Mg基非晶合金及La-Mg-Ni基复合物储氢电极的结构与电化学性能

Mg50Ni50非晶合金具有较高的初始放电容量（500mAh／g），有希望成为Ni-MH二次电池的负极合金材料。但较差的循环稳定性限制了它的进一步开发和应用。为此，本研究采用机械合金化方法，基于Mg侧进行元素替代，获得了四元Mg0.9-xTi0.1PdxNi（X=0．04-0．1）储氢合金。XRD和TEM分别从宏观和微观角度证实该系列合金仍为非晶态合金。本研究还发现，随着Pd含量的增加，腐蚀电流降低；合金的抗腐蚀能力提高。当Pd含量达到0．1的时候，Mg0.8Ti0．1Pd0．1Ni合金的耐蚀能力达到最大，其容量保持率也达到最高，经80次循环后放电容量仍然保持在200mAh／g以上。 AB3型La-Mg-Ni储氢合金与Mg基合金类似之处在于：具有较高的初始放电容量但循环容量保持率较低。为此，本研究将AB3型La0.7Mg0.3Ni3.5合金与具有较高循环稳定性的AB2型Ti0.17Zr0．08V0.35Cr0．1Ni0．3合金相复合，获得新型AB3-AB2复相合金。XRD研究表明复合物中La0．7Mg0．3Ni3．5和Ti0.17Zr0.08V0．35Cr0．1Ni0．3仍旧保持原有结构。扫描电镜（SEM）研究发现，复合物颗粒的平均尺寸在50μm左右。由于Ti0．17Zr0．08V0.35Cr0．1Ni0．3相的防护，复合物的耐腐蚀能力及100次循环容量保持率（62．3％）得以显著提高。     

六方氮化硼单层中一种(CN)3VB缺陷的第一性原理计算

二维六方氮化硼(hBN)的点缺陷最近被发现可以实现室温下的单光子发射,而成为近年的研究热点.尽管其具有重要的基础和应用研究意义,hBN中发光缺陷的原子结构起源仍然存在争议.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究hBN单层中一种B空位附近3个N原子被C替代的缺陷(CN)3VB.在hBN的B空位处,3个N原子各自带...     

Nafion修饰玻碳电极伏安法测定痕量铟

报道了一种用Nafion修饰玻碳电极测定痕量铟的新方法。研究了Na-fion膜的有关特性和测定的条件,当富集时间为5 min时,峰电流与In(Ⅲ)浓度在1×10-9~1×10-7mol/L的范围呈良好的线性关系,检出限为1.46×10-10mol/L。该法用于实际水样中痕量铟的测定,平均回收率为98.4%。     

轻质储氢材料改性与热力学调控进展

为解决环境与能源问题,氢能作为一种理想的二次能源,受到国内外研究者的关注.众多储氢方式中,固态储氢能量密度高、安全性好,被认为是最具有发展前景的储氢方式之一.由轻质元素组成的储氢材料(包含金属氢化物、硼氢化物、铝氢化物、氨基氢化物、氨硼烷)因其具有高的储能密度成为储氢领域的研究热点.本文从热力学角度出发,对几种轻质储氢材料的研究进展,尤其是材料的改性进行了总结,并对轻质储氢材料的发展趋势进行了展望.     

无序碳单层的电子结构及氢原子吸附的第一性原理

本研究运用第一性原理计算方法,系统地研究了无序碳单层材料不同位点的电子结构及其析氢性能.计算结果显示无序结构中的C-C键相比于石墨烯中的C-C键在26.7%的范围内有不同程度的拉伸或压缩,使得C原子电荷在-0.17～+0.16个电子范围内变化,导致部分C原子电子局域化.电子的局域化增强了C原子的化学活性,从而表现出了较强的吸附性能.我们发现H原子与C原子的键合及析氢性能与C原子间的键角相关.对于三配位的碳原子,其中三个价电子通过sp~2杂化轨道与最邻近的碳原子结合形成较强的共价键,而余下的一个p_z轨道电子可以与H原子在垂直于原子层的方向形成较弱的化学键.无序结构可以打破三个sp~2杂化轨道的对称性,进而影响p_z轨道与氢的成键.本研究在一定程度上揭示了单层无序碳材料结构-性能的构效关系,为实验上设计特定性能的无序碳功能材料提供理论指导.     

氢的制备、储存、安全检测与生物燃料电池研究

目前，化石能源日益枯竭和二氧化碳排放导致的温室效应引起了世界各国的高度关注。约五分之一的二氧化碳是由使用化石燃料的交通工具所导致的。氢能是人类至今为止已知的、最为理想的清洁能源，使用零排放的氢燃料电池驱动交通工具是减少二氧化碳排放的有效手段之一。世界各国把氢能作为战略能源进行研究，我国既是能源短缺国，又是能源消耗最大的国家之一。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》明确指出，能源是未来15年我国科技发展的重要领域，清洁能源低成本规模化开发利用则是重点领域和优先主题。 本文将将简要介绍课题组在铝基材料制氢技术、多孔金属有机框架化合物（MOFs）材料储氢技术、基于石英微天平的氢气安全检测技术和生物燃料电池的有关研究工作。     

氢的制备、储存、安全检测与生物燃料电池研究

目前,化石能源日益枯竭和二氧化碳排放导致的温室效应引起了世界各国的高度关注.约五分之一的二氧化碳是由使用化石燃料的交通工具所导致的.氢能是人类至今为止已知的、最为理想的清洁能源,使用零排放的氢燃料电池驱动交通工具是减少二氧化碳排放的有效手段之一.世界各国把氢能作为战略能源进行研究,我国既是能源短缺国,又是能源消耗最大的国家之一.     

以新亚甲基蓝为电子媒介体的大肠杆菌微生物燃料电池的研究

以新亚甲基蓝(NMB) 为电子媒介体, 大肠杆菌为微生物催化剂, 设计了微生物燃料电池(MFC). 该MFC的开路电压为0.760 V, 短路电流为1.108 mA, 最大输出功率为116 mW/m2, 此时所对应的电流密度为390 mA/m2. 比较了中性红(NR)和NMB作为电子媒介体对MFC性能的影响. 实验结果表明, 以NMB为电子媒介体的MFC的开路电压比以NR为电子媒介体的MFC的开路电压低, 但其开路电压达到稳定所需要的时间更短, 而且其短路电流比后者高. 当放电电流大于114 mA/m2时, 前者比后者的输出功率高, 在负载1000 Ω放电时, 前者比后者有更好的稳定性.     

基于碳纳米材料载体的氢气传感器

氢气作为高效洁净的二次能源备受关注,但由于氢气无色无味、易爆炸,因此在使用的过程中必须对环境中的氢气进行检查。这就决定了氢气传感器在现代工业、燃料电池及氢的贮存和分离等的氢检测方面有着重要的应用。开发灵敏度高、选择性和稳定性好的氢气传感器一直是传感器领域研究的重要方向。由于具有独特的物理化学性质、高的比表面积和优越的电子特性,碳纳米材料常作为氢气传感器的敏感材料的载体。碳纳米复合材料在吸附氢气之后,其电子性质会发生变化,利用这个性质可以实现对氢气的检测。本文就碳纳米材料与金属纳米粒子、金属氧化物、聚合物的复合材料的氢敏感材料进行了系统的分析,综述了近年来基于碳纳米材料的氢气传感器的研究进展,并对氢气传感器的应用前景和发展趋势进行了展望,指出了需要研究的科学问题。     

Interfacial defect engineering and photocatalysis properties of hBN/MX2 (M = Mo,W, and X = S,Se heterostructures

Van der Waals (VDW) heterostructures have attracted significant research interest due to their tunable interfacial properties and potential applications in many areas such as electronics, optoelectronic, and heterocatalysis. In this work, the influences of interfacial defects on the electronic structures and photocatalytic properties of hBN/MX₂ (M = Mo, W, and X=S, Se) are studied using density functional theory calculations. The results reveal that the band alignment of hBN/MX₂ can be adjusted by introducing vacancies and atomic doping. The type-I band alignment of the host structure is maintained in the heterostructure with n-type doping in the hBN sublayer. Interestingly, the band alignment changed into the type-II heterostructrue due to V_B defect and p-type doping is introduced into the hBN sublayer. This can conduce to the separation of photo-generated electron-hole pairs at the interfaces, which is highly desired for heterostructure photocatalysis. In addition, two Z-type heterostructures including hBN(Be_B)/MoS₂, hBN(Be_B)/MoSe₂, and hBN(V_N)/MoSe₂ are achieved, showing the decreasing of band gap and ideal redox potential for water splitting. Our results reveal the possibility of engineering the interfacial and photocatalysis properties of hBN/MX₂ heterostructures via interfacial defects.