中心电子富集的NO-FeN4位点作为质子交换膜燃料电池的高级酸性氧还原反应电催化剂(英文)

开发非贵金属催化剂,特别是用于碳上铁氮(FeNC)材料的催化剂,对于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的广泛应用是一个迫切需求。然而,传统铁氮位点在酸性条件下的氧还原反应(ORR)活性较差,严重阻碍了其电池性能的进一步提高。本文通过限域的小分子合成策略,大规模合成了具有一氧化氮(NO)基团轴向修饰的FeN₄ (表示为NO-FeN₄)。得益于NO基团的强吸电子效应,与传统的FeN₄样品相比,富含电子中心FeN₄位点表现出超高的ORR活性,具有三倍高的质量活性(0.85 V时为1.1 A·g^-1),以及全四电子反应选择性。此外,用所制备的电催化剂组装的质子交换膜燃料电池也表现出显著增强的峰值功率密度(>725 mW·cm^-2)。这项工作为合理设计用于氧还原的先进M-Nx非贵金属电催化剂提供了一种新的方法。     

表面化学调控无机固体相变与智能应用

低维无机固体材料中电子-电子关联作用导致了许多新奇的相变行为,如金属-绝缘体转变、超导、电荷密度波和巨磁阻效应等.外场调节参量可以改变有序相间的平衡关系,实现不同相之间的转变,诱导新的物理内容甚至全新的量子临界现象,具有巨大的潜力应用于未来先进电子元件和智能响应器件.低维无机相变固体具有极大的比表面积和电子关联性,表面化学修饰为调控其相变和复杂相互作用打开了新的研究空间,有助于低维关联电子体系物理规律和新量子序的探索,对理解这些复杂物理现象的微观起源具有重要意义.本文概述了近年来发展的表面化学修饰策略调控低维无机固体相变的系列进展,并以此探究维度受限下相变固体对外界光和磁等的智能响应特性.     

低维无机功能材料的氢化调控研究

低维无机功能材料电学行为的调控主要依赖于本征异质原子掺杂，但是该方法在性质调控的同时，由于异质原子的嵌入常导致原有晶体结构对称性发生改变，产生变形扭曲甚至破坏．目前，基于清晰结构调控无机材料功能性依然是极具挑战性的难题．氢作为一种小半径轻原子，对低维无机功能材料的修饰或嵌入为调控无极功能材料物性带来了新思路，特别是通过氢的嵌入可以在结构不发生大变化的前提下调制材料载流子浓度并提升导电率，这已逐渐成为低维无机材料电学行为调控的重要途径．本文概述了近年来发展的系列氢化调控方法，以及通过对电子结构调制实现对电学行为的调控，并基于此广泛应用于能源领域、电子器件及催化等方面．     

准二维金属硫属化合物类石墨烯结构的化学合成与组装

无机类石墨烯属于准二维纳米结构体系,因其具有比纯碳石墨烯本身更多的调控参数,比如带隙类型及其带隙宽度可调节等,在电子器件构筑和能量转化存储等领域有着重要的科学意义和广阔的应用前景．近年来,具有准二维特征的金属硫属化合物（metalchalcogenides,MCs）作为类石墨烯结构的重要材料体系受到了广泛关注．本文概述了近年来金属硫属化合物类石墨烯结构的化学制备方法及其可能的组装应用,提出了通过系列方法影响层间作用力及利用晶体各向异性等材料设计与合成策略来实现类石墨烯的化学合成,并展望了类石墨烯的组装结构在能量存储与智能传感领域的应用前景．     

晶体自范性和自生成模板法结合生长组装多级纳米结构

概述了一种三维纳米结构的组装新方法,即结合利用晶体生长自范性特点和自生成模板法合成三雏多级纳米结构．该新方法具有方便、可控和无后处理等优点．例如,通过金红石相TiO2的链状晶体结构特点获得其纳米结构单元,同时利用反应中的自生成氧气气泡模板作为纳米结构单元的支撑,成功得到了高产率的二氧化钛空心多级纳米结构．利用新物相VOOH层状晶体结构的特性来获得片状纳米单元,同时利用反应中的氮气模板对纳米结构单元的支撑作用,组装得到了这种新相物质的三维空“蒲公英”状片层组装结构,还利用钛酸H2Ti2O5晶体结构层状的特点并以自生成模板TiQxCl2-2x（EN）y作为钛酸纳米结构单元的支撑,获得了纳米片组装的钛酸多级纳米结构．     

二维纳米材料热传导行为及其界面调控※

二维纳米材料具有独特的二维无限拓展超薄结构, 其声子输运受到维度限制, 从而赋予了二维纳米材料新奇的热传导性质, 是研究微纳尺度热传导的理想材料平台. 界面工程可以引发二维纳米材料中声子振动模式的改变和声子振动的耦合, 导致材料的热传导行为改变, 为实际应用中微纳器件的散热、极端环境的热防护等提供了可能的解决方案. 详细介绍了在经典二维纳米材料中热传导的不同机制及新奇特性, 阐述了界面工程对二维纳米材料热传导的影响, 并进一步展望了原子分子级别界面调控在二维材料热传导领域的研究前景.     

双臂机器人自碰撞检测及其运动规划

针对双臂机器人运动规划过程中的自碰撞问题,提出了基于空间向量几何距离的机械臂自碰撞检测方法;改进了传统的人工势场法,并用线性结构的斥力场描述机械臂各杆件之间的相互关系,用于构造多杆碰撞检测的描述指标;利用线性斥力场描述的结构得到一种新的双臂机器人无自碰撞运动规划算法.结果表明,与传统的人工势场法相比,所提出的无自碰撞运动规划算法能够将线性斥力场引入无自碰撞规划算法中,并作为算子用于计算避免自碰撞的规划调整量,其结构简单、计算方便.同时,结合实际的双臂机器人物理参数,通过预先给定机器人运动轨迹的模拟,验证了无自碰撞运动规划算法的有效性.