- 王伟;孙浩东;孙蕊;
【目的】总结大孔径介孔二氧化硅纳米粒子(large-pore mesoporous silica nanoparticles,LPMSNs)的相关研究,探讨LPMSNs在吸附、催化和负载等领域的应用,推动创新开发。【研究现状】综述直接法和后处理法等合成LPMSNs的方法,直接法包括复合模板法、高分子有机模板剂法、有机膨胀剂法;概括在吸附领域、在负载领域、在催化领域的应用。【结论与展望】提出直接法较为依赖有机试剂的使用,采用较为环保的添加剂改进后处理法,有利于克服该情况;后处理法制备须要考虑降低生产成本,利用二氧化硅硅源和有机模板简化合成程序;后处理法须要将后处理过程和目标应用统一考虑。认为中空型、多级孔型LPMSNs的开发与应用是此领域的一个热点;无模板法可以有利于降低成本;开发可生物降解的模板或引用无机试剂代替有机试剂可实现绿色制备LPMSNs;低成本和规模化制备是LPMSNs及传统MSNs走向应用的关键。
2025年02期 v.31;No.175 31-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 2096K] [下载次数:382 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 连芳;樊遵浩;李静宜;王梓鑫;
【目的】综述硫化物基固态电解质颗粒制备技术进展,探讨更高能量密度和更长循环寿命的硫化物基固态电池的设计和发展。【研究现状】从材料层面上综述硫化物电解质面临的一系列挑战,包括化学稳定性差、电极界面副反应严重、机械失活、缺乏规模化生产技术等问题;概括硫化物颗粒粒径控制、颗粒表面包覆及修饰的研究进展,介绍机械研磨、液相法合成等硫化物电解质的粒径控制方法,以及通过涂层、包覆和改性处理在硫化物颗粒表面形成薄保护层的技术。【结论与展望】提出颗粒粒径小的硫化物电解质的电化学-机械应变能较低,对抑制硫化物电解质的机械降解和失活具有重要作用;液相法可同步完成固态电解质的改性,有望应用于硫化物电解质粉体的低成本大规模制备;认为通过包覆和表面修饰的方法,可精准调控硫化物颗粒的表面状态和化学活性,显著抑制颗粒在潮湿和氧化条件下的反应。
2025年02期 v.31;No.175 49-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1563K] [下载次数:653 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 闫旭;李旭光;宋雯;朱宝存;
【目的】利用水滑石(layered double hydroxide, LDH)粉体材料催化能力强、结构可调、制备难度低、分散性良好等优点及其在高级氧化技术中的应用潜能,研究铜锌铝水滑石(CuZnAl-LDH)的制备方法,以及活化过氧单硫酸盐(peroxymonosulfate, PMS)降解水中难降解污染物的性能。【方法】采用共沉淀法制备并表征CuZnAl-LDH-x;选择水中土霉素(oxytetracycline, OTC)进行降解实验,确定CuZnAl-LDH-x的较优制备条件,研究水化学条件对催化体系中OTC降解率的影响;探究CuZnAl-LDH-x活化PMS的催化机制和降解途径;在不同水体样本中进行催化体系的实际应用性能评估。【结果】制得的CuZnAl-LDH-x具有致密的六边形层状结构;当Cu、 Zn、 Al元素的物质的量比为5∶1∶2时,CuZnAl-LDH-1-PMS体系对OTC降解效果最佳;在CuZnAl-LDH-1-PMS体系初始pH为6、 CuZnAl-LDH-1质量浓度为20 mg/L、 PMS浓度为1.0 mmol/L、 OTC质量浓度为10 mg/L时降解效果最佳,降解时间为40 min时降解率高达96.25%;CuZnAl-LDH-1-PMS体系具有良好的抗干扰性,pH、无机阴离子和腐殖酸等因素的影响较小;在CuZnAl-LDH-1-PMS体系降解OTC过程中存在自由基和非自由基2种途径,其中羟基自由基对降解率的贡献最大;CuZnAl-LDH-1-PMS体系在4种实际水体中对OTC的降解率仍能达到74%~95%。【结论】CuZnAl-LDH-x制备过程简便,具备高效活化PMS并降解抗生素类污染物的能力,可以作为基于过硫酸盐的高级氧化水处理技术的催化剂。
2025年02期 v.31;No.175 59-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1979K] [下载次数:263 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 兰永军;张喆;周志尧;王紫;孟松松;李宏波;
【目的】以硅锰渣、沙漠砂为掺料制备水泥基复合材料,研究水泥基复合材料的微观结构和力学性能,实现节能减排、有效利用资源。【方法】以硅酸盐水泥和标准砂水泥作为对照组,制备硅锰渣、沙漠砂水泥基复合材料试样;利用扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪分析4组水泥基材料的微观结构和水化产物;分别对4组试样进行抗折和抗压强度试验,研究水泥基复合材料的力学性能。【结果】4组试样的水化产物均为氢氧化钙、钙矾石和水化硅酸钙,但水化产物含量不同。4组试样的抗折、抗压强度均随养护龄期的增大而增大;养护龄期为28 d时,抗折、抗压强度由大到小的4组试样依次为硅酸盐水泥、硅锰渣水泥、标准砂水泥、沙漠砂水泥,试样的抗折强度分别为2.8、 2.6、 2.4、 1.6 MPa,抗压强度依次为58.8、 57.6、 41.7、 24.1 MPa,硅酸盐和硅锰渣水泥试样的抗压、抗折强度较为接近,且均高于标准砂和沙漠砂水泥的。在硅锰渣质量分数为15%、养护龄期为28 d时,硅锰渣水泥基试样的微观结构致密,与硅酸盐水泥试样的力学性能接近。【结论】硅锰渣水泥基试样的微观结构致密,标准砂水泥试样的微观结构中含有较多孔隙,沙漠砂水泥试样中因存在明显的结团堆积现象导致结构稳定性降低;与沙漠砂相比,硅锰渣更适合替代部分水泥制备水泥基复合材料。
2025年02期 v.31;No.175 71-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 2007K] [下载次数:246 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 李小鹏;胡维波;
【目的】梳理(electrocatalytic CO_2 reduction reaction, eCO_2RR)的金属颗粒催化剂的设计策略,探讨其用于酸性介质中对电催化二氧化碳还原反应的影响。【研究现状】综述用于酸性eCO_2RR的金属催化剂设计策略,大体分为双金属催化、非金属元素掺杂、形貌调控、有机物修饰、无机层修饰金属颗粒策略;双金属催化策略是实现催化剂对反应底物及中间体选择性吸附的有效方法,更利于活性位的暴露,在实现大电流密度电解上有一定优势;非金属元素掺杂策略在优化中间体吸附、提高酸性eCO_2RR产物选择性方面具有很大潜力;颗粒大小、晶界、空位及晶面等影响底物与中间体吸附强度的形貌因素都可对酸性eCO_2RR产物分布产生影响;有机物修饰策略大多基于在金属催化剂表面富集碱金属离子,高浓度碱金属盐易析出并沉积,影响催化稳定性;无机物修饰金属颗粒策略主要在金属颗粒外包裹疏水性碳层、SiO_2等无机物,以提高酸性eCO_2RR选择性。【结论与展望】提出催化剂颗粒的分级结构设计、界面、表面工程及电子结构调控等方法在降低eCO_2RR过电位、提高反应速率、产物选择性及催化稳定性方面潜力巨大;认为促进酸性eCO_2RR应用化发展要进一步明确特定产物的形成及调控机制,创新催化剂颗粒结构。
2025年02期 v.31;No.175 81-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1586K] [下载次数:244 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 李虎;原长洲;
【目的】研究制备葛花衍生的碳点在Fe~(3+)检测、隐形荧光墨水和逻辑门运算等方面的应用。【方法】采用水热合成法,利用葛花富含蛋白质和酚类物质的性质,以葛花为前驱体,制备氮掺杂的葛花碳点;通过多种表征手段,研究葛花碳点的结构性能、光学性能和稳定性,探讨葛花碳点的离子检测等应用。【结果】葛花碳点具有良好的分散性和光致发光能力,最佳激发波长为365 nm,发射蓝色荧光,可以作隐形荧光墨水应用;葛花碳点表面拥有大量的官能团,可以利用静态猝灭的方式有效检测Fe~(3+),同时具备良好的抗干扰能力;利用抗坏血酸可以还原Fe~(3+)使得荧光恢复的原理,设计的葛花碳点-Fe~(3+)-抗坏血酸体系,可用于蕴涵式逻辑门运算。【结论】成功制备的生物质氮掺杂碳点,可用于Fe~(3+)检测、隐形荧光墨水和逻辑门运算等。
2025年02期 v.31;No.175 91-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 2236K] [下载次数:643 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 王典;谢光远;吕俊涛;李湾湾;
[目的]通过调控Cr、Mn原子的掺杂比(x)和YCr_xMn_(1-x)O_3相的物质的量比(y),研究共沉淀法对yYCr_xMn_(1-x)O_3-(1-y)Y_2O_3体系产物特征值的影响。[方法]采用固相法制备8组不同x、y配比的稀土钙钛矿负温度系数(negative temperature coefficient,NTC)热敏电阻,通过X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和电性能分析粗选出性能较优异组(x=0.3,y=0.6),在此基础上,对yYCr_(0.3)Mn_(0.7)O_3-(1-y)Y_2O_3体系用化学共沉淀法制备4组不同y值的粒径更小、均匀性更高的粉体,通过煅烧压片得到NTC陶瓷,探讨共沉淀法对产物性能的影响。[结果]在共沉淀法制备的yYCr_(0.3)Mn_(0.7)O_3-(1-y)Y_2O_3体系中,当y≥0.6时,热敏常数B_(25/85)≥2 180 K,活化能为E_a≥0.19 eV;通过增加Mn~(4+)的质量分数,降低Y_2O_3的质量分数,可以增加YCr_(0.3)Mn_(0.7)O_3相,提高电阻对温度改变的敏感度,即热敏常数B。[结论]在共沉淀法制备的yYCr_(0.3)Mn_(0.7)O_3-(1-y)Y_2O_3体系中,通过调控x和y,可以降低材料的电阻率。
2025年02期 v.31;No.175 105-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1273K] [下载次数:78 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ]