析氢电催化剂,以加快反应速度.目前,铂和铂基纳米材料被认为是高效的析氢电催化剂,但是其稀缺性和高成本阻碍了大规模实际应用.金属磷化物由于具有较高的本征活性并且在不同的电解质中都具有良好的电催化析氢性能,被证明是一种优良的析氢电催化剂.此外,与普通催化剂相比,金属磷化电催化剂还具有合成简便、效率高、成本低、省时等优点.本文详细介绍了近年人们在金属磷化物用于电催化析氢研究中取得的进展.首先,介绍了电催化析氢反应机理,金属磷化物的结构及作用,并对其优缺点进行了总结;随后,综述了金属磷化物的合成方法,包括后处理、原位生成和电沉积策略,并对不同方法进行了比较和讨论.此外,从元素掺杂、界面工程、空穴工程、修饰特定载体、构建特定纳米结构、设计双或多金属磷化物和其他发展的新方法等七个方面详细总结了促进金属磷化物电催化活性的多种策略,并进行了对比和讨论.最后,归纳了金属磷化物在电催化析氢应用中存在的问题和面临的挑战,并对未来的研究发展提出了展望.     

稀土(Gd3+,La3+)对Eu(p-MOBA)3phen/PMMA荧光及温敏特性的影响

以稀土氧化物(Eu_2O_3,Gd_2O_3,La_2O_3)、对甲氧基苯甲酸(p-MOBA)、菲咯啉(phen)为原料制备了不同稀土离子(Gd~(3+),La~(3+))掺杂的Eu(p-MOBA)_3phen探针分子。将所合成的探针分子与甲基丙烯酸甲酯(MMA)混合,以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂引发聚合,制得不同稀土(Gd~(3+),La~(3+))掺杂的Eu(p-MOBA)_3phen/PMMA温敏漆样品。利用扫描电镜、紫外-可见吸收光谱、红外光谱和荧光光谱对探针分子的形貌、结构、发光性能及温敏漆的荧光温度猝灭特性进行表征。红外光谱、紫外可见吸收光谱及扫描电镜能谱分析表明,Eu~(3+)与配体p-MOBA、phen成功配位,且掺入的稀土离子(Gd~(3+),La~(3+))未改变Eu(p-MOBA)_3phen结构,说明掺入的稀土离子(Gd~(3+),La~(3+))部分取代了Eu~(3+)。荧光光谱表明,稀土离子(Gd~(3+),La~(3+))的掺入对Eu(p-MOBA)_3phen的发光均具有增益作用,并且相应的温敏漆在50～100℃温度范围内都具有良好的荧光温度猝灭特性。而且相比于镧掺杂的Eu(p-MOBA)_3phen/PMMA,钆掺杂的Eu(p-MOBA)_3phen/PMMA具有更强的荧光发射和更高的测温灵敏度。可见,不同的稀土(Gd~(3+),La~(3+))对Eu(p-MOBA)_3phen/PMMA的荧光及温敏特性影响是不同的。     

邻位和间位取代苯胺与丙烯腈的单氰乙基化反应

对于邻位、间位取代苯胺与丙烯腈发生单氰乙基反应生成相应的N-氰乙基邻位取代苯胺和N-氰乙基间位取代苯胺的过程,AlCl3具有高的催化活性。在芳香胺/丙烯腈/AlCl3=1/1.10/(0.05～0.10)(摩尔比)、反应温度60～80℃,反应时间6～10h的条件下,反应的收率达87%～90%。用毛细管气相色谱法分析了单氰乙基化反应中各组份的含量;所合成的7种N-氰乙基邻位取代苯胺和N-氰乙基间位取代苯胺用DTA-TG、UV、IR、1HNMR和EA进行了物性和结构表征。     

用于脉冲功率装置测量的混合式高压分压器

为准确测量脉冲放电电压,提出了固液混合式高压分压器的原理与结构,并进行了标定和实验测试。用简化模型分析了分压器系统的理想响应条件,讨论了两级分压的衰减特性,提出了控制误差的方法。通过负载标定,得到分压器脉冲电压频率响应大于2.9 MHz,最长脉冲宽度40 s,分压比(或衰减系数)为2.60 kV/V,测量误差小于5%。该高压分压器具有造价低、制作易,同时适于ns到s级脉冲电压的测量等优点,可以在实验室中得到应用。     

纵磁结构真空灭弧室电磁场及电弧运动特性

为了了解纵向磁场下的电弧运动过程,建立了真空灭弧室的3维仿真模型。采用PIC模拟方法对12 kV灭弧室内的电磁场、电弧运动特性进行计算仿真。通过改变触头间距、屏蔽罩尺寸和触头开槽宽度,研究了灭弧室内的电场、磁场分布;对不同触头间距下随时间变化的电弧运动过程和触头表面的电弧分布情况进行了模拟计算。计算结果表明:在真空灭弧室中适当设置屏蔽罩,可有效改善灭弧室内的电场分布;触头铜基上的开槽宽度对磁场会产生影响,宽度越大,磁场强度越大。     

电磁发射中固体电枢的磁探针测速误差

对磁探针感应电压的原理进行分析,得出电枢电流变化率是磁探针测量电枢膛内运动位置误差的原因。通过简化,采用理想化的电枢电流波形和电枢位移曲线,不同电枢电流变化率条件下,在Matlab软件中对磁探针测量电枢位置进行仿真分析。结果表明:测量电枢位置误差与电枢电流变化率绝对值正相关,电枢电流变化率相同时,误差与电枢电流和电枢速度的乘积负相关。进一步对磁探针测量电枢膛内速度的误差进行仿真分析,理想电流曲线仿真结果表明:测速误差情况可分为三种,电枢电流变化率相近,则测速误差小,反之则测速误差大。     

NaBi（WO4）2晶体生长工艺研究

采用提拉法(Cz法)生长了45×40mm大尺寸钨酸铋钠(NaBi(WO4)2,简称NBW)晶体,探讨了工艺参数和晶体开裂间的关系,并根据Brice模型,讨论了晶体中的热应力、热应变和晶体尺寸、温度梯度、提拉速度、晶体转速之间的关系,设计了生长NBW的最佳工艺条件液面上下10mm内温差为0.8℃/mm,拉速2～4mm/h,转速12～18r/min,冷却速率25℃/h.     

测角计调节难点的由来与变通方法探讨

关于光学测角计(因光学仪器厂尚未使用这个全国自然科学名词审定委员会公布的物理学名词,人们多惯称分光计)的调节难点问题,从近几年在有关杂志上进行的交流情况来看,仍有必要再作些具体分析和讨论.现就<浅谈分光计的粗调>(载<物理通报>2000年第11期)等文所议,将我们不同的观点、方法和建议简述如下.     

2-噻吩乙醛酸-三苯基氧化膦-铕配合物的合成、结构表征及荧光性能的研究

用硝酸铕、2-噻吩乙醛酸(HL)和三苯基氧化膦(TPPO)合成了一种新型固体发光配合物;用元素分析、电导率、红外光谱和核磁共振确定了该配合物的分子式为EuL3TPPPO((H2O)2;在室温下测定了该配合物的荧光激发光谱和发射光谱;配合物中Eu(Ⅲ)离子的3个主要跃迁5D0→7F1,5D0→7F2和5D0→7F4分别位于593.4,618.8和699.4 nm.该固体配合物于室温下被紫外灯照射可以发出很强的红色荧光.IR光谱中2-噻吩乙醛酸在与稀土铕离子形成配合物后,vas(-COO-)由钠盐的1632 cm-1移至1612 cm-1,vs(-COO-)由1389 cm-1移至1409cm-1;vc=o(α-酮基)由HL的1654 cm-1移至1662 cm-1.配合物的vEu-o吸收峰出现在541 cm-1.在1HNMR谱图中,噻吩环上的3个氢原子的化学位移在形成配合物后移向高场;三苯基氧化膦中苯环上5种不同环境的质子的化学位移在形成配合物后向低场移动.TG分析证明,该固态配合物于空气中在常温至190℃以内是稳定的.     

对甲氧基苯胺与丙烯腈的催化加成

对甲氧基-N,N-二氰乙基苯胺是一种重要的有机中间体,可由对甲氧基苯胺与丙烯腈在酸的催化下发生加成反应而得。然而芳胺与丙烯腈发生的加成反应较难进行,采用HAc,FeC l3,CuC l2,Cu2C l2,ZnC l2,蒙脱土,Cu(Ac)2·3H2O作催化剂得到的主要为单氰乙基物[1-4]。赵莹[5-10]报道了用A