晶面选择性生长对球形氢氧化镍形貌及电化学活性的影响

在相同的物理化学条件、不同晶化时间的条件下,采用化学沉淀法制备球形氢氧化镍晶体并应用SEM技术分别考察制得样品的形貌。研究表明：在相同的物理化学条件下,随着晶化时间的增加,样品的微观形貌由不规则状晶体变为完整的球状晶体。结合XRD表征结果分析得出：（001）晶面在晶化时间达到3 h时生长到了一个稳定的状态,并不随着晶化时间的增加而有明显的变化,但（100）与（101）晶面随晶化时间的增加继续生长,当晶化时间达到12 h时氢氧化镍的相对结晶度最大,（100）与（101）衍射峰强度高且峰形尖锐,说明氢氧化镍晶体的结构规整性增强。本文还讨论了氢氧化镍生长结晶过程中晶面选择性生长对晶体形貌及电化学性能的影响。     

晶面选择性生长对球形氢氧化镍形貌及电化学活性的影响

在相同的物理化学条件、不同晶化时间的条件下,采用化学沉淀法制备球形氢氧化镍晶体并应用SEM技术分别考察制得样品的形貌。研究表明：在相同的物理化学条件下,随着晶化时间的增加,样品的微观形貌由不规则状晶体变为完整的球状晶体。结合XRD表征结果分析得出：（001）晶面在晶化时间达到3 h时生长到了一个稳定的状态,并不随着晶化时间的增加而有明显的变化,但（100）与（101）晶面随晶化时间的增加继续生长,当晶化时间达到12 h时氢氧化镍的相对结晶度最大,（100）与（101）衍射峰强度高且峰形尖锐,说明氢氧化镍晶体的结构规整性增强。本文还讨论了氢氧化镍生长结晶过程中晶面选择性生长对晶体形貌及电化学性能的影响。     

反应器内流场分布对球形氢氧化镍生长结晶的影响（英文）

在相同停留时间、不同搅拌桨线速度条件下,利用化学沉淀法制备球形氢氧化镍样品并运用SEM技术考察制得样品的形貌。研究表明:在相同的停留时间和化学条件下,随着搅拌桨线速度的提高样品的微观形貌由无定型状晶体变为大颗粒类球状晶体再变为较规则的球状晶体。利用PIV物理模拟技术模拟反应器内流场分布情况并结合XRD表征结果分析得出:在相同的停留时间和化学条件下,反应器内流场分布越均匀、速度矢量越大氢氧化镍晶体的生长越完整,结晶性、球形度和相对结晶度越高,并从流场分布的角度描述了球形氢氧化镍生长结晶的过程。     

电化学还原处理对碳纸形貌和电化学电容的影响（英文）

对电化学还原处理过程中碳纸的形貌和电容的变化进行了研究.扫描电子显微镜观测结果显示电还原使碳纤维分解为碳颗粒,并且表面粗糙度增加.拉曼光谱结果显示ID/IG的比值在还原处理1 min后即出现改变,表明碳纸无序度增加.BET测试结果显示电还原处理后碳纸的比表面积明显增加.X射线光电子能谱结果表明还原处理后碳纸表面羟基的数量随之增加.此外,在-1.6 V下还原5 min后碳纸电容增加到原来的15倍,并在1500个循环的稳定性测试中保持不变,显示出良好的稳定性.     

反应器内流场分布对球形氢氧化镍生长结晶的影响

在相同停留时间、不同搅拌桨线速度条件下,利用化学沉淀法制备球形氢氧化镍样品并运用SEM技术考察制得样品的形貌。研究表明：在相同的停留时间和化学条件下,随着搅拌桨线速度的提高样品的微观形貌由无定型状晶体变为大颗粒类球状晶体再变为较规则的球状晶体。利用PIV物理模拟技术模拟反应器内流场分布情况并结合XRD表征结果分析得出：在相同的停留时间和化学条件下,反应器内流场分布越均匀、速度矢量越大氢氧化镍晶体的生长越完整,结晶性、球形度和相对结晶度越高,并从流场分布的角度描述了球形氢氧化镍生长结晶的过程。     

反应器内流场分布对球形氢氧化镍生长结晶的影响

在相同停留时间、不同搅拌桨线速度条件下,利用化学沉淀法制备球形氢氧化镍样品并运用SEM技术考察制得样品的形貌。研究表明:在相同的停留时间和化学条件下,随着搅拌桨线速度的提高样品的微观形貌由无定型状晶体变为大颗粒类球状晶体再变为较规则的球状晶体。利用PIV物理模拟技术模拟反应器内流场分布情况并结合XRD表征结果分析得出:在相同的停留时间和化学条件下,反应器内流场分布越均匀、速度矢量越大氢氧化镍晶体的生长越完整,结晶性、球形度和相对结晶度越高,并从流场分布的角度描述了球形氢氧化镍生长结晶的过程。     

烯烃的选择性电化学氧化:研究进展与前景（英文）

烯烃类化合物,如乙烯和丙烯,是工业生产的关键原料,它们可以通过选择性氧化转化为环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)等高附加值的化学品.目前,烯烃类化合物转化主要通过热化学途径实现,通常需要高温高压条件,并可能导致过度氧化生成CO₂,因而选择性较低,且对经济和环境效益不友好.与此相对,电催化反应以电能作为驱动力,通过优化催化剂、电解液和反应电位等,有望在相对温和的条件下提高反应的选择性和能量效率,为高选择性烯烃氧化提供一种潜在策略.然而,当前烯烃的电化学选择性氧化的电流密度较低,整体生产成本相对较高,因此,有必要进一步研发高效且稳定的电化学选择性氧化烯烃的体系.本文综述了近期关于烯烃选择性电化学氧化的研究进展,研究主要集中在两个方面:一是烯烃在电极和电解液界面上直接进行电化学氧化的方法;二是通过电化学反应原位生成氧化剂(如Cl₂和H₂O₂)后,再对烯烃进行氧化的间接方法.对于烯烃的直接电化学氧化,反应的选择性可以通过调控几何效应和电子效应来优化.具体来说,通过引入如氯离子这样的物种,减少催化剂表面的可用...     

水热对纳米氢氧化镍电化学性能的影响

本文采用微乳法制备纳米氢氧化镍,采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法研究纳米氢氧化镍的微观结构、表面形貌和电化学性能。实验结果表明：140℃水热和微乳/水热两种方式处理得到的纳米氢氧化镍具有不同形貌特征。水热和微乳/水热处理虽然不影响纳米氢氧化镍的活化性能,但对纳米氢氧化镍的放电比容量影响很大,采用140℃水热和微乳/水热处理比单纯的微乳法制备得到的纳米氢氧化镍的放电比容量分别提高了62.6 mAh/g和112.8 mAh/g。而且,处理后的纳米氢氧化镍的循环伏安峰电流增大、电荷转移电阻由2.633 Ω分别降至2.464 Ω和1.679 Ω。     

均匀电场对冰晶结构及生长的影响（英文）

采用分子动力学模拟方法研究了强度为4.0-40.0 V·nm-1的均匀电场对过冷水冰晶结构和冰晶生长速率的影响.文中通过CHILL算法来识别不同的冰相结构,通过拟合Avrami公式来得到冰晶生长所需的特征时间.结果表明,在所施加的电场强度范围内生成的冰相以立方冰为主.随着电场强度的增加,形成的立方冰的变形程度逐渐增大,冰晶的密度从0.98 g·cm-3增加到1.08 g·cm-3,同时冰晶生长的特征时间从5.153 ns减小到0.254 ns,冰晶生长的速率逐渐增长.对水分子的动力学分析表明,冰晶生长速率增加的部分原因是电场能够促进水分子运动到形成冰晶所需要的取向.此外,对冰相分子形成过程的分析表明缺陷冰分子在冰晶的生长过程中扮演着中间态的角色.随电场强度的增加,由缺陷冰转变为立方冰的比例增长的速率逐渐提高.     

盐酸刻蚀的不同形貌空心结构二氧化锰的电化学行为（英文）

以液相湿法和水热法合成的碳酸锰为前驱体,通过盐酸的选择性刻蚀分别合成立方体和纺锤体MnO2分级空心结构。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行了表征。采用循环伏安、恒流充放电技术和交流阻抗对其电化学性能进行了测试。结果表明,碳酸锰前躯体粒径分布集中,简易快速(3 min)的合成技术所形成的空心结构有利于电解液的渗透,以及电子和离子的传输与交换。在电流密度为0.5 A·g-1时,分级空心立方体MnO2电极比电容为115 F·g-1,并表现出良好的循环稳定性和可逆性。     

TiO_2晶面依赖的Ir-TiO_x相互作用对Ir/TiO_2催化剂巴豆醛选择性加氢性能的影响（英文）

不饱和醇是一类重要的精细化学品,主要通过α,β-不饱和醛选择性加氢获得.由于α,β-不饱和醛分子中含有共轭的C=C键和C=O键,且后者键能更大,在热力学和动力学上均不利于C=O键的选择性加氢生成α,β-不饱和醇.因此,提高α,β-不饱和醛中C=O的加氢选择性是催化领域中一项挑战性的课题.巴豆醛属于典型的α,β-不饱和醛,研究其选择性加氢生成巴豆醇具有广泛的代表意义;Ir负载在具有还原性载体(如TiO_2)上时,表现出很好的C=O加氢选择性,因此,成为近年来的研究热点.由于暴露不同晶面的TiO_2具有不同的形貌和电子结构,因此研究Ir-TiO_2相互作用的晶面依赖性及其对巴豆醛选择性加氢反应的影响具有重要意义.本文以分别暴露{101}、{100}和{001}晶面的锐钛矿TiO_2纳米晶为载体,制备了负载型Ir/TiO_2催化剂,系统研究了催化剂经过不同的预处理过程(在不同温度下H_2还原和O_2再氧化)后对巴豆醛的气相选择性加氢的性能.利用高分辨透射电镜、原位X射线光电子能谱和原位漫反射红外光谱及氨程序升温脱附等技术研究发现,预处理条件显著改变了Ir-TiO_x的相互作用,包括Ir金属的几何、电子性质及催化剂表面酸性.这种相互作用与TiO_2的暴露晶面密切相关,从而改变了不同Ir/TiO_2催化剂上不同加氢反应行为.研究结果表明,经300°C预还原的Ir/TiO_2-{101}催化剂催化性能最好,在80°C下初始反应速率为166.1μmol g-Ir~(-1) s~(-1),巴豆醇的生成转化频率为0.022 s~(-1).与其他催化剂相比,Ir/TiO_2-{101}催化剂表面Ir~0浓度最高,表面酸度适中,因此表现出最佳的催化性能.同时Ir-TiO_x界面在反应中的协同作用,对H_2和巴豆醛分子中C=O键的吸附和活化起到了关键作用.然而当催化剂经过400°C的H_2预还原后,由于产生了强的金属-载体相互作用使得TiO_x对Ir粒子进行了包裹从而导致Ir-TiO_x界面缺失,因而催化剂催化巴豆醛加氢性能降低.本文为理解金属-载体相互作用对巴豆醛选择性加氢反应的影响提供了新的见解,并为设计高性能α,β-不饱和醛选择性加氢催化剂提供了理论依据.     

碳模板诱导生长Fe-N_x活性位点（英文）

能源危机和环境恶化是当今社会面临的巨大挑战.燃料电池作为一种高效、清洁的发电装置,受到了社会各界特别是新能源行业的高度关注.尤其是,日本丰田推出Mirai燃料电池汽车量产上市计划,把燃料电池及其关键技术发展推向了一个新的发展纪元.然而,制约燃料电池走向大规模商业化的核心问题依然是其综合性能不具竞争力.其中,氧电极的缓慢动力学以及贵金属Pt的有限资源、高昂成本等是关键所在,因此,亟待实现高性能非贵金属催化剂的突破.近年来,大量研究表明,Fe-N_x掺杂的碳催化剂具有极大的代Pt潜力,研究者们尝试各种手段进行开发,如:调控Fe化合物及N前驱体的类型与添加量,改变温度、压力等合成条件,采用轴向配位体连接、共价接枝、球磨等非热解路线,构建核壳、有序介孔碳、阵列、类石墨烯薄片、多孔碳等碳纳米结构,制备石墨烯/碳纳米管、石墨烯/碳黑、碳纳米带/碳纳米管、碳纳米颗粒/碳纤维、碳球/碳纳米管/石墨烯等复合材料,进行酸洗、造孔、二次加热等后处理,调控不同类型Fe物种相生成等.此外,EXAFS及M?sbauer等谱学技术已经证实Fe-N_x特别是Fe-N_4为强活性位点.因此,有待提出合理策略以促进非贵金属碳催化剂中Fe-N_x强活性位点的高密度掺杂.本文提出了一种碳模板诱导Fe-N_x活性位点生长的方法即通过高温热解含有Fe盐的三聚氰胺前驱体混合物,成功制备了Fe-N_x掺杂的碳催化剂,并结合多种表征技术证实了碳模板对制备碳催化剂结构组成及电化学性能的影响.形貌结果说明,碳模板的引入有利于Fe、N化合物的均匀吸附以至于Fe基纳米颗粒的均一成核,促使竹状碳纳米管在碳模板表面以及中间均一生长;氮气吸脱附及孔径分布曲线显示,引入碳模板形成的复合材料较单一的碳纳米管和碳黑材料具有提高的比表面积和总孔体积,说明复合材料中存在两种单体的有效协同;M?sbauer、XPS及XRD测试数据证实,碳模板可以调控Fe、N两种元素的耦合方式,能够抑制金属Fe和Fe碳化物等非活性Fe物种的生成、诱导Fe-N4和其它Fe氮化物等强活性Fe-N_x物种的生长.电化学测试数据表明,复合材料具有提升的面积活性和质量活性,且TOF值明显提高,说明碳模板的引入增强了Fe-N_x位点的本征活性;此外,复合材料的氧还原过程为高效的4e–途径,且较商业Pt/C催化剂表现出了优异的循环稳定性和甲醇耐受性     

密度泛函理论计算研究表面应力对钯催化乙炔选择性加氢活性与选择性的影响（英文）

在石油催化裂解过程中,除了生成乙烯、丙烯及丁烯等烯烃,还会产生部分炔烃.目前工业上通常采用炔烃选择性加氢转化为对应的单烯烃,以除去其中炔烃.由于产品烯烃中的炔烃等杂质含量需极低,这就对用于加氢催化剂的活性和选择性提出了很高的要求,即催化剂需要选择性吸附炔烃并加氢,而不损失其中的烯烃.经过前期大量的基础研究工作,目前工业中炔烃选择性加氢应用最广泛的催化剂是负载型钯基催化剂.然而,单独的钯金属选择性并不理想,因而对其选择性以及活性进行调控成为了当前关注的研究课题.本文采用密度泛函理论计算结合微观反应动力学模拟手段,研究了钯金属表面应力存在条件下的活性与选择性,以及形成次表层物种的可能性和形成后的活性与选择性.研究发现,改变钯金属的晶格参数与表面应力,反应物、表面反应中间体和产物的吸附能都会产生相应的变化,且吸附能与晶格参数的变化存在线性关系,晶格参数越大,吸附越强.利用表面反应过渡态能量与初始态能量之间的线性关系,相应的乙炔加氢生成乙烯的反应速率可以通过微观反应动力学模拟得到.结果显示,不同晶格参数的钯催化剂催化乙炔加氢生成乙烯的反应活性位于相应火山型曲线的强吸附侧,即减弱乙炔和氢的吸附强度可提高乙烯的生成速率.在此基础上,本文研究了不同表面应力的钯催化剂在次表面吸附不同覆盖度碳原子和氢原子的情况,发现晶格参数越大越有利于碳原子和氢原子在次表面的吸附.同时,研究发现在次表面碳掺杂的条件下,不同表面应力条件下的钯催化剂的活性均有所增强.此外,由于乙烯在所有研究的钯催化剂表面脱附比进一步加氢容易,因而乙烯都可以选择性生成.     

CO氧化反应中的二氧化铈晶面效应（英文）

二氧化铈(CeO₂)因其具有较强的储放氧能力,被用作氧化还原反应的催化材料.自2005年,研究者制备出形貌可控的CeO₂纳米棒、纳米立方块和纳米多面体,在CeO₂形貌控制及构效关系研究方面取得长足发展.各种结构表征手段包括原位拉曼(in situ Raman)、原位傅里叶变换红外光谱(in situ DRIFTS)、核磁共振(NMR)和电镜等被用来研究不同形貌CeO₂的表面结构和在催化反应中的活性差异.一般的活性规律为CeO₂纳米棒({110}/{100})>纳米立方块({100})>纳米多面体({111}/{100}).近年来,负载型CeO₂催化剂因其能稳定分散金属,通过金属-载体相互作用调控界面电子结构并表现出优异的催化活性而引起广泛关注,其中晶面效应在负载型CeO₂催化体系中显得较为复杂.铜铈催化剂被认为是非常经济有效的CO氧化催化剂,然而由于制备和测试条件差异导致的CeO₂晶面对铜铈催化剂催化...     

活性炭二次活化对其电化学容量的影响（英文）

为进一步提高作为电化学超级电容器电极材料活性炭的电化学容量,采用KOH作为二次活性剂,将所得活性炭进行二次化学活化处理,从而得到二次活化活性炭.将原始活性炭材料与二次活化活性炭材料都分别经过系列处理,组装成电化学超级电容器进行电化学性能测试.测试结果表明,二次活化活性炭材料的电化学容量达到145.0F·g-1（有机电解液）,远远大于原活性炭材料的容量（45.0F·g^-1）.为研究二次活化活性炭材料电化学容量大幅提高的原因,将这两种材料分别进行微观结构数据测试,包括比表面积、N2吸脱附等温曲线和孔径分布.研究结果表明,二次活化处理大大增加了二次活化活性炭材料在孔径为2-3nm的中孔分布,从而证实对于有机电解液,电极材料在2-3nm的中孔对其电化学容量的提高具有重要意义.     

混合溶剂对β-HMX结晶形貌影响的分子动力学模拟（英文）

为了解释混合溶剂对β-HMX结晶形貌的影响,采用分子动力学方法系统地研究了β-HMX晶体表面与混合溶剂(丙酮/γ-丁内酯和二甲基甲酰胺/水)的相互作用,体积比从1:3到3:1。使用修正的附着能模型预测了β-HMX在混合溶剂中的生长习性。结果表明:β-HMX晶体的(020)面与溶剂分子的相互作用最弱,混合溶剂对β-HMX不同晶面的作用变化,可以显著地改变β-HMX的晶体形态。通过比较β-HMX在不同体积比混合溶剂作用下结晶形貌的纵横比,发现混合溶剂为二甲基甲酰胺/水,其体积比为1:3时,有利于β-HMX晶体球形化。     

免疫检测及核酸分析中的电化学方法（英文）

本文介绍电化学方法在免疫检测及核酸分析中的应用.鉴于有关方面的文献综述已有多篇,这里着重于已经商品化和临床应用的电化学分析技术.希望从这些成功地应用于体外诊断的方法中得到一些启示,并提出作者个人对于该领域研究前景的看法.     

水热pH值对溴氧化铋组成、形貌及光催化性能的影响（英文）

通过调节pH值一步水热法制备溴氧化铋光催化剂,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和固体荧光光谱(PL)等方法对其进行表征。在可见光(λ 420 nm)照射下,通过对水溶液中罗丹明B,甲基橙和苯酚的降解效果来评价溴氧化铋的光催化活性。结果表明,由于B9提高了对可见光的吸收以及电子-空穴对的分离效率,B9具有最好的光催化活性,同时探索水热pH值对制备溴氧化铋的形貌和组成的影响,并说明了不同水热pH值下溴氧化铋的合成过程。     

基于电化学阵列计时电流数据对纳米颗粒或电化学活性纳米组分的分布重构（英文）

本文主要阐述和考察了一种简单的基于时间相关的电化学阵列计时电流响应数据来重构概率密度分布(f(ρ))的数学和数值方法 ,并应用于表征平面导体电化学惰性表面存在的或沉积的电化学活性或电催化纳米组分的分布,建立了适用于三种阵列(一种周期性分散和两种随机分散)涉及近球形纳米组分在平滑表面分散的数学和数值有效方法.而这三种阵列代表了大多数应用于分析或电催化的二维实验电化学纳米阵列.本文建立的重构步骤易于通过大多数商业数学程序来实现,尽管方法简单,但允许恢复的概率密度精度很高,即使是可利用的实验获得的时间范围太短时也能严格应用,因此,完全适合于大多数实验过程.     

碳纳米管负载的纳米Pd-Ag催化剂对乙醇和丙醇氧化的电化学活性（英文）

在乙二醇和水混合溶剂中,采用硼氢化钠还原的方法制备了多壁碳纳米管(MWCNT)负载的Pd和Pd-Ag纳米颗粒催化剂;在碱性介质中,用循环伏安法测试了这些催化剂对乙醇、正丙醇和异丙醇的电氧化性能。结果表明,Pd和Pd-Ag纳米颗粒均匀地分散在MWCNT表面;Pd/MWCNT、Pd4Ag1/MWCNT、Pd2Ag1/MWCNT和Pd1Ag1/MWCNT催化剂上金属颗粒的平均粒径分别为7、4、7和11 nm。相比乙醇和异丙醇,所制备的催化剂对正丙醇的氧化表现出较大的电流密度。与Pd/MWCNT催化剂相比,双金属PdnAg1/MWCNT(n=4、2、1)催化剂,尤其是Pd4Ag1/MWCNT上的电流密度更大,表明Ag的加入提高了Pd催化剂对醇氧化的电化学活性,其原因是因为醇氧化过程所产生的中间体物种在双金属Pd-Ag/MWCNT催化剂上的吸附力有所减弱。