Research progress of Pt and Pt-based cathode electrocatalysts for proton-exchange membrane fuel cells

Proton-exchange membrane fuel cells (PEMFCs) have been widely used commercially to solve the energy crisis and environmental pollution. The oxygen reduction reaction (ORR) at the cathode is the rate-determining step in PEMFCs. Platinum (Pt) catalysts are used to accelerate the ORR kinetics. Pt's scarcity, high cost, and instability in an acidic environment at high potentials seriously hinder the commercialization of PEMFCs. Therefore, studies should explore electrocatalysts with high catalytic activity, enhanced stability, and low-Pt loading. This review briefly introduces the research progress on Pt and Pt-based ORR electrocatalysts for PEMFCs, including anticorrosion catalyst supports, Pt, and Pt-based alloy electrocatalysts. Advanced preparation technology and material characterization of Pt-based ORR electrocatalysts are necessary to improve the performance and corresponding reaction mechanisms.     

高盐样品中锂的电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定研究

锂是重要的战略金属和新能源材料,其开发利用受到全球的高度关注。在高盐卤水特别是盐湖卤水和地下卤水中富含巨量的锂资源,在对这些资源进行锂的开发利用过程中,需对锂的含量进行准确测定,然而卤水中共存的高浓度Na+, K+, Ca2+和Mg2+会对微量锂的准确测定产生严重的干扰。电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)具有线性范围宽和多元素同步分析能力,针对卤水中锂的快速准确测定,详细开展了高盐样品中锂的ICP-OES分析方法研究。结果表明,锂在610.364 nm处具有较高的信噪比,且Na+, K+, Ca2+, Mg2+和Ar不会对锂的测定产生显著的谱线干扰。然而,样品中大量共存的Na+, K+和Mg2+会对锂的测定产生严重的基体正干扰,而Ca2+产生负干扰。尽管内标法在消除基体干扰方面具有广泛的应用,但传统的以钇和钪为内标元素的内标法不能有效解决该问题。此外,针对标准加入法操作繁琐、不适合批量样品分析问题,以及基体匹配法需多离子匹配,且不适合样品基体组成变化的批量样品分析等问题,考察了采用单一组分进行复杂基体匹配的可行性。由于NaCl广泛存在于卤水中,且对锂的测定具有显著的增敏效应,通过系列研究发现,通过同时向样品和标准溶液中加入10 g·L-1的NaCl,成功解决了总量不超过40 g·L-1的NaCl, KCl和MgCl2所产生的干扰。尽管采用该法或沉淀预分离方式均不能消除Ca2+产生的负干扰,但当样品中Ca2+含量不高于1.8 g·L-1时,对测定不产生显著的影响。通过采用该方法对三种不同基体组成的卤水样品进行加标回收测定,其回收率在96.60%~104.20%范围内。此外,通过与电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定结果进行对比,充分论证了该法的准确性和可靠性(相对误差±3.66%)。该法仅以单一的NaCl进行复杂基体匹配,不仅简化了操作,还实现了基体组成变化的批量样品分析,因而在卤水中锂的快速准确测定及锂资源开发利用方面具有重要意义。     

新郑西亚斯东周玉器材料属性与加工工艺的科技分析

中国玉文化源远流长，治玉工艺经过各个时代的不断发展和完善，在一定程度上能反映古代社会生产力发展水平及文化、贸易、技术交流等信息。利用能量色散型X射线荧光光谱（EDXRF）、激光拉曼光谱（LRS）、超景深光学显微系统（OM）等分析技术，结合硅胶覆膜微痕复制技术，对河南省新郑西亚斯东周墓地出土的一批玉器进行科技分析。首先利用化学成分和物相结构分析技术确定了玉器材质的矿物属性，其次利用显微分析技术表征了玉器表面及穿孔内部和印模的加工痕迹，特别是阴刻纹饰和穿孔微痕特征，最后探讨了玉器样品的材料属性和加工工艺两者之间的联系。化学成分和物相结构分析结果表明，所分析的西亚斯东周玉器材质丰富，主要矿物组成有滑石、透闪石、水晶、云母等。玉器表面纹饰微痕特征分析表明，所分析玉器阴刻工艺采用了两种加工工具，分别是砣具和手持硬质工具。穿孔微痕分析特征表明，钻孔包括单面钻孔和双面/多面钻孔两种方式，钻孔工艺则有实心钻、管钻等。部分玉器钻孔形状和内部微痕特征表明，尽管均采用了实心钻工艺，但所采用的实心钻头在形状上存在差异，同时，也存在是否配合解玉砂进行钻孔的差异。不同材料属性的玉器采用了不同的加工工艺。滑石质玉器，莫氏硬度1，器型主要为玉片饰，其表面阴刻纹饰主要采用手持硬质工具进行刻画，钻孔主要采用了双面钻孔方式，并使用了实心钻头未添加解玉砂进行加工，钻头形状可能为圆锥状；云母质玉器，莫氏硬度2~3，器型主要为玉玦片饰，纹饰采用了砣具添加解玉砂的加工工艺，钻孔方式为单面钻孔，采用了管钻工艺。透闪石型玉器，莫氏硬度5~6，器型主要为玉片饰，表面纹饰采用砣具配合解玉砂砣刻，以双面钻孔的方式为主，钻孔工艺为实心钻头配合解玉砂工艺，钻头形状与滑石类样品一致，为圆锥状。水晶质玉器，莫氏硬度7，均为珠饰，表面无纹饰，钻孔方式为双面/多面钻孔，钻孔工艺为实心钻配合解玉砂工艺，且钻头可能为圆柱形。研究结果表明，玉器表面纹饰所采用的阴刻工艺和钻孔工艺，与玉器本身的材料属性、器型等存在密切关系。     

双金属MOFs及其衍生物在电化学储能领域中的应用

双金属有机骨架及其衍生物一方面具有单金属有机骨架孔道丰富、比表面积大、结构可调、活性位点丰富等特点,另一方面具有双组分与多孔结构之间的协同效应,因而受到了研究人员的密切关注,在储能、催化、分离、传感器、医药、气体存储等领域广泛应用。和单金属MOFs类似,双金属MOFs的导电性不佳、结构易坍塌,这极大地限制了其在电化学储能中的应用。通过对双金属MOFs进行热处理,易得到分布均匀的多孔碳@双金属氧化物/硫化物/磷化物/硒化物等衍生物,不仅保持了独特的多孔结构,而且提高了材料的导电性和结构稳定性,有利于在电化学储能中的应用。因此,本文从双金属MOFs中的主要金属离子入手,综述了双金属MOFs及其衍生物用于超级电容器、锂离子电池、钠离子电池、金属空气电池等电化学储能器件的最新应用进展。在此基础上,总结了双金属MOFs在电化学储能应用中的优势,并对其制备、作用机理和后处理研究提出了建议。     

蚕丝基智能纤维及织物：潜力、现状与未来展望

纤维及织物因具有良好的柔性、透气性以及适宜的力学性能而成为人们日常生活必不可少的材料。随着柔性电子器件的快速发展,纤维及织物在其自身优势的基础上,开始被人们赋予智能化特征,使得智能纤维和织物逐渐在可穿戴领域占据一席之地。天然蚕丝具有产量大、机械性能优异和生物可降解的优势。近年来,面向智能应用的蚕丝基纤维与织物逐渐发展,被用于传感、致动、光学器件、能量收集和储能等领域。本文将首先介绍天然蚕丝的层级结构和性能,并介绍各种形貌结构的再生蚕丝材料;然后根据其在智能纤维及织物中应用领域的不同,详细阐述蚕丝基智能纤维及织物的制备方法、性能及工作机制;最后讨论进一步发展所面临的挑战与机会,并对未来前景进行展望。     

感应耦合等离子刻蚀技术研究

依据感应耦合等离子体的刻蚀机理，对影响刻蚀的两个重要参数及先进的硅刻蚀技术进行了较深入的研究，并对影响刻蚀效果的参数进行了实验研究，刻蚀出了20μm深，2μm宽的谐振器结构，得到了最佳的工艺参数。     

损伤弹性材料的有效模量及本构关系

考虑了微裂纹之间的相互作用，利用随机熔断丝网络（Ｒａｎｄｏｍｆｕｓｅｎｅｔｗｏｒｋ）作为模型，模拟了脆性材料在外载荷作用下，其有效模量随损伤的演变行为，并考察了系统含损伤的本构关系。发现在损伤初期，有效模量和损伤具有线性下降关系；而在后期，由于损伤局部化，有效模量迅速下降，提出了一个有效模量随损伤变化的非线性关系。讨论了利用网络模型来研究材料含损伤本构关系的可行性和优越性。     

套管磨损三维表面形貌恢复及其机理分析

在DCWT-1000型套管摩擦磨损试验机上进行了套管摩擦磨损试验,研究深井、超深井中"冲击-滑动"复合磨损对套管磨损行为的影响,采用三维表面形貌测试仪、光学显微镜及扫描电子显微镜观察分析了在不同载荷条件下套管磨损表面的微观结构和表面形貌,在此基础上对套管磨损表面进行了三维恢复并计算套管磨损表面的主要形貌参数,探讨了套管磨损表面的磨损机理.结果表明:套管的磨损性能与载荷有关;在不同载荷条件下,套管磨损表面的三维形貌具有不同特点,且主要的表面形貌参数与载荷呈现出较好的相关性,证明了三维形貌分析方法能够真实反映套管磨损表面的情况;当冲击载荷和频率不大时,套管的磨损机制以磨粒磨损为主,兼有粘着磨损,随着冲击载荷和频率增加,套管磨损表面出现明显粘着剥落和疲劳剥落迹象,并出现疲劳裂纹扩展和连通,套管的磨损机制向粘着磨损和疲劳磨损转化,磨损趋向严重.     

Nonlinear dynamical stability of gap solitons in Bose-Einstein condensate loaded in a deformed honeycomb optical lattice

We investigate the existence and dynamical stability of multipole gap solitons in Bose-Einstein condensate loaded in a deformed honeycomb optical lattice. Honeycomb lattices possess a unique band structure, the first and second bands intersect at a set of so-called Dirac points. Deformation can result in the merging and disappearance of the Dirac points, and support the gap solitons. We find that the two-dimensional honeycomb optical lattices admit multipole gap solitons. These multipoles can have their bright solitary structures being in-phase or out-of-phase. We also investigate the linear stabilities and nonlinear stabilities of these gap solitons. These results have applications of the localized structures in nonlinear optics, and may helpful for exploiting topological properties of a deformed lattice.     

原子吸收光谱和原子发射光谱法测定酸雨中钾、钠、钙、镁方法比较

采用原子吸收光谱法和原子发射光谱法分别测定了酸雨中的钾、钠、钙、镁4种元素的含量,并对两种方法的样品前处理技术、标准曲线、方法检出限、准确度、精密度、干扰及消除等进行了比较研究。结果表明,两种方法无显著性差异,均可用于酸雨中钾、钠、钙、镁4种元素的测定。