等离子体技术在储能材料中的应用:从缺陷工程到性能优化

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作者 姚嘉诺 梁丽涛 +7 位作者 谭诗怡 陈柔彤 佘乐延 曹峻豪 秦天航 黎立德 于峰 张国臻 《材料研究与应用》 CAS 2024年第6期849-865,共17页

随着全球对可再生能源需求的迅速增长,开发高效、环保的电化学储能技术已成为关键的研究课题。储能装置的性能高度依赖于电极材料的选择与改性,这直接决定了其能量密度、功率密度和循环寿命。然而,传统材料合成与改性方法通常伴随着高... 随着全球对可再生能源需求的迅速增长,开发高效、环保的电化学储能技术已成为关键的研究课题。储能装置的性能高度依赖于电极材料的选择与改性,这直接决定了其能量密度、功率密度和循环寿命。然而,传统材料合成与改性方法通常伴随着高能耗、工艺复杂及环境污染等问题。等离子体技术作为一种新兴材料处理技术展示了独特的优势,通过引入氧空位、硫空位等缺陷结构,其可以精准调控材料的电子结构,显著提升导电性和电化学性能。同时,等离子体技术能够在低温下对材料实现快速合成与表面改性,简化传统工艺并有效降低能耗。因此,对等离子体技术在储能材料中的应用进行了系统地总结,重点分析了其在缺陷工程、元素掺杂和表面改性等方面的作用。研究表明,等离子体处理显著提高了材料的导电性、离子扩散能力及循环稳定性,特别是在锂离子电池、钠离子电池和超级电容器等储能装置中的应用,展示了优异的性能提升。此外,等离子体技术能够实现高效的杂质掺杂,确保材料结构的均匀性并增强其电化学活性。尽管等离子体技术在实验室中取得了显著的成果,但大规模应用仍面临设备成本、反应精度控制等挑战。未来的研究应聚焦于工艺优化、成本控制及结合其他先进技术,以推动等离子体技术在储能材料中的产业化应用,助力可再生能源系统的可持续发展。 展开更多

关键词 等离子体技术 储能材料 电化学性能 缺陷工程 表面改性 元素掺杂 锂离子电池 超级电容器

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《新能源材料制备实验》线上线下混合教学模式的探索与研究——以自组装构筑柔性自支撑MoS_(2)/CNTs复合薄膜及其电化学性能研究为例

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作者 李佳慧 孙祝玺 +1 位作者 时秋伟 谢燕楠 《大学物理实验》 2024年第1期17-21,共5页

经过新冠疫情时期,线上教学已经成为教育领域的重要组成部分。随着后疫情时代的到来,教育与科技信息技术的融合变得更加紧密,线上教学已经成为不可或缺的一环。线上教育和传统线下教学各自具有独特优势,而将它们融合为一体的混合教学模... 经过新冠疫情时期,线上教学已经成为教育领域的重要组成部分。随着后疫情时代的到来,教育与科技信息技术的融合变得更加紧密,线上教学已经成为不可或缺的一环。线上教育和传统线下教学各自具有独特优势,而将它们融合为一体的混合教学模式,将为教育带来新的发展机遇。因此,文章以《新能源材料制备实验》为例,探索和研究实验操作类课程的线上线下混合教学模式。针对当前学生对认知不够和积极性不高等问题,以自组装构筑柔性自支撑MoS 2/CNTs复合薄膜为例,通过充分利用线上线下混合教学的优势,提高实验操作类课程的教育质量和可及性,为学生提供更丰富的学习体验,为后续《新能源材料制备实验》的教学改革提供新的思路和视野。 展开更多

关键词 后疫情时代 新能源材料制备实验 混合教学模式 教学探究

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含苯甲酸乙酯结构的共轭材料对硝基芳烃爆炸物的荧光检测 被引量：2

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作者 杨成 胡欣 陶涛 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1862-1871,共10页

以苯甲酸乙酯为骨架,在不同位置引入不同数量的三苯乙烯和四苯乙烯,制备了含苯甲酸乙酯结构的系列共轭化合物EB1~EB4。紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱测试结果表明,所合成的四种共轭材料均具有明显的聚集诱导发光特性。将四种共轭材... 以苯甲酸乙酯为骨架,在不同位置引入不同数量的三苯乙烯和四苯乙烯,制备了含苯甲酸乙酯结构的系列共轭化合物EB1~EB4。紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱测试结果表明,所合成的四种共轭材料均具有明显的聚集诱导发光特性。将四种共轭材料作为荧光探针,成功用于硝基爆炸物的水相识别。荧光滴定结果表明,该系列共轭化合物对苦味酸(PA)具有潜在的传感性能,化合物EB1~EB4对溶液中PA的检测限分别为1.35×10^(-6),1.69×10^(-6),1.12×10^(-6),8.88×10^(-7)mol/L;做成试纸检测器的裸眼检测限为1.14 ng/cm^(2)。这类含苯甲酸乙酯结构的共轭材料及其衍生物为新型荧光材料的制造提供了重要思路。 展开更多

关键词 苯甲酸乙酯 三苯乙烯 四苯乙烯 聚集诱导发光 硝基芳烃爆炸物

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银纳米粒子制备与表征实验的绿色化改进及教学设计

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作者 郭永明 李杰 刘朝勇 《大学化学》 CAS 2024年第3期258-265,共8页

绿色改进了银纳米粒子制备和表征的实验。以茶叶水为还原剂和稳定剂,考查了茶叶水的含量、溶液的pH值和反应温度对银纳米粒子制备的影响,让学生理解实验条件对银纳米粒子制备产生的影响。利用分光光度计表征了银纳米粒子的光学性质,验... 绿色改进了银纳米粒子制备和表征的实验。以茶叶水为还原剂和稳定剂,考查了茶叶水的含量、溶液的pH值和反应温度对银纳米粒子制备的影响,让学生理解实验条件对银纳米粒子制备产生的影响。利用分光光度计表征了银纳米粒子的光学性质,验证了银纳米粒子溶液吸光度与浓度的关系及丁达尔现象,并利用激光粒度分析仪测定了其粒径。本实验贴近生活、内容丰富、紧跟前沿且符合绿色化学理念,有利于激发学生学习兴趣和培养实践技能、思辨能力和创新意识。 展开更多

关键词 银纳米粒子 制备 改进 绿色 教学设计

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两种基于氮杂环结构铱(Ⅲ)配合物的合成及有机电致发光性能 被引量：3

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作者 周永慧 黄如军 +4 位作者 严健洋 李亚军 邱欢欢 杨进轩 郑佑轩 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期22-31,共10页

以苯基嘧啶/吡啶基嘧啶为母核,同时引入2个三氟甲基(CF_(3))合成了2-[3,5-二(三氟甲基)苯基]-5-氟基嘧啶(tfmphfppm)和2-[2,6-二(三氟甲基)-4-吡啶基]-5-氟基嘧啶(tfmpyfppm)主配体,并以2-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-)苯酚(pop)为辅助配体... 以苯基嘧啶/吡啶基嘧啶为母核,同时引入2个三氟甲基(CF_(3))合成了2-[3,5-二(三氟甲基)苯基]-5-氟基嘧啶(tfmphfppm)和2-[2,6-二(三氟甲基)-4-吡啶基]-5-氟基嘧啶(tfmpyfppm)主配体,并以2-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-)苯酚(pop)为辅助配体合成了2种铱(Ⅲ)配合物Ir(tfmphfppm)_(2)(pop)和Ir(tfmpyfppm)_(2)(pop),其发射光谱峰分别位于484和504 nm,分别属于蓝绿光和绿光发射,发光量子效率分别达到76%和89%.由于氮杂环和2,5-二苯基-1,3,4-噁二唑基团的存在,配合物具有较低的最低未占据分子轨道(LUMO)能级和较高的电子迁移率.以2种铱(Ⅲ)配合物为发光中心制备的有机电致发光器件(OLED)显示了较好的器件性能,其最大亮度(L_(max))、最大电流效率(η_(c,max))、最大功率效率(η_(p,max))和最大外量子效率(EQE_(max))分别为33379 cd/m^(2),76.55 cd/A,31.59 lm/W和26.7%;并且该器件显示了比较小的效率滚降,在亮度为1000 cd/m^(2)时,器件的η_(c)仍然可以达到72.71 cd/A.本文结果表明,氮杂环、2,5-二苯基-1,3,4-噁二唑和三氟甲基基团可以有效提高铱(Ⅲ)配合物的发光性能和电子迁移率,从而提高器件的性能. 展开更多

关键词 铱(Ⅲ)配合物 氮杂环 2 5-二苯基-1 3 4-噁二唑 有机电致发光器件 电流效率

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“新工科”视域下STEM教育融入“实验室安全”课程建设的探索和实践 被引量：3

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作者 陶涛 《大学化学》 CAS 2023年第12期120-126,共7页

面向“新工科”建设背景,本文从课堂实际出发,提出STEM教育融入“实验室安全”课堂教学的思路和方法,通过优化实验室安全知识体系和变革实验室安全教学范式,将科学、技术、工程、数学等STEM教学内容有效融入课程建设中。实践表明:这些... 面向“新工科”建设背景,本文从课堂实际出发,提出STEM教育融入“实验室安全”课堂教学的思路和方法,通过优化实验室安全知识体系和变革实验室安全教学范式,将科学、技术、工程、数学等STEM教学内容有效融入课程建设中。实践表明:这些举措激发了学生对课程内容的学习兴趣,特别是提升了作业主观题整体完成质量,教学设计的目标定位从知识型、了解型转变为能力型、掌握型,强化了实验室安全课程的系统性和对培养目标的支撑度。 展开更多

关键词 新工科 STEM教育 实验室安全 课堂教学

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果园种植面源污染电混凝去除的关键设计及PAM强化

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作者 李婷 孙辉 +3 位作者 孔庆刚 左晓俊 王涛 李阳 《城市道桥与防洪》 2023年第3期240-244,252,M0022,M0023,共8页

针对果园种植面源污染电混凝去除尚不明确的问题,以果园种植面源常规污染物为研究对象,考察电混凝关键设计,分析pH和电导率的影响,并探讨聚丙烯酰胺(PAM)的强化条件。结果表明:电压为10 V(2.5 mA/cm^(2)),电极间距为1 cm时,电混凝处理... 针对果园种植面源污染电混凝去除尚不明确的问题,以果园种植面源常规污染物为研究对象,考察电混凝关键设计,分析pH和电导率的影响,并探讨聚丙烯酰胺(PAM)的强化条件。结果表明:电压为10 V(2.5 mA/cm^(2)),电极间距为1 cm时,电混凝处理性能达到最佳,其中总悬浮颗粒物(TSS)、硝氮(NO3--N)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的去除率分别为70.6%、30.4%、78.4%、23.7%和92.1%;酸性(pH=5)和碱性(pH=9)条件均不利于这些污染物去除;电导率的增大有利于NH3-N去除,但不利于其它污染物去除;当PAM投加量为0.5 mg/L、沉淀时间为5 min时,其强化效果最明显,对TSS、NH3-N和TP去除均有强化,去除率增幅分别为39.1%、10.3%和7.5%,但对NO3--N和TN去除有一定的抑制。该研究结果可为电混凝预处理果园种植面源污染提供理论和数据参考。 展开更多

关键词 果园种植面源 总悬浮颗粒物 氮磷 电混凝 聚丙烯酰胺

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芳香性概念的最新进展 被引量：4

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作者 黄宝磊 孙昊 +2 位作者 李欣烨 范雨亭 陶涛 《大学化学》 CAS 2021年第8期28-36,共9页

芳香性是有机化学领域非常重要的概念,这一概念可追溯至1825年法拉第发现苯和1865年凯库勒提出著名的单双键交替环状结构。时至今日,芳香性的内涵与外延仍在不断扩展。目前反休克尔规则的例子不断涌现,包括莫比乌斯芳香性规则和贝尔德规... 芳香性是有机化学领域非常重要的概念,这一概念可追溯至1825年法拉第发现苯和1865年凯库勒提出著名的单双键交替环状结构。时至今日,芳香性的内涵与外延仍在不断扩展。目前反休克尔规则的例子不断涌现,包括莫比乌斯芳香性规则和贝尔德规则,立体芳香性、全局芳香性等新的芳香性概念逐步提出。本文重点介绍了芳香性的实验和理论判据并通过卟啉纳米环、大环多自由基、多环共轭体系等介绍几种新的芳香性体系,并阐述了未来可能的应用。 展开更多

关键词 芳香性 立体芳香性 全局芳香性 休克尔规则 贝尔德规则

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普鲁士蓝类似物及其衍生物在钾离子电池中的应用 被引量：3

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作者 陈强 李敏 李敬发 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1002-1015,共14页

由于不可再生能源资源有限,可再生能源的使用受环境影响较大,开发新一代能量储存与转换系统势在必行。钾离子电池因其能量密度高、成本低廉等优势极有可能成为下一代大型商业化储能系统,普鲁士蓝类似物以其开放的三维框架结构、快速脱... 由于不可再生能源资源有限,可再生能源的使用受环境影响较大,开发新一代能量储存与转换系统势在必行。钾离子电池因其能量密度高、成本低廉等优势极有可能成为下一代大型商业化储能系统,普鲁士蓝类似物以其开放的三维框架结构、快速脱嵌钾离子能力等优势受到极大关注,以其为模板合成的衍生物被广泛研究。本文通过对相关文献的调研,详细介绍钾离子电池和普鲁士蓝类似物及其衍生物的结构,总结钾离子电池和普鲁士蓝类似物及其衍生物的优势,综述了普鲁士蓝类似物及其衍生物在钾离子电池中的应用现状,就正负极材料性能展开详细的介绍。对于正极材料,主要介绍铁基、锰基、其他种类及部分取代普鲁士蓝类似物以及相关改性策略,重点分析了不同种类材料的充放电机理;对于负极材料,着重介绍了普鲁士蓝衍生物及新颖的合成方法、碳材料改性策略,并就其与传统的碳负极材料的优势与劣势进行了简要总结。综合分析表明,通过探究合成方法、采取部分取代、引入低维结构等策略,有望增强普鲁士蓝类似物及其衍生物在钾离子电池中的未来应用。 展开更多

关键词 钾离子电池 普鲁士蓝类似物 衍生物 正极材料 负极材料

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NaGd(WO 4)2∶Yb^3+,Ho^3+,Cr^3+微米晶的上转换发光与温度特性 被引量：1

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作者 李士泽 白雯丹 +1 位作者 谢颖 缪菊红 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期259-264,共6页

采用水热法制备了NaGd(WO4)2(NGW)∶Yb^3+,Ho^3+,Cr^3+微米晶。研究了Cr^3+离子掺杂浓度对样品的晶体结构、微观形貌、上转换发光及温度传感特性的影响。在980 nm激光激发下,所有样品均发射以546 nm为中心的较弱绿光和以660 nm为中心的... 采用水热法制备了NaGd(WO4)2(NGW)∶Yb^3+,Ho^3+,Cr^3+微米晶。研究了Cr^3+离子掺杂浓度对样品的晶体结构、微观形貌、上转换发光及温度传感特性的影响。在980 nm激光激发下,所有样品均发射以546 nm为中心的较弱绿光和以660 nm为中心的强红光,分别对应于Ho^3+离子的5F4,5S2→5I8和5F5→5I8能级跃迁。随Cr^3+离子掺杂量增加,绿光发射峰强度逐渐减弱,而红光发射先增大后减小,在10%时达到最大,样品色坐标逐渐向红色区域偏移。样品的变温光谱表明,NGW∶Yb^3+,Ho^3+,10%Cr^3+微米晶具有很好的温度特性,其测温灵敏度在486 K时达到最大,约为0.0337 K^-1,比NGW∶Yb^3+,Ho^3+的灵敏度提高近1倍。 展开更多

关键词 钨酸盐 水热法 上转换发光 温度传感

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含甲氧基四苯乙烯咪唑化合物的合成、光物理性质、理论计算及细胞成像 被引量：1

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作者 仝大伟 孔明 向育斌 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1322-1329,共8页

通过一步法合成了一例含甲氧基四苯乙烯咪唑化合物4,5-双-4-甲氧基苯基-2-(4-(1,2,2-三苯基乙烯基)苯基)-1-咪唑(BTI),通过核磁共振波谱仪(NMR)、质谱(MS)和元素分析等技术手段对BTI进行了全面的表征,解析了化合物的单晶结构,通过紫外-... 通过一步法合成了一例含甲氧基四苯乙烯咪唑化合物4,5-双-4-甲氧基苯基-2-(4-(1,2,2-三苯基乙烯基)苯基)-1-咪唑(BTI),通过核磁共振波谱仪(NMR)、质谱(MS)和元素分析等技术手段对BTI进行了全面的表征,解析了化合物的单晶结构,通过紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱研究了BTI的光物理性质,借助理论计算对化合物的激发态性质进行了阐述,最后研究了化合物BTI在细胞成像方面的应用。结果表明,该化合物表现出明显的分子内电荷转移(ICT)型聚集诱导发光(AIE)性质,光谱实验数据与理论计算结果吻合较好。细胞成像研究显示化合物BTI可以很好地穿越人肝癌细胞(HepG2)的细胞膜,并可进行单、双光子激发共聚焦荧光显影。 展开更多

关键词 聚集诱导发光 晶体结构 理论计算 双光子 细胞显影

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舰船电磁超声传感器检测信号性能分析 被引量：1

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作者 曹瀚彬 田小东 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第22期120-123,共4页

外界环境的干扰极易导致舰船电磁超声传感器出现信号不稳定的问题,影响检测性能,为解决这一问题,提出基于DSP的舰船电磁超声传感器检测信号性能分析方法。该方法基于DSP建立舰船电磁超声传感器信号采集系统,利用该系统采集电磁超声传感... 外界环境的干扰极易导致舰船电磁超声传感器出现信号不稳定的问题,影响检测性能,为解决这一问题,提出基于DSP的舰船电磁超声传感器检测信号性能分析方法。该方法基于DSP建立舰船电磁超声传感器信号采集系统,利用该系统采集电磁超声传感器信号后,采用小波降噪算法对采集信号开展降噪处理。但由于降噪后的信号仍存在磁场噪声数据,因而利用多传感器系统进一步消除信号背景噪声,达到增强信号检测性能的目的。依据处理结果提取舰船电磁超声传感器信号频率特征,设定信号频率阈值,将信号频率特征输入到双Duffing振子差分检测系统内。当检测信号超出阈值范围,则说明信号处于不平稳状态,反之则处于稳定状态,以此实现舰船电磁超声传感器检测信号性能分析。实验结果表明,通过分析舰船电磁超声传感器信号性能,验证该方法可行性高、有效性强。 展开更多

关键词 DSP 舰船电磁超声传感器 信号性能检测 信号去噪

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