含双重动态共价键的松香基环氧类玻璃高分子的制备与性能

以天然松香衍生物为刚性环氧单体, 3,3’-二硫代二丙酸(DTDPA)为交联剂,通过环氧-羧基酯化反应固化,制备了含双重动态二硫键和酯键的生物松香基环氧类玻璃高分子网络.利用红外光谱和拉曼光谱对所得聚合物网络材料的结构进行了表征.结果表明,合成了含双重动态二硫键和酯键的松香基环氧高分子网络.对所有松香基环氧高分子网络进行了热机械性能、力学性能、热稳定性和应力松弛测试.结果表明,松香基环氧高分子网络具有高的热稳定性和力学性能,以及相对较快的应力松弛能力.此外,研究了交联剂添加量对所得松香基环氧高分子网络的自修复和再加工能力的影响.结果表明, DTDPA的羧基与松香环氧单体的环氧基摩尔比为100∶100的类玻璃(RE-100)网络具有最优的自修复和再加工性能.因为RE-100网络内部拥有最多的动态二硫键和酯键,在受到热刺激后,充足的动态二硫键和酯键发生可逆交换,促使网络快速重排,从而获得优异的自修复和再加工性能.     

过渡金属硫化物相关电催化剂的设计与应用研究（英文）

自从国际社会提出“碳达峰、碳中和”目标以来,人们越来越意识到节约资源、保护环境、开发新能源的必要性.氢能(H₂)作为最具竞争力的清洁能源之一,引起了研究人员的广泛关注.电化学全解水被认为是一种利用风能和太阳能产生氢气的有效技术,其主要由两个半反应组成:析氧反应(OER)和析氢反应(HER).然而,在实际工业化生产过程中阳极反应动力学OER慢,能量转换效率低,阴极反应稳定性差,导致经济效益不理想,因此,急需开发和探索耐久高效的电催化剂.过渡金属硫化物因具有独特的结构特征、丰富的活性位点和可调控的电子性质和组成,而被广泛用于电化学全解水制氢.本文综述了过渡金属硫化物的合成方法,一般包括:水热(溶剂热)法、电化学沉积法、液相剥离法、化学气相沉积法和球磨法,并概述了不同方法的基本概念、合成步骤以及优缺点.总结了近年用于电催化领域中典型单一硫化物(包括MoS₂,WS₂,Co₃S₄,Ni₃S₂等)材料的合成方法和机理,明确了S元素在整个电催化过程...     

燃料电池金属间Pt-M合金氧还原催化剂的设计原理及合成方法（英文）

开发用于氧还原反应(ORR)的高性能Pt-M (M=过渡金属)金属间合金催化剂是实现质子交换膜燃料电池(PEMFC)大规模应用的关键.因此迫切需要明确设计和制备具有高ORR活性和稳定性的金属间Pt-M催化剂的一般规则.本文首先概述了无序-有序相变的热力学和动力学基本原理,然后介绍了本课题组在合成L1₀有序结构的Pt-M金属间纳米晶(i NC)方面的研究结果,进一步阐述了提高L1₀-Pt-M燃料电池ORR催化剂的活性和稳定性的有效策略.关于铂基金属间纳米晶的合成,本课题组基于高温相变扩散动力学发展了空位介导原子扩散的方法用于合成全有序铂基金属间纳米晶.铂基金属间纳米晶通常是通过高温退火制得,但该过程中原子的快速扩散会加剧奥斯特瓦尔德熟化和材料烧结,进而导致催化剂活性下降.对纳米晶进行包覆或者限域虽然能够在一定程度上降低高温退火过程中的颗粒团聚,但是原子扩散受限也导致难以获得完全有序的纳米晶.空位扩散是金属纳米晶有序转变过程中的主要扩散过程,可以在退火前驱体中构建Pt/MO_x界面.本课题组发展了空位介导原子扩散促进铂基合金有...     

结合高分辨率X射线光电子能谱和拉曼散射研究GexGa8S92-x玻璃结构

本文在固定Ga原子含量为8%的情况下,结合高分辨率X射线光电子能谱和拉曼散射光谱对硫系玻璃Ge_xGa₈S_92-x(x=24%,26.67%,29.6%,32%和36%)的结构进行了研究.通过分析玻璃结构中各单元结构的演变情况,发现玻璃内部网络结构主要为S原子桥接GeS₄和GaS₄四面体结构.随着Ge含量的逐渐增大,S链状或环状结构单元迅速减少,并消失于Ge_26.67Ga₈S_65.33玻璃组分中;而类乙烷结构S₃Ge-GeS₃中的Ge—Ge同极键和S3Ge/Ga-Ga/GeS3结构中的M—M (Ge—Ge,Ga—Ga或Ge—Ga)同极键同时出现于Ge_29.6Ga₈S_62.4玻璃中,并且其结构数量随着Ge含量的增大而逐渐增加.由此可以判定,首先,在硫系玻璃Ge_xGa₈     

Tm3+/Yb3+共掺含LaF3纳米晶锗酸盐微晶玻璃的上转换发光及其温度传感特性

通过传统的熔融淬火技术以及后续热处理法制备了Tm³⁺/Yb³⁺共掺含LaF₃纳米晶锗酸盐微晶玻璃。通过DTA和XRD研究其热性质和LaF₃纳米晶的可控析出。通过透过光谱和上转换发光光谱研究了玻璃的光学性能。利用荧光强度比(FIR)技术研究了微晶玻璃样品在980 nm激光激发下的上转换发光光谱与温度的依赖关系。研究发现,该微晶玻璃样品在313～573 K温度范围内的最大绝对灵敏度S_a和最大相对灵敏度S_r分别为2.6×10^-4K^-1(573 K)和2.3×10^-2K^-1(313 K)。结果表明,Tm³⁺/Yb³⁺共掺含LaF₃纳米晶锗酸盐微晶玻璃在温度传感领域具有潜在的应用前景。     

双波长泵浦含有Er^(3+)∶NaYF_(4)纳米晶氟氧化物微晶玻璃的上转换发光性能EI北大核心CSCD

高效的光调制能够显著提高光转换效率和调节光响应速率,在光电子学领域中表现出巨大的应用潜力。然而,光子之间的弱相互作用对操纵光子‐光子相互作用造成了巨大的障碍。本文采用850 nm和1550 nm激光同时激发含有Er^(3+)∶NaYF_(4)纳米晶体的氧氟化物微晶玻璃,可以实现绿色上转换荧光的快‐慢光调制。与两束单波长激发的发光强度之和相比,双波长同时激发的绿色上转换发光强度明显提高了一个数量级。值得注意的是,绿色上转换发光快‐慢响应速率依赖于双波长激发的泵浦策略,显示出高达4倍的快‐慢响应差异。研究表明,双波长激发绿色上转换发光的快‐慢光调制在新型的全光开关中具有广阔的应用前景。     

铂活性位空间结构调控氧还原机理的理论研究

氧还原反应(ORR)的两个主要中间物种(^*OH和^*OOH)吸附强度不同且又存在线性比例关系,导致对^*OH和^*OOH吸附强度调节的顾此失彼,即使在最好的Pt催化剂上, ORR理论过电位约有0.45 V,^*OH脱附为决速步(PDS).本工作构建了具有三维空间结构的多低指数晶面Pt(100)-(110)-(111)模型,多晶面交错形成的凹凸结构上,^*OH和^*OOH的吸附不再有线性比例关系,达到同步优化^*OH和^*OOH吸附强度,进而实现降低固有过电位的目的.密度泛函理论计算结果表明, Pt(111)-(100)晶面交错的“凹点”因配位不饱和度最小,对中间物种的调节最强,吸附最弱;同时还可平衡^*OOH与^*OH吸附强度,使^*O的质子化成为联合机理的PDS;晶面交错形成的“平点-凹点”双活性位,可催化解离机理的进行,过电位可降低至0.27V...     

“九死还魂”海藻糖

海藻糖在科学界享有“生命之糖”的美称。本文以拟人手法塑造了一个聪慧、有担当的海藻糖形象。介绍了海藻糖的结构,通过一系列小故事讲述海藻糖的独特性质及生物学功能,并进一步从有机化学的角度剖析了结构与性能之间的关系。     

Cu/CeO2上可见光辅助热催化合成NH3:H2O存在下NO通过CO还原的途径(英文)

NH₃不仅是关键的工业化学原料,而且是未来可再生能源的无碳燃料和可运输的载体.目前,工业合成NH₃仍然以传统的Haber-Bosch反应为主,需要300-500°C的高温和20-30 MPa的压力.为克服这些缺点,研究者设计了NO-CO-H₂O反应体系.在该反应中,通过有毒气体CO在H₂O存在的条件下将NO还原成NH₃,这是一种近乎理想的生产NH₃的方法.目前,已经报道了Pt/Al₂O₃在NO-CO-H₂O反应中具有较高的NH₃选择性,但反应温度(400°C)仍然较高,不利于实际应用.因此,在低温条件下引入光照,通过光辅助热催化NO-CO-H₂O反应来获得NH₃产品,是一种极具发展潜力的方法.研究人员通过密度泛函理论(DFT)研究发现, Cu在NO还原反应中具有很高的活性和NH₃选择性,且Cu在水煤气(C...     

7×1中红外光纤合束器的设计、制备与性能

中红外光纤合束器可将多个低功率的中红外激光器进行合束,从而实现较高的功率输出。本工作研制了一种7×1硫系玻璃光纤合束器(未熔接输出光纤),评估了其中红外传输特性。该光纤合束器由As₄₀S₆₀/As₃₈S₆₂光纤组束熔融拉锥而成,初始光纤的纤芯直径和包层直径分别为200μm和250μm,数值孔径为0.38～0.35(@2～6μm),拉锥比例R为3和4,锥形过渡区长度为2 cm。测试结果表明：当R=3时,制备的光纤合束器在3μm和4.6μm波长的端口传输效率分别为>90%和>87%;当R=4时,制备的光纤合束器在3μm和4.6μm波长的端口传输效率分别为>88%和>85%;光纤合束器输出端的光纤单丝之间未发生明显串扰。