Expanded Organic Building Units for the Construction of Highly Porous Metal–Organic Frameworks

Two new organic building units that contain dicarboxylate sites for their self‐assembly with paddlewheel [Cu₂(CO₂)₄] units have been successfully developed to construct two isoreticular porous metal–organic frameworks (MOFs), ZJU‐35 and ZJU‐36, which have the same tbo topologies (Reticular Chemistry Structure Resource (RCSR) symbol) as HKUST‐1. Because the organic linkers in ZJU‐35 and ZJU‐36 are systematically enlarged, the pores in these two new porous MOFs vary from 10.8 Å in HKUST‐1 to 14.4 Å in ZJU‐35 and 16.5 Å in ZJU‐36, thus leading to their higher porosities with Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface areas of 2899 and 4014 m² g^?1 for ZJU‐35 and ZJU‐36, respectively. High‐pressure gas‐sorption isotherms indicate that both ZJU‐35 and ZJU‐36 can take up large amounts of CH₄ and CO₂, and are among the few porous MOFs with the highest volumetric storage of CH₄ under 60 bar and CO₂ under 30 bar at room temperature. Their potential for high‐pressure swing adsorption (PSA) hydrogen purification was also preliminarily examined and compared with several reported MOFs, thus indicating the potential of ZJU‐35 and ZJU‐36 for this important application. Studies show that most of the highly porous MOFs that can volumetrically take up the greatest amount of CH₄ under 60 bar and CO₂ under 30 bar at room temperature are those self‐assembled from organic tetra‐ and hexacarboxylates that contain m‐benzenedicarboxylate units with the [Cu₂(CO₂)₄] units, because this series of MOFs can have balanced porosities, suitable pores, and framework densities to optimize their volumetric gas storage. The realization of the two new organic building units for their construction of highly porous MOFs through their self‐assembly with [Cu₂(CO₂)₄] units has provided great promise for the exploration of a large number of new tetra‐ and hexacarboxylate organic linkers based on these new organic building units in which different aromatic backbones can be readily incorporated into the frameworks to tune their porosities, pore structures, and framework densities, thus targeting some even better performing MOFs for very high gas storage and efficient gas separation under high pressure and at room temperature in the near future.     

富锂正极材料Li[Li0.2Mn0.4Fe0.4]O2的表面包覆改性

用共沉淀法合成了富锂正极材料Li[Li0.2Mn0.4Fe0.4]O2,并对其表面进行Al2O3包覆。采用XRD、SEM和电化学测试等方法对样品进行表征。结果表明,与Li[Li0.2Mn0.4Fe0.4]O2相比,包覆改性后的Li[Li0.2Mn0.4Fe0.4]O2具有较好的电化学性能,其初始放电容量未明显降低,而循环寿命大大提高,4.0%Al2O3包覆处理的富锂正极材料经50次充放电循环后,容量衰减量在9%左右。     

十二烷基硫酸钠水溶液的动态表面吸附性质

利用MPTC型气泡压力张仪研究了十二烷基硫酸钠(SDS)溶液在不同NaCl 浓度下的动态表面吸附性质, 分析了离子型表面活性剂在表面吸附层和胶束中形成双电层结构产生表面电荷对动态表面扩散过程和胶束性质的影响. 结果表明, SDS在表面吸附过程中, 表面电荷的存在会产生5.5 kJ·mol^-1的吸附势垒(E_a), 显著降低十二烷基硫酸根离子(DS^-)的有效扩散系数(D_eff). 十二烷基硫酸根离子的有效扩散系数与自扩散系数(D)的比值(D_eff/D)仅为0.013, 这表明SDS与非离子型表面活性剂不同, 在吸附初期为混合动力控制吸附机制. 加入NaCl可以降低吸附势垒. 当加入不小于80 mmol·L^-1 NaCl后, E_a小于0.3 kJ·mol^-1, D_eff/D在0.8-1.2之间, 表现出与非离子型表面活性剂相同的扩散控制吸附机制. 同时, 通过分析SDS胶束溶液的动态表面张力获得了表征胶束解体速度的常数(k₂). 发现随着NaCl 浓度的增大, k₂减小, 表明SDS胶束表面电荷的存在会增加十二烷基硫酸根离子间的排斥力, 促进胶束解体.     

Pt 含量对Co@Pt/C核壳结构催化剂性能的影响

采用两步还原法制得Co@Pt/C核壳结构催化剂, 其中Co与Pt 的总质量分数为20%. 通过改变金属前驱体的用量, 制备了不同Co:Pt 原子比的Co@Pt/C 催化剂, 以20% (w) Co@Pt(1:1)/C 与20% (w) Co@Pt(1:3)/C 表示. 采用透射电镜(TEM)、光电子射线能谱分析(XPS)、循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)等方法考察了其结构与性能, 并与实验室早先制备的40% (w) Co@Pt/C 催化剂进行了比较. 自制20% Co@Pt(1:1)/C 与20% Co@Pt(1:3)/C 催化剂的金属颗粒直径约为2.2-2.3 nm, 在碳载体上分散均匀, 粒径分布范围较窄, 电化学活性比表面积(ECSA)分别为56 和60 m²·g^-1, 均超过商用催化剂20% Pt/C(E-tek) (ECSA=54 m²·g^-1). 20%Co@Pt(1:1)/C 与20% Co@Pt(1:3)/C 的半波电位相较于40% Co@Pt(1:1)/C 和40% Co@Pt(1:3)/C 均向正向移动, 表现出更好的氧还原(ORR)催化活性, 并有望降低催化剂的成本, 在质子交换膜燃料电池领域表现出良好的应用前景.     

甲硫醇在Cu(111)表面的解离吸附: 密度泛函理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法和平板模型研究了CH₃SH分子在Cu(111)表面的吸附反应.系统地计算了S原子在不同位置以不同方式吸附的一系列构型, 第一次得到未解离的CH₃SH分子在Cu(111)表面顶位上的稳定吸附构型,该构型吸附属于弱的化学吸附, 吸附能为0.39 eV. 计算同时发现在热力学上解离结构比未解离结构更加稳定. 解离的CH₃S吸附在桥位和中空位之间, 吸附能为0.75-0.77 eV. 计算分析了未解离吸附到解离吸附的两条反应路径, 最小能量路径的能垒为0.57 eV. 计算结果还表明S―H键断裂后的H原子并不是以H₂分子的形式从表面解吸附而是以与表面成键的形式存在. 通过比较S原子在独立的CH₃SH分子和吸附状态下的局域态密度, 发现S―H键断裂后S原子和表面的键合强于未断裂时S原子和表面的键合.     

NO2在Ag/Pt(110)双金属表面上的吸附和分解

利用俄歇电子能谱(AES)和程序升温脱附谱(TDS)研究了NO₂在Ag/Pt(110)双金属表面的吸附和分解.室温下NO₂ 在Ag/Pt(110)双金属表面发生解离吸附, 生成NO(ads)和O(ads)表面吸附物种. 在升温过程中NO(ads)物种发生脱附或者进一步分解. 500 K时NO₂在Ag/Pt(110)双金属表面发生解离吸附生成O(ads)表面吸附物种. Pt 向Ag传递电子, 从而削弱Pt－O键的强度, 降低O(ads)从Pt 表面的并合脱附温度. 发现能够形成具有稳定组成的Ag/Pt(110)合金结构, 其表现出与Pt(110)-(1×2)相似的解离吸附NO₂能力, 但与O(ads)的结合明显弱于Pt(110)-(1×2). 该AgPt(110)合金结构是可能的低温催化直接分解氮氧化物活性结构.     

Pd/Au(100)表面上乙烯气相氧化法合成乙酸乙烯酯催化活性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法系统地研究了Pd/Au(100)表面上乙烯气相氧化法合成乙酸乙烯酯的催化活性.对关键反应物种在该表面的吸附、共吸附性质及耦合基元反应进行了计算和讨论.乙烯在Pd/Au(100)表面上存在π-,2σ-两种稳定吸附构型,为弱化学吸附;乙酸根物种存在Pd-Au与Pd-Pd两种二位啮合(bi-dentate)构型,为强化学吸附.Pd/Au(100)表面的吸附作用使两个关键反应物种分子轨道能量靠近.共吸附构型中最高占据和最低未占据分子轨道的能级差(HOMO-LUMO-gap)随表面相邻Pd原子数目的增多而增大,表明由HOMO向LUMO分子轨道发生电子转移的能力变弱.耦合基元反应过渡态能垒的分析结果与HOMO-LUMO-gap定性分析结果一致,说明连续相邻的表面Pd原子不利于反应的进行.     

基于ARM的嵌入式超声传播时间测量装置

应用超声波检测技术进行检测时,通常需对超声波在介质中的传播时间进行精准的测量,为精准测量超声波的传播时间,设计了一套基于ARM的嵌入式超声传播时间测量装置。该装置电路运行稳定,成本低廉,采用多次测量结果取算数平均值的方法以减小随机干扰,采用参比方法放置接收探头以消减电路中电子器件的延时。通过对实验结果进行分析,得出该装置可精准测量超声波在实验试块中的传播时间且满足设计要求,分辨率可达一纳秒。     

基于双天线的高精度GPS定位测向系统及其在无人水面艇上的应用

介绍了一种基于双天线的高精度GPS定位测向系统,该系统可以实现精确定位、测向。分别从硬件和软件两个方面详细介绍了双天线GPS定位测向系统,双天线GPS系统的硬件部分主要由GPS接收机、主天线和从天线组成,GPS接收机内置OEM板和底层通信板,软件部分主要解析GPS数据处理模块的软件工作流程。通过静态实验和动态实验分析系统定位、测向的精度,实验数据表明静态实验的经度的标准偏差为0.3155米,纬度的标准偏差为0.1962米,第一次静态实验的测向标准偏差为0.0981°,第二次静态实验的测向标准偏差为0.0926°。最后,将此系统应用到无人水面艇,进行直线路径跟踪水上试验。     

Existence of pulses in excitable media with nonlocal coupling

We prove the existence of fast traveling pulse solutions in excitable media with non-local coupling. Existence results had been known, until now, in the case of local, diffusive coupling and in the case of a discrete medium, with finite-range, non-local coupling. Our approach replaces methods from geometric singular perturbation theory, that had been crucial in previous existence proofs, by a PDE oriented approach, relying on exponential weights, Fredholm theory, and commutator estimates.