金属粉末的吸氢统计热力学模型

Based on zero-order Bragg-Williams approximation, a new statistic thermodynamic model is presented herein. The distinctive feature of the new model is that an apparent compressibility factor α is introduced to correct the volume change of high-pressure gases and ensure no loop-like curves are obtained in the fitting results. The new model is successfully applied to investigate hydrogen absorption on metal powders. Our results indicate that the model works very well and can be used to predict PCT curves at different temperatures. Hence, our new model exhibits significant potential for application in practical systems.     

半刚性链分子的统计热力学（Ⅱ）

在前一篇文章中,我们用柔性连接点联系的刚棒模型代表半刚性链,建立了极小浓度方程。只有当体系浓度高于极小浓度时,才能得到稳定的各向异性相。本文根据前文的结果,分析了各种因素对液晶态稳定性的影响以及对各向同性—各向异性两相平衡的影响。     

半刚性链分子的统计热力学（Ⅰ）

用柔性连接点联系的刚棒模型代表半刚性链分子,对其进行统计热力学分析。半刚性链分子的混合自由能是克分子分数、溶质分子的长径比、链分子的有序度、刚柔性以及温度的函数。溶液体系具有极小浓度V_2~*。当V_2~*V_2~*是获得稳定的各向异性相的必要条件。V_2~*是链分子的长径比、刚柔性及温度的函数。V_2是溶液浓度。     

稀土储氢合金在有机氢化物中的吸氢行为和吸氢热力学性能

研究了富镧混合稀土－镍储氢合金（MlNi5)与有机化合物（C6H6）组成的浆液体系的吸氢行为和吸氢热力学性能。测定了不同温度（10，20，30，40℃）下两个不同系统的吸氢压力－成分等温（PCT）曲线，并分别计算出气固系统和气固液系统吸氢反应的热力学函数值ΔH,ΔS。     

S-Scheme异质结光催化产氢研究进展（英文）

随着不可再生能源的大量消耗,能源短缺成为人类社会面临的重大挑战。在众多新能源制备技术中,光催化分解水制氢技术只需丰富的太阳能作为驱动力就可以实现分解水制氢,且制氢条件温和、绿色无污染,被认为是解决当前能源短缺危机的有效技术之一。光催化制氢技术的核心是光催化剂,因此发展高效稳定的光催化剂至关重要。然而,单组分光催化剂由于空穴-电子复合速度快、氧化还原能力有限、太阳能利用效率低等原因,通常只能呈现出有限的光催化分解水制氢活性。为此,科研人员做了大量改性研究,其中常见的改性策略有元素掺杂、助催化剂修饰、构建异质结等。通常,元素掺杂、助催化剂修饰等改性手段可以在一定程度上提高光催化剂的制氢活性,但并不能有效解决单相光催化剂的缺陷,导致其改性效果受到制约。然而,在两个或多个半导体之间构建异质结可以有效解决上述单组分光催化剂的缺陷。相较于当前流行的传统II型异质结和Z-型异质结,S-型异质结的电荷转移机制更为合理,受到科学家们的广泛关注与应用。因此,本文首先对S-型异质结光催化体系的发展背景进行介绍,包括传统II型异质结、全固态Z-型异质结和液相Z-型异质结光催化系统。随后对S-型异质结光催化机理...     

Cyanex272功能化的橘子皮对Cd（Ⅱ）的吸附动力学和热力学（英文）

本文采用橘皮(OP)吸附剂从水介质中去除Cd(Ⅱ).用萃取剂Cyanex272对生物质进行预处理活化,找到了去除Cd(Ⅱ)的最佳操作条件.通过用几种模型拟合实验数据后,发现最佳拟合模型为Langmuir模型和准二级动力学模型.不同吸附剂对Cd(Ⅱ)的吸附量顺序依次为272SCO>SCO>272CO>272OP>CO>OP.272SCO的最大吸附量为0.866 3mol·g-1,Cd(Ⅱ)的吸附量严格依赖于pH,所有吸附剂的最适合pH范围为5.5～6.0.对于吸附剂的再生,以0.1mol·L-1 HCl为最佳解吸剂,解吸率接近100%.萃取剂Cyanex 272预处理后的橘皮可作为一种高效、低成本的吸附剂,用于去除水溶液中的镉.     

异丁烯直接胺化合成叔丁胺反应的热力学研究（英文）

叔丁胺是一种重要的有机化工中间体,广泛应用于制备橡胶促进剂,医药,农药,着色剂等诸多下游产物.目前,叔丁胺主要的生产方法,如叔丁脲水解法,异丁烯-氢氰酸法(Ritter法),卤代烃胺化法等存在产品收率较低,涉及强酸/强碱的使用,对设备腐蚀和环境污染严重等问题.异丁烯直接胺化生产叔丁胺,原子利用率100%,是典型的绿色化学反应.20世纪末,BASF公司以β沸石为催化剂,率先实现了异丁烯胺化技术的工业应用.但是,其反应条件苛刻,压力达28MPa,生产过程能耗大,对设备材质要求高.目前,关于异丁烯直接胺化的文献较少,且相关研究多在远离工业应用的常压条件下进行.同时,对于异丁烯直接胺化反应过程的热力学,特别是缓和反应条件下的热力学尚待进一步系统和深入地研究分析,以期指导低温低压条件下高性能胺化催化剂的研发和工艺条件优化.我们计算了473–573 K间,异丁烯胺化制备叔丁胺反应的ΔrH,ΔrG,Kp等热力学数据.在此基础上,分析了反应温度,压力和氨烯比(摩尔比)对异丁烯平衡转化率(叔丁胺选择性99%,未予考虑)的影响.结果表明,异丁烯胺化是中等强度的放热反应,升高反应温度会急剧降低异丁烯的平衡转化率,如在5 MPa,氨烯比1的条件下,反应温度从473 K提高到573 K,异丁烯平衡转化率从40.6%降到6.9%.但从动力学角度而言,升温可提高胺化反应速率,因此在特定的反应条件下和催化剂上,必然存在最佳反应温度.提高反应压力和氨烯比有利于提高异丁烯的热力学平衡转化率.开发在低温和相对较低的压力下具有较高胺化活性的催化剂是提高该过程经济性和实用性的关键.在较缓和的反应条件下(523 K,5 MPa,氨烯比4及异丁烯空速0.5 h~(–1)),考察了ZSM-5(R=50和R=412,R为硅铝比,下同),ZSM-11(R=48),MOR(R=10),SAPO-11(摩尔组成,1.6Al_2O_3:1.0SiO_2:1.4P_2O_5)等不同拓扑结构分子筛以及氧化铝在异丁烯胺化反应中的性能.结果表明,空白试验中,无叔丁胺产物生成.在ZSM-11上的获得最高的异丁烯胺化转化率,为14.2%(达到平衡转化率的52.2%),在ZSM-5(R=50),ZSM-5(R=412)和MOR上,异丁烯转化率分别为13.9%,6.4%和2.9%,叔丁胺选择性均大于99.8%.而SAPO-11和氧化铝未呈现出胺化反应活性.关联氨气程序升温脱附,吡啶吸附红外表征结果及分子筛孔结构特点,表明分子筛胺化活性与其孔径及Br?nsted酸的酸量和酸强度密切相关.为了进一步验证实际反应体系中反应条件对异丁烯胺化反应过程的影响规律,我们在ZSM-11催化剂上,系统考察了反应温度,压力,氨烯比和异丁烯空速对催化剂胺化反应性能的影响及变化规律.结果表明,在其他条件不变的情况下,异丁烯转化率随着温度的升高呈现出先增大后减小的趋势.适当提高原料中氨烯比和反应压力,以及采用较低异丁烯空速有利于促进异丁烯的转化.上述规律与热力学计算结果呈现出较好的一致性.在ZSM-11催化剂上,异丁烯直接胺化反应的较佳反应条件为523 K,5 MPa,氨烯比4,异丁烯空速0.5 h~(–1).上述结果可为异丁烯直接胺化合成叔丁胺过程新型高效催化剂的研发和反应工艺条件优化提供参考和指导.     

反气相色谱法测定聚环己基丙烯酸甲酯的热力学性质（英文）

In this work,some thermodynamic properties of poly(cyclohexyl methacrylate)were studied by inverse gas chromatography(IGC).For this purpose,the polymeric substance was coated on Chromosorb W and which was filled into a glass column.The retention times(tr)of the probes were determined from the interactions of poly(cyclohexyl methacrylate)with n-pentane,n-hexane,n-heptane,n-octane,n-decane,methanol,ethanol,2-propanol,butanol,acetone,ethyl methyl ketone,benzene,toluene and o-xylene by IGC technique.Then,the specific volume(V0g)was determined for each probe molecule.By using(1/T;ln V0g)graphics,the glass transition temperature of poly(cyclohexyl methacrylate)was found to be 373 K.The adsorption heat under the glass transition temperature(ΔHa),and partial molar heat of sorption above the glass transition(ΔHS1),partial molar free energy of sorption(ΔGS1)and partial molar entropy of sorption(ΔSS1)belonging to sorption for every probe were calculated.The partial molar heat of mixing at infinite dilution(ΔH∞1),partial molar free energy of mixing at infinite dilution(ΔG∞1),Flory-Huggins interaction parameter(χ∞12)and weight fraction activity coefficient(a1/w1)∞values of polymer-solute systems were calculated at different column temperatures.The solubility parameters(δ2)of the polymer were obtained by IGC technique.     

以氢硅烷为氢源:铱催化N-杂环化合物的氢化（英文）

发展了一种铱/氢硅烷/甲醇的催化体系,不使用任何外加配体和碱的情况下,实现了以喹啉化合物为代表的芳香杂环的选择性氢化,得到了一系列1,2,3,4-四氢喹啉及杂环类化合物.该反应操作简单,以廉价且稳定的氢硅烷为氢源,避免了使用危险易发生爆炸的氢气.同时,该体系对溴、氯、氟、酯、羧酸、氰基和硝基等官能团具有良好的兼容性.该催化体系为制备各种1,2,3,4-四氢喹啉衍生物提供了一种方便、环保、实用的策略.     

基于多金属氧酸盐催化剂的光驱动产氢研究进展（英文）

能源和环境问题是21世纪人类面临的两个巨大挑战.鉴于此,为了实现人类社会的可持续发展,寻求能够替代化石能源的安全无污染可再生能源已迫在眉睫.太阳光驱动水分解是实现太阳能转化生产清洁可再生氢能的理想方法,其分解产物氢气和氧气在燃烧释放能量的同时生成洁净无污染的可饮用水,实现了完美的可持续能量循环,对于解决当今全球面临的能源危机与环境污染问题具有巨大的应用价值.然而,长期以来光驱动水分解所面临的巨大难题是半反应动力学非常缓慢,通常需要克服较高的能量势垒,导致整体能量转化效率低.利用非贵金属制备高催化效能、低成本的水分解催化材料成为该领域的研究热点和难点.目前,已报道的光驱动产氢催化剂可以被归纳为两大类:均相催化剂和异相催化剂.均相催化剂通常具备高催化活性、高选择性以及易于进行机理研究等优点,而异相催化剂则具备廉价、易得和高稳定性等优点;然而它们也存在一些不容忽视的问题,如均相催化剂的低稳定性、易分解失活,异相催化剂表面易被毒化失活、低催化转化数及转化频率等.如何设计合成兼具二者优点的产氢催化剂吸引了领域内研究者的广泛关注.作为一类新兴的多电子转移催化剂,多金属氧酸盐因其丰富多样的合成策略以...     

一例可分离的双核铁氢自由基阳离子（英文）

成功分离得到了一例双核铁氢自由基阳离子盐cis-[Fe_2Cp_2(μ-H)(μ-PPh_2)(CO)_2]~(·+)[Al(OC(CF_3)_3)_4]~-(cis-1~(·+)[Al(OC(CF_3)_3)_4]~-)晶体,并使用单晶X射线衍射、电子顺磁共振、红外光谱、紫外-可见光谱以及密度泛函理论对它进行了表征和理论计算。电子顺磁共振和密度泛函理论计算分析表明,自由基的自旋密度主要均等分布于2个铁原子上。     

负氢体系中Cs到Ba的嬗变转化（英文）

我们发现在负氢化合物存在条件下元素Cs可以发生嬗变转变为Ba.实验证实在室温条件下Cs与负氢发生反应不仅导致Ba同位素浓度的变化,而且会诱导发生Ba同位素比例的变化.这个反应的发生与Ru的催化作用有关.结果表明自然界中Ba的同位素有可能依照我们还未知的Cs与负氢在温和条件下的低能核反应产生.     

提升二维材料的电催化析氢和光催化析氢性能的策略（英文）

世界能源危机问题和环境问题日益突出,寻找低廉、易得且能够替代化石的清洁能源是目前研究的热点.氢气具有可再生性、安全、高能量密度、环境友好型等优点,因而成为替代化石燃料的首选.在众多途径中,电催化产氢和光催化产氢是目前应用较广且比较成熟的方法,其工艺过程简单、无污染,但由于效率较低或生产成本较高等因素,其大规模应用受到一定的限制.因此,开发高效的析氢催化剂意义重大.迄今为止,贵金属铂是公认的最好的析氢催化剂,但其稀有性和价格高阻碍了大规模的商业应用.因此,寻找高效、稳定、价格合理的析氢催化剂迫在眉睫.近年来,已研究和设计了很多析氢催化材料,其中,二维材料以其独特的物理化学性质(如电子在二维空间内快速移动、超薄结构、较大的比表面积等)引起了科学家的兴趣.但实际研究的二维材料的析氢性能与理论值相比还有很大的差距.因此,提高二维材料的导电性、增加活性位点、提高光电催化剂的循环稳定性是提升其性能的关键.本文综述了四种二维材料(二硫化钼、石墨烯、过渡金属碳氮化物、黑磷)在析氢方面的最新研究进展,包括(1)二维材料的合成方法,(2)二维材料析氢性能,(3)析氢催化机理.并从三个方面总结了提升二维材料析氢性能的策略:(1)缺陷位工程,(2)异质结策略,(3)金属及非金属杂原子掺杂.在提高二维材料的策略方面,本文着重讨论了d带理论、状态密度和费米能级,为更多二维析氢催化材料的制备提供了有效的指导.最后,本文分析了二维催化剂领域目前面临的问题和挑战,展望了未来的发展趋势.     

可见光驱动改性氮化碳无牺牲剂光催化析氢（英文）

载铂石墨氮化碳(g-C₃N₄)是一种较好的可见光下催化析氢光催化剂.但催化水裂解需要牺牲电子供体,如三乙醇胺等.目前,无牺牲剂条件下g-C₃N₄的催化析氢仍是一个挑战.本文通过尿素热处理制备了氮化碳纳米片(NS-C₃N₄),并研究了其在可见光(λ>400 nm)下利用可逆电子给体无牺牲剂条件下析氢的光催化活性.在含有I^-, Fe²⁺或[Fe(CN)₆]^4-的水溶液中,负载铂的NS-C₃N₄上无H₂产生,用CrO_x改性Pt/NS-C₃N₄的光催化剂上可观察到H₂的析出.透射电镜和能量色散X射线光谱结果表明,在NS-C₃N₄上形成了Pt/CrO_x核壳结...     

羧基功能化石墨烯增强TiO_2光催化产氢性能（英文）

利用半导体光催化剂(Cd S、g-C_3N_4、TiO_2等)产氢是将太阳能转换为氢能以满足未来能源需求的前瞻性策略之一。在众多光催化剂中,TiO_2因其合适的还原电位和出色的化学稳定性而备受关注。然而,TiO_2受光激发产生的电子和空穴容易发生猝灭而表现出有限的光催化性能。由于具备优异的导电性和稳定性,石墨烯可以作为一种有效的电子助剂加速光生电子的传输,进而提高TiO_2的产氢性能。但是,在光催化反应中,除了光生电子的快速转移外,石墨烯表面的界面产氢反应也非常重要。因此,有必要进一步优化石墨烯的微观结构(功能化石墨烯),以提高石墨烯基TiO_2光催化剂的产氢性能。通常,石墨烯的功能化是一个可以在石墨烯表面上引入产氢活性位点的有效策略。与非共价功能化(例如在石墨烯表面上加载Pt,MoSx和CoSx)相比,石墨烯的共价功能化可以通过化学反应将产氢活性位点与石墨烯表面的官能团相结合,并形成强相互作用,有利于界面的产氢反应。本文将开环和酯化反应制备的羧基功能化石墨烯(rGO-COOH)成功地通过超声辅助自组装法修饰TiO_2得到高活性的TiO_2/rGO-COOH光催化剂。傅立叶变换红外(FTIR)光谱显著增强的―COOH官能团特征峰、X射线光电子能谱(XPS)中的峰面积变化和热重(TG)曲线的质量变化证实了GO向rGOCOOH的成功转变。X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、XPS和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)等一系列表征可证明TiO_2/rGO-COOH光催化剂的成功合成。光催化产氢测试结果表明TiO_2/rGO-COOH样品表现出较高的产氢活性(254.2μmol·h~(-1)·g~(-1)·),分别是TiO_2/GO和TiO_2的2.06和4.48倍。光催化活性提高可归因于羧基功能化石墨烯中具有优异亲核性的羧基可以富集氢离子,并作为有效的产氢活性位点,显著地提高TiO_2的界面产氢反应速率。这项研究为我们在光催化产氢领域中开发高活性石墨烯负载的光催化剂提供了新的思路。     

烷基链工程对两亲有机半导体热力学性能影响的研究（英文）

由于特殊的分子结构,两亲功能分子具有易加工、低成本和高性能等优势,因而广泛应用于功能薄膜材料制备和细胞膜相关的仿生学研究中。于是课题基于侧链工程,设计并合成了一类功能两亲分子Cn PA-BTBT (n=3–11),分子使用不同长度烷基链连接疏水的半导体骨架和亲水的极性功能基团。使用基于示差扫描量热法的热力学研究分析不同长度烷基链的体积效应、奇偶性、柔性和其它烷基链特性对材料整体性能影响,并最终根据热力学测试结果,提出了一个三态分子模型。此工作为功能有机半导体材料设计、合成、优化以及目标性能材料的筛选提供了实验依据。     

镥配合物的绝热量热法测试和热力学函数（英文）

本文合成了Lu(NO3)3(C2H5O2N)4·H2O,用红外和元素分析对其进行了表征。用高精度全自动绝热量热仪,测定了该配合物在80~382 K温区的热容,利用实验热容数据,根据热容与焓、熵的热力学关系,求出了配合物在85~350 K温区内每隔5K相对于298.15K的标准热力学函数[HT-H298.15]和[ST-S298.15]。在80~350 K温度区间内,配合物的热容随温度升高而增大,没有相转移点和热力学吸收峰的出现,该配合物在此温度区间内是稳定存在的。     

ZIF-9（Co）衍生物磷化钴复合CeVO4协同高效产氢性能（英文）

众所周知,太阳能是一种清洁,可持续的能源.如何更有效地利用太阳能来解决人类面临的能源和环境问题已成为近几十年来科研工作者们的研究热点.半导体光催化技术被认为是人工光合作用的主要发现.光催化技术是解决日益严重的能源短缺和环境污染问题的有效途径,越来越受到人们的关注.氢作为理想的清洁能源,具有燃烧价值高,无污染的优点.光催化制氢技术的应用是最具发展性的制氢方法之一.因此,有效光催化剂的设计和开发显得十分重要.由于光催化析氢反应(HER)主要是半反应,因此必须引入牺牲试剂.同时,光敏剂的存在加速了光催化剂对光的吸收.在这种情况下研究光催化材料的结构和性质之间的关系至关重要,它能指导人们开发低成本,高稳定性,高活性的析氢光催化剂.本文首次成功地合成了以ZIF-9(Co-MOFs)作为前驱体的CoP纳米粒子,并通过简单的化学沉淀法制备了CeVO4光催化剂.深入研究了CoP,CeVO4及其复合催化剂的光催化制氢性能.发现CoP/CeVO4复合催化剂在染料敏化条件下表现出优异的光催化活性.当CoP和CeVO4结合质量比为1:1时,所得样品V1C1的复合光催化活性对于析氢最佳,在5 h内氢产生量达到444.6μmol.由于CeVO4和CoP偶联是一步完成.CeVO4牢固地粘附在CoP颗粒的表面上,形成“小点”到“大点”异质结.XRD,XPS,SEM,EDX和TEM的结果显示,CoP和CeVO4纳米颗粒的形成和复合物的结构.基于对Mott-Schottky曲线,UV-vis漫射光谱,光电流-时间曲线,Tafel曲线,奈奎斯特曲线,线性伏安曲线和稳态/瞬态荧光测量结果表明,CoP/CeVO4高效析氢的原因是CoP和CeVO4复合后存在肖特基势垒,导致能带发生弯曲,并且CoP与CeVO4之间异质结所形成的内建电场能加速电荷转移.此外,CoP和CeVO4之间独特的协同效应为彼此提供了新的析氢活性中心.提高了载流子分离效率,降低了光生载流子复合率.因此,CoP/CeVO4复合催化剂具有优异的光催化析氢活性.本文为过渡金属磷化物光催化剂的电子结构和载流子行为的调控提供了新的策略.     

作者索引（英文）

正~~     

作者聚焦（英文）

<正>Li Ming（李明）Prof. Li is a tenured professor in the School of Materials Science and Engineering at Shanghai Jiao Tong University, and the founder of the Institute of Electronics Materials and Technology. He received his Ph D degree from Kyushu Institute of Technology (Japan) in 1998. He then worked in a Japanese manufacturing company Mitsui High-Tec Inc. for many years. Currently, his research interest mainly focused 3D packaging materials and technology (lead-free solder, interconnection...