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高温氮化热聚合法制备氮化碳框架材料用于可见光光催化反应

珍珍 , , 王心晨

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)60995-0

石墨相氮化碳是一种聚合物半导体材料(带隙宽度约为2.7 eV),具有独特的和可调控的光学和电子性质,能够作为半导体光催化剂用于驱动一系列光催化反应,在能源和环境领域具有潜在应用前景.利用简单的热聚合法,在空气或氮气中高温焙烧(500?700 oC)富氮前驱体可以合成氮化碳聚合物.通常,这些富氮前驱物含有三嗪单元(如三聚氰胺和三聚硫氰酸原料)或在热聚合过程中会生成三嗪单元(如氰胺和二聚氰胺原料).由于热聚合反应过程受到反应动力学限制,氮化碳半导体材料的聚合度和结晶度不高,且比表面积较小,使其在光催化反应过程中存在传质作用差、激子结合能高和光生载流子复合严重等问题,不利于光催化反应进行.本课题组发展了氮化碳光催化剂的合成新方法(高温氮化),该方法抑制了热聚合过程中三嗪中间体的快速分解,促进了氮化碳的聚合.我们将所制备的催化剂用于光催化分解水产氢反应,发现高温氮热反应制备的氮化碳样品(CNC)的催化性能显著优于传统氮化碳.傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和13C固体核磁共振谱(13C NMR)的表征结果表明, CNC光催化剂具有与传统氮化碳类似的化学结构和组成(七嗪基本结构单元).然而,对于高温氮化热聚合方法制备得到的七嗪基氮化碳聚合物光催化性能增强的原因并不清楚.基于此,本文采用X射线粉末衍射(XRD)、场发射透射电镜(FE-TEM)、原子力显微镜(AFM)和比表面积(BET)测试等手段研究了不同制备方法得到的氮化碳基光催化剂在可见光光催化分解水产氢反应中催化性能差异的原因. XRD结果表明, CNC系列样品的XRD谱与体相氮化碳相似,具有石墨相氮化碳特征的层间堆积(002)衍射峰和面内重复单元(100)衍射峰.与传统石墨相氮化碳相比, CNC在27o附近的衍射峰发生明显偏移.其(002)晶面衍射峰从27.5o增大到27.8o,使(002)晶面间距从0.325 nm减小到0.322 nm.进一步观察发现, CNC系列样品与体相氮化碳相比,其衍射峰出现明显窄化,且衍射强度增加,表明由高温氮化热聚合法制得的产物具有更好的结晶度.通常,半导体晶体结构缺陷会阻碍光生载流子的快速迁移和分离,提高氮化碳聚合物的结晶度可有效改善其光催化氧化还原反应. TEM结果表明,传统石墨相氮化碳是由大块的(厚重的)片层堆积形成,而高温氮化合成的CNC-3则是由纳米薄片组成,这种形貌差异可能是因为活性前驱体(氨气和三聚氰氯)的使用改善了反应动力学过程.另外, CNC-3纳米片上有一些地方发生卷曲,这种卷曲能够有效减小纳米片表面张力,降低其表面能,使纳米片结构稳定存在,类似于石墨烯中的碳卷曲行为. CNC-3的AFM结果进一步证实形成了纳米片结构,其厚度均匀,约为3–6 nm.我们构筑的这种纳米薄片结构具有高度敞开的平面结构,有利于光生电子-空穴从体相迁移到表面,可有效提高半导体的光催化性能. BET结果表明, CNC系列样品的比表面积均比传统g-C3N4的比表面积大,且随焙烧温度升高而增大. CNC光催化剂增大的比表面积改善了多相光催化反应的传质扩散过程,增加了表面反应活性位,有利于提高氮化碳聚合物的光催化活性.

关键词: 氮化碳 , 高温氮化 , 聚合反应 , 光催化 , 产氢

行波磁场磁电流对薄壁件充型和表面缩陷的影响

范学燚 , 王亮 , 杜志强 , 苏彦庆 , 骆良顺 , 张建兵 , 许纪刚 , 徐达鸣 , 郭景杰

稀有金属材料与工程

通过使用ansoft软件对筒形薄壁件在不同磁电流的行波磁场作用下的电磁力进行了分析,进一步研究了行波磁场的磁电流对合金充型能力以及铸件外表面缩陷的影响.结果发现:行波磁场影响合金充型能力的同时也影响了铸件凝固表面质量;随着磁电流强度的增加,合金充型能力成平方倍的提高,同时也成平方倍的增加了铸件表面缩陷发生的几率;相同磁电流强度下,磁电流频率对合金充型能力存在最优值;磁电流频率在1000 Hz以下变化时,随着磁电流频率的降低铸件表面缩陷发生的可能性不断减小.

关键词: 薄壁件 , 行波磁场 , 磁电流 , 充型 , 表面缩陷

第四届“吴仲奖励基金”评选出获奖者

工程热物理学报

根据《吴仲奖励基金章程》(吴奖[2008]01号),经各高等院校、中国工程热物理学会和中国科学院工程热物理研究所认真评选和推荐,吴仲奖励基金理事会评审并确定授予青年学者戴巍、罗坤、唐桂“吴仲优秀青年学者奖”,授予程雪涛等10位同学“吴仲优秀学生奖”。

关键词: 基金 , 奖励 , 评选 , 获奖者 , 中国科学院 , 青年学者 , 物理研究所 , 高等院校

型金矿的再定义

周余国 , 刘继顺 , 欧阳玉飞 , 何兆波 , 高启芝

黄金 doi:10.3969/j.issn.1001-1277.2008.11.003

介绍了卡型金矿称谓的演变及不同学者在卡型金矿认识上的差异,通过分析这些不同称谓演变和认识上的差异,结合笔者多年来在滇黔桂"金三角"地区的找矿实践和思考,认为:对卡型金矿应"只求同"(要求其最基本的表面的特征相同或相似),"须存异"(容矿岩石、产出地质背景、成因等有所不同),卡型金矿本身不具有成因意义,不是一种成因类型;判别卡型金矿有4条标准;依据4条标准,将卡型金矿定义为区带上_集中分布的(超)微细、浸染、中低温热液矿床.

关键词: 型金矿 , 判别标准 , 再定义

第五届“吴仲奖励基金”评选出获奖者

工程热物理学报

根据《吴仲奖励基金章程》(吴奖[2010]01号),经各高校、中国工程热物理学会和中国科学院工程热物理研究所遴选和推荐,以及吴仲奖励基金理事会评审,决定授子钟文琪、张鹏、张明明、徐纲4位青年学者“吴仲优秀青年学者奖”,授予顾超等13位同学“吴仲优秀学生奖”。

关键词: 基金 , 奖励 , 获奖者 , 中国科学院 , 评选 , 青年学者 , 物理研究所 , 物理学会

制冷机冷却的超导磁体在磁时的稳定性分析

刘宏伟 , 余运佳 , 王秋良

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2005.04.016

制冷机冷却的超导磁体是超导磁体技术的发展方向.在磁体磁时,可能会因为交流损耗和稳恒漏热的共同作用而导致磁体温度上升到电流分流温度,进一步导致失超.因而磁时的制冷机冷却的超导磁体的稳定性尤为重要.基于磁体内的漏热分析和磁时交流损耗的计算,数值模拟了磁时磁体的温度分布,研究了在制冷机冷却方式下超导磁体的稳定方面的问题.

关键词: 超导磁体 , 制冷机 , 稳定性 ,

磁风电转子绝缘结构设计、制造工艺和绝缘性能研究

潘庆辉 , 张小俊 , 何明鹏 , 黄绍波

绝缘材料

为降低风力发电机的生产成本,采用电磁转子代替永磁体转子进行电磁风力发电机转子的开发、设计和制造,避免使用磁钢。开展了电磁风力发电机转子绝缘结构设计、制造工艺和性能试验研究。结果表明:开发的电磁风力发电机转子绝缘结构、制造工艺和绝缘性能均满足发电机设计要求,通过了真机型式试验和用户验收,填补了国内空白,可投入批量化生产。

关键词: 磁风力发电机 , 转子线圈 , 绝缘结构 , 制造工艺 , 绝缘性能

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