A Diffusion‐‐Reaction Competition Mechanism to Tailor Lithium Deposition for Lithium‐Metal Batteries

Lithium metal is recognized as one of the most promising anode materials owing to its ultrahigh theoretical specific capacity and low electrochemical potential. Nonetheless, dendritic Li growth has dramatically hindered the practical applications of Li metal anodes. Realizing spherical Li deposition is an effective approach to avoid Li dendrite growth, but the mechanism of spherical deposition is unknown. Herein, a diffusion‐reaction competition mechanism is proposed to reveal the rationale of different Li deposition morphologies. By controlling the rate‐determining step (diffusion or reaction) of Li deposition, various Li deposition scenarios are realized, in which the diffusion‐controlled process tends to lead to dendritic Li deposition while the reaction‐controlled process leads to spherical Li deposition. This study sheds fresh light on the dendrite‐free Li metal anode and guides to achieve safe batteries to benefit future wireless and fossil‐fuel‐free world.     

Enhancing the Hydrogen Evolution Reaction Activity of Platinum Electrodes in Alkaline Media Using Nickel–Iron Clusters

Herein, we demonstrate an easy way to improve the hydrogen evolution reaction (HER) activity of Pt electrodes in alkaline media by introducing Ni–Fe clusters. As a result, the overpotential needed to achieve a current density of 10 mA cm^?2 in H₂‐saturated 0.1 m KOH is reduced for the model single‐crystal electrodes down to about 70 mV. To our knowledge, these modified electrodes outperform any other reported electrocatalysts tested under similar conditions. Moreover, the influence of 1) Ni to Fe ratio, 2) cluster coverage, and 3) the nature of the alkali‐metal cations present in the electrolyte on the HER activity has been investigated. The observed catalytic performance likely originates from both the improved water dissociation at the Ni–Fe clusters and the subsequent optimal hydrogen adsorption and recombination at Pt atoms present at the Ni–Fe/Pt boundary.     

Lithium Bonds in Lithium Batteries

Lithium bonds are analogous to hydrogen bonds and are therefore expected to exhibit similar characteristics and functions. Additionally, the metallic nature and large atomic radius of Li bestow the Li bond with special features. As one of the most important applications of the element, Li batteries afford emerging opportunities for the exploration of Li bond chemistry. Herein, the historical development and concept of the Li bond are reviewed, in addition to the application of Li bonds in Li batteries. In this way, a comprehensive understanding of the Li bond in Li batteries and an outlook on its future developments is presented.     

钼酸根阴离子在增强聚苯胺包覆的镍钴层状氢氧化物的电容和析氧行为中的关键作用

理论容量大且过电位低的层状氢氧化物(LDHs)是极有前景的超级电容电池和析氧反应的电极材料;然而,体相LDHs的低电导率和活性位点不足增加了电极的内阻,降低了电极容量和产氧效率.本文采用两步法制备了聚苯胺包覆的MoO42?插层的镍钴层状双金属氢氧化物复合电极(M-LDH@PANI).随着LDH中MoO42?含量的增加,针状的LDH微球逐渐演化为具有较高比表面积的片状M-LDH微球,这为整个电极提供了更多的电化学位点.此外,非晶态的聚苯胺包覆提高了复合电极的电导率.在引入适量MoO42?插层离子时,M-LDH@PANI表现出显著强化的储能和催化性能.所获得的M-LDH@PANI-0.5在析氧反应中表现出优越的电催化活性(10 mA cm?2时的过电位为266 mV),作为超级电容电池电极则具有864.8 C g?1的高容量.采用M-LDH@PANI-0.5作为正极及以活性炭作为负极组装的超级电容电池在功率密度为8,300.0 W kg?1时能量密度为44.6 Wh kg?1,且具有优异的循环稳定性(10000次循环后保留83.9％的初始容量).本文为LDH基材料的阴离子插层改性增强材料性能的机理提供了一个非传统的解释.在上述研究基础上,采用射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和比表面积测试(BET)等手段对样品进行了深入表征.XRD结果表明,MoO42?插层的LDH材料的层间晶面(003)的峰随着MoO42?含量的增加而逐渐消失,这是由于晶面间距越大越容易受到晶粒细化的影响,间距大的晶格更容易受到破坏,导致晶格的展宽和弱化,从而间接证明MoO42?的成功插层.SEM、HRTEM和BET测试结果表明,MoO42?的含量对材料的形貌和比表面积具有重大影响.利用XPS对样品的价态进行了研究,发现随着MoO42?含量的增加,Co和Ni的价态没有明显变化.电化学测试结果表明,电极的储能和催化性能随MoO42?含量的增加而先增加后减小.利用理论计算分析了MoO42?在LDH中的插层行为,发现少量的MoO42?有利于扩大LDH的层间间距,而过量的MoO42?则会与LDH的H原子结合,从而与电解液中的OH?竞争,导致复合电极的电化学性能下降.此外,MoO42?插层的片状微球能有效调节材料的去质子化能,大大加速电极表面的氧化还原反应.因此,MoO42?插层能够显著强化LDH基材料的超级电容电池电极和OER催化剂电化学性能.     

酶消解-单颗粒电感耦合等离子质谱法测定农产品中纳米铂颗粒

铂纳米颗粒在汽车行业中被广泛用作汽车尾气催化剂。随着铂纳米颗粒在工业生产中的广泛应用,它在环境中广泛分布并可能从植物累积进入食物链中。因此,建立一种在农产品中的定量分析方法是至关重要的。以酶消解的前处理方法结合单颗粒-电感耦合等离子体质谱法(Single particle ICP-MS,SP-ICP-MS)测定农产品中纳米铂颗粒(PtNPs)粒径分布及颗粒数量浓度。通过优化前处理提取条件,当Macerozyme R-10酶为10 mg、柠檬酸缓冲溶液浓度为5 mmol/L、提取时间36 h时,农产品中PtNPs提取效果较高。PtNPs粒径检出限为20 nm,颗粒浓度检出限为5×10⁵ particle/L,铂颗粒浓度回收率在(81±3)%~(91±4)%,加标后平均粒径(41±3)~(47±2)nm,与50 nm PtNPs标准溶液粒径接近。方法操作简单、检出限低、准确度高,适用于农产品中PtNPs定量分析,为客观评价农产品铂纳米毒性效应提供可靠的分析技术。     

新工科背景下高分子材料类人才创新创业能力培养的改革与实践

近年来随着双一流建设的不断发展,高校更加注重对大学生创新创业能力的培养.本文基于新工科建设和工程教育专业认证的要求,以四川大学高分子材料与工程专业为例,通过构建分阶段分层次的培养步骤、全面实施"一条龙、全过程"本科生导师制、打造"本研协同"的专业培养模式以及加强实践能力培养,论述了高分子材料与工程专业学生创新创业能力的...     

二甲双胍化学反应性的密度泛函理论研究及实验研究

二甲双胍(MET)是一个非常优良的降血糖药,一直是治疗II型糖尿病(T2DM)的首选药物,但其脂溶性较差,也存在引起胃肠道不适等副作用,对其结构修饰和衍生化,特别是将其研制成前药(Prodrug)具有一定的临床意义。为了探明二甲双胍化学反应的性能特点,本文基于密度泛函理论（DFT）开展了二甲双胍的化学内禀性质研究,包括各种可能互变异构体的单点能和量子化学反应性指数。此外,还对各异构体互变过程的过渡态以及它们的反应路径进行了研究。在此基础上,本文还对二甲双胍与亲电试剂的化学反应机理进行了初探,并用化学合成反应来验证,从而让我们能够从理论上弄清楚二甲双胍化学反应的特殊性质。     

高分子聚合物/有机物复合型高温缓凝剂的构建及其性能研究

通过水溶液聚合法合成高分子聚合物缓凝剂PID-1,采用红外光谱、热重分析及扫描电镜分析了PID-1的化学结构、热稳定性及微观结构,并基于低场核磁工作分析测试技术及扫描电镜等对其缓凝性能进行了分析。辅以具有缓凝性能的有机物PN构建高分子聚合物/有机物复合型高温缓凝剂PID-2,就其缓凝作用、稠化性能、温度及加量敏感性等进行了探讨,并结合孔隙度演变、水化产物类型及含量揭示了复合型高温缓凝剂PID-2影响水泥浆体系早期抗压强度发育的内在机理。      

一种检测CO32-比率荧光探针的合成及其在细胞成像中的应用

本文设计开发了一种以2,6-二甲酰基对甲苯酚为母体的新型荧光探针HMI,可用于高效识别EtOH-H₂O (8/2, v/v, HEPES 10 mM, pH =7.4)体系中的CO_3^2-。HMI在660 nm处显示发射带,加入CO_3^2-后,在600 nm的等吸收点激发时,原来在660 nm处的荧光淬灭,而以540 nm为中心的新发射带荧光显着增加,为比率型荧光探针。HMI对CO_3^2-表现出高选择性且具有较强的抗干扰能力。此外,荧光探针HMI对CO_3^2-荧光响应的检测限较低,可达到3.938×10^_-6 M。更具有意义的是,HMI探针对CO_3^2-的检测能够在实际水样中起到很好的应用,而且细胞成像研究表明,HMI可用于活体MCF-7细胞中CO_3^2-的成像。