一道数学竞赛题的讨论

对浙江省大学生数学竞赛题的一道试题从试题结论的推广及新的结论等方面进行了讨论.     

介孔碳材料抑制锂电池负极枝晶生长

为了解决锂电池负极表面锂枝晶生长带来的性能衰退和安全问题。 以沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)为前驱体制得介孔碳材料(MCM),用于金属锂负极表面改性。 X射线粉末衍射(XRD)和拉曼光谱表明,退火制得的MCM具有一定的石墨化程度,N₂气吸脱附测试(BET)证明MCM具有典型的介孔特征。 对比不同温度退火样品的XRD、拉曼光谱和BET测试结果,确定900 ℃为最佳退火温度。 优化的MCM作为表面改性剂对金属锂负极进行改性研究。 电池充放电循环后,负极样品的XRD和扫描电子显微镜(SEM)测试表明,MCM能够通过均衡锂负极表面的电荷分布抑制金属锂的取向沉积和锂枝晶的生长。 本研究为制备抑制锂电池负极枝晶生长表面改性剂提供了一种简便而有效的合成方法,有利于锂电池循环寿命的延长和安全性能的提高。     

基于有序介孔碳的氯离子选择性电极的制备及其在手持传感系统中的应用

以有序介孔碳(OMC)球为离子-电子转换层,制备了固态氯离子选择性电极,构建了基于离子敏感的场效应晶体管(ISFET)的手持式传感系统,用于检测人体血清中的氯离子。优化了OMC前驱体的碳化温度,探究了OMC形貌结构对电极传感性能的影响;电极柔性化制备后考察了其在手持系统中对氯离子的检测效果。结果表明,最优条件下,电极在5.12×10^-4~1.02 mol/L的浓度范围呈现线性响应,响应斜率为60 mV/decade。该柔性电极在手持传感系统中展现出高灵敏度和重现性,可用于人体血清样品中氯离子的检测,其回收率为96.3%~104.9%。     

介孔SiO_2-TiO_2无机毛细管开管柱的制备及氨基酸混合物的分离

采用溶胶-凝胶法制备了SiO2/TiO2混溶胶。把溶胶抽入柱中,通过溶剂热反应和高温焙烧制得无机杂化毛细管电色谱开管柱。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、N2吸附-脱附(BET)对开管柱的结构形貌、成分和孔径分布进行了表征。以三种混合氨基酸作为分析物,获得了较好分离。     

Preparation of SiO2-TiO2 mesoporous inorganic hybrid capillary open tubular column and the separation for amino acid mixtures

采用溶胶-凝胶法制备了SiO2/TiO2混溶胶.把溶胶抽入柱中,通过溶剂热反应和高温焙烧制得无机杂化毛细管电色谱开管柱.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、N2吸附-脱附(BET)对开管柱的结构形貌、成分和孔径分布进行了表征.以三种混合氨基酸作为分析物,获得了较好分离.     

Al-MCM-41 负载离子液体双酸位催化剂及制备生物柴油

采用不同硅铝比的MCM-41负载离子液体,制备得到一系列负载型双酸位催化剂,并用XRD、FTIR、N₂-吸脱附、热重分析及TEM对其进行表征,以大豆油与甲醇的酯交换反应为探针实验考察了其催化活性.结果表明,离子液体成功固载于介孔分子筛并能保持其介孔结构,且在酯交换反应中表现出良好的反应活性.在ILs负载量为30%,醇油物质的量的比为36:1,140 ℃下反应5 h,生物柴油收率在90%以上;而分子筛中Al的引入为活性组分离子液体构建了有益的酸环境,促进了其催化活性的提高;与均相离子液体相比,负载型催化剂又能明显提高生物柴油的收率,且回收利用4次后,生物柴油收率仍接近88%.     

加热方式及原料配比对介孔CeO2结构及其光催化性能的影响

以P123（聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物）为模板剂,Ce（NO₃）₃为反应原料,通过考察加热方式、加热温度、原料配比等因素,合成了结构性能较好、表面羟基含量较高的介孔CeO₂材料。利用XRD,N₂吸附-脱附,TEM,Raman,FT-IR等技术对合成样品的结构性能进行了表征,结果表明,当P123与Ce（NO₃）₃物质的量之比为1：10,在110℃水热下合成的CeO₂结构性能最好。以酸性橙7（AO7）为探针分子,对合成介孔CeO₂的光催化性能进行评价。光催化结果证明,由于表面羟基含量较高、介孔及氧缺位的形成,所合成结构性能较好的CeO₂,利用可见光可彻底催化降解溶液中的AO7。     

巨介电CCTO及CCTO/聚合物研究

具有类钙钛矿结构的钛酸铜钙CaCu3Ti4O12(CCTO)介电陶瓷材料以其巨介电特性、介电常数的温度和频率稳定性及非线性等特性在材料研究领域和实际应用中受到广泛关注。本文比较了CCTO各种巨介电理论和模型,详述了目前能够较合理地解释CCTO巨介电特性的内部阻挡层电容模型(IBLC)。综述了制备方法、制备条件及改性方法对CCTO介电性能的影响。离子掺杂是降低CCTO介电损耗常用的方法之一,掺杂效果受掺杂离子半径、离子价态等多种因素的影响。将陶瓷粉体与聚合物进行复合形成0-3型复合材料是目前制备综合性能良好的介电材料的有效方法,对CCTO/聚合物复合材料的研究进展进行了评述。最后,展望了CCTO陶瓷材料的发展前景。     

介孔碳/硫复合材料与室温钠硫电池

通过熔融扩散法合成了一系列不同含硫量的有序介孔碳(CMK-3)/硫复合材料(C x Sy).使用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、比表面积测定仪(BET)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)分析、表征和观察样品.将复合材料组装成钠硫电池,室温下测试电化学性能.循环伏安(CV)曲线结果表明,室温钠硫电池在1.61 V处有一个还原峰,对应于Na2Sx(x=2~5)的形成;在1.82 V和1.95 V分别有一个氧化峰,对应于Na2Sx(x=2~5)的分解.50%(by mass,下同)硫含量(C1S1)电极0.05C(1C=558 mA·g-1)倍率首周放电容量500 mAh·g-1,50周期循环比容量为305.6 mAh·g-1.交流阻抗数据拟合计算其表观活化能为21.83 kJ·mol-1.本研究可为室温钠硫电池多孔电极材料的研究提供一定的指导作用.     

介孔Co-Al2O3催化剂上甲烷部分氧化制合成气

采用一锅法制备了介孔Co-Al2O3催化剂,并首次用于甲烷部分氧化制合成气反应. 结果表明,与普通浸渍法相比,一锅法制备的Co-Al2O3催化剂表现出更为优异的催化性能. 合成的介孔Co-Al2O3催化剂具有大的比表面积和孔体积,以及规整有序的六方介孔孔道,Co物种高度分散,从而导致还原后高的金属分散度,而介孔孔道对金属纳米颗粒的约束作用可有效增强金属的抗烧结能力.