分散溶剂对PEMFC催化层中超薄Nafion离聚物质子传导的影响

质子交换膜燃料电池(PEMFC)商业化应用的瓶颈仍然是贵金属催化剂导致的成本问题。然而,目前对于催化层中纳米尺度全氟磺酸离聚物(以Nafion为代表)薄膜中质子传导的问题研究不足,无法完善三相界面的成型规律,进而指导催化层设计。在催化层浆料制备过程中,分散溶剂对Nafion的分散形态有直接影响,可能对催化层成型后附着在催化剂颗粒表面Nafion薄膜的微观结构有潜在影响,进而影响Nafion薄膜的质子传导能力。因此,在本文中利用分子自组装技术模拟催化层离聚物薄膜的聚集过程,于模型基底上制备厚度精确可控的纳米尺度Nafion薄膜,并通过微观测试表征技术探索并建立纳米尺度Nafion离聚物的微观结构模型,阐明分散溶剂对Nafion薄膜微观结构及质子传导的影响。研究发现Nafion薄膜在纳米尺度下的质子电导率比体相膜的质子电导率低一个数量级,使用介电常数较小的醇类溶剂可以使Nafion薄膜形成更有利于质子传导的微观结构,使Nafion薄膜的质子电导率得到提高。相关研究结果为优化PEMFC催化层结构,改善PEMFC催化层中质子传导问题提供给了依据。     

原位拉曼光谱与X射线吸收光谱研究能源转换电催化反应

近年来,水分解、氧气/二氧化碳还原等电化学能源转换技术为解决全球能源短缺及环境问题提供了新的思路和方向.然而,对这些能源转换技术的反应机理及其催化剂的活性位点目前仍缺乏深刻的认识和理解,这限制了高效、稳定催化剂的开发,以致阻碍该类电化学技术的进一步发展.原位光谱技术的快速发展为解决上述问题提供了坚实的基础,其中拉曼光谱...     

热稳定单原子催化剂的理性构筑:从原子级结构到实际应用

80%以上的工业生产过程涉及催化,如化工生产、能源转换、制药和废物处理等等.催化剂的使用显著提高了生产效率,降低了生产成本,为国民经济、地球环境和人类文明的可持续发展做出了很大贡献.为了满足日益增长的生产需求和最大的经济效益,开发高效、稳定、低成本的新型催化剂已成为当务之急.金属中心负载在载体上的负载型金属催化剂因其较好的催化活性和相对较低的金属用量而受到广泛关注.研究发现,负载型结构可增强传热和传质并增加活性金属中心的分散度,从而影响催化性能.此外,负载金属的颗粒尺寸对催化剂的性能有很大影响.迄今为止,科学家们一直在通过减小金属颗粒尺寸和提高原子利用效率来提高催化剂的活性.原子级尺寸的颗粒通常表现出与大尺寸颗粒显着不同的物理和化学性质,而当活性位点的尺寸缩小到单个原子时,单原子催化剂的概念应运而生.对于单原子催化剂,金属原子中心通过配位被载体中的缺陷锚定,从而调整金属原子的电子云分布.这种配位调整使得单原子催化剂拥有与传统催化剂不同的性能.作为催化领域的新前沿,单原子催化剂已经在许多催化反应中表现出前所未有的活性和选择性.然而,许多报道的单原子催化剂在高温环境或长期催化应用中容易受到奥斯特瓦尔德熟化过程的影响,从而导致催化剂烧结和失活.而烧结的原因在于金属原子和载体之间较弱的相互作用.失活催化剂的再生和回收将大大增加工业生产的时间和经济成本.因此,开发具有优异热稳定性的单原子催化剂以满足工业需求是十分必要的.本综述首先总结了近年来关于热稳定型单原子催化剂合成方法的基础研究,并从原子尺度上分析了这些方法所构建的金属中心的结构形态和配位环境.此外,结合近些年的研究中新的表征技术与理论计算手段解释了热稳定性的来源.重点讨论了热稳定单原子催化剂的实际催化应用.分析了热稳定单原子催化剂在热催化应用中的独特作用机理、并尝试为确定催化过程中真正的活性中心以及通过原子级调控手段进行高活性热稳定单原子催化剂的合成提供理论指导.最后总结了热稳定单原子催化剂发展的主要问题,并简要分析了单原子催化领域的研究挑战和发展前景.     

实时磁性测试深入理解锂离子电池中的过渡金属催化作用

催化剂由于具有降低电化学过电位和改善动力学条件的能力,在各种储能器件中起着至关重要的作用.在锂离子电池中,首圈放电过程中形成的固体电解质界面膜,通常被认为是一旦形成就稳定不分解的.而在过渡金属的催化下,这种电解质分解衍生的聚合物凝胶状膜(PGF)能可逆地形成和分解.这种过渡金属催化机制可以进行催化储锂,即形成的PGF具...     

多学科交叉融合工程人才培养模式探索与实践——以非织造材料与工程专业为例

多学科交叉融合工程专业人才培养是当前高等教育人才产出的重要发展方向,如何做好学科交叉工程人才培养是当前工科专业建设发展面临的重要问题.非织造材料与工程专业是为满足国家产业用纺织品人才需求而设立的工科专业,具有高分子材料、化学、机械、纺织等多学科交叉且实践性较强的特点.本文从培养方案、课程体系、师资队伍、教学方法和人才培...     

光交联交替层状自组装(LBL)抗菌膜的制备及其性能研究

针对静电超分子作用的交替层状自组装(LBL)膜稳定性差、易分解和难以实现应用的问题,设计合成了一种光交联型抗菌LBL多层膜.该LBL多层膜由修饰有光敏邻硝基苄醇分子的透明质酸(HANB)与季铵化的壳聚糖(ACS)通过静电作用在基片上交替沉积而成.光照后,HANB上的邻硝基苄醇分子产生活性醛基,与邻近壳聚糖上的氨基发生亚...     

基于实时无标记技术研究流式分选后细胞活性的检测方法

利用流式细胞法、细胞计数试剂盒（CCK-8）法、实时细胞功能分析（RTCA）法分别检测分选前后细胞的活性,综合比较了3种方法的检测原理、操作特点等。结果显示,流式细胞法测得的分选后细胞凋亡率为（3.85 ± 0.008）%,分选前细胞凋亡率为（14.09 ± 0.021）%,分选后细胞凋亡率低于分选前,具有统计学差异（P < 0.05）;分选前后的活细胞比例显示,分选后活细胞比例高于分选前,具有显著性统计学差异（P < 0.001）。CCK-8法测得的分选后细胞活性高于分选前,具有显著性统计学差异（P < 0.001）;RTCA法测得的分选后细胞连续增殖活性明显高于分选前,具有极显著性统计学差异（P < 0.000 1）。结果显示,相较于CCK-8法和流式细胞法,RTCA法的细胞用量少、可回收,操作简便,无需标记,检测灵敏度高,可获得实时动态的细胞生长曲线,适合研究分选后细胞长效动态的活性变化,可为基础和临床分选后活细胞的功能研究提供检测手段。     

金属-有机框架HKUST-1膜在气体分离中研究进展※

发展高效、绿色且节能的物质分离与纯化技术具有重要意义, 气体分离更是在工业、能源、医疗及科技等领域有着广泛的应用. 传统的聚合物膜在实现高效气体分离方面还面临许多挑战, 新型分离膜材料的开发是当前研究热点和难点. 金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)材料作为一种新兴多孔配位聚合物, 由于其具有独特可设计的拓扑结构以及可调节的功能而受到科学家们的广泛关注. 为了克服粉体或块体MOFs很难被高效用于气体分离的难题, 开发可用于分离的MOFs膜材料是一项具有重要意义且具有挑战性的任务. HKUST-1作为一种代表性的MOFs材料, 由于其结构稳定且原料经济并具有多级孔径的结构, 常被用作制备成膜材料用于气体分离的研究和实际应用. 总结了近十年HKUST-1膜的制备方法及其气体分离性能的研究进展, 并对这个方向的研究提出了自己的看法和展望.     

多重短程有序准化学模型:有序原子对的对立与统一

在准化学模型框架下, 假设有序原子对同时具有可区分与不可区分的双重属性, 首先构造了双重短程有序准化学模型, 然后讨论了该模型所能满足的各类理论极限. 经总结提炼, 提出了有序原子对的对立统一理论. 基于该理论, 进一步将双重短程有序准化学模型做了一般化推广, 开发了多重短程有序准化学模型. 该模型能够有效描述二元熔体中存在多重短程有序构型时的热力学行为. 选取了至少存在两重短程有序构型的Bi-K熔体来检验模型的合理性和可靠性. 结果表明, 除配位数外, 只需4个模型参数就能合理再现该二元熔体所有的热化学数据.     

吉林大学化学本科与研究生贯通式创新型人才培养模式

吉林大学化学学院秉持立德树人的根本任务,以“厚基础、重实践、严要求”为理念,探索了改革开放后具有吉大特色的本科与研究生贯通创新型人才培养模式。以先进的教学科研理念、雄厚的师资队伍、完善的人才培养体系、优质的平台支撑为基础,培养了一大批杰出的化学家,为我国化学领域的教育事业和科学研究奠定了深厚的基础,成为培养高素质化学人才的一方沃土。