苏小钢
,
姚颖方
,
田娟
,
刘建国
,
汪忠伟
,
尤勇
,
黄林
,
吴聪萍
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61063-4
近年来,氮掺杂的碳材料作为碱性氧还原催化剂得到了研究者的广泛关注.掺杂的 N原子会影响 C原子的自旋密度和电荷分布,导致碳材料表面产生“活性位点”,因此掺氮碳材料具有优秀的氧还原活性,这已经在理论计算和实验中得到了验证.我们通过调节聚对苯二胺和碳黑的比例,之后进行热解制备了一系列掺氮碳材料.其中0.88PpPD/CB样品具有最好的氧还原活性,其在 KOH溶液(0.1 mol/L)中的氧还原性能超过了商业碳载铂.通过扫描电子显微镜表征,发现碳球聚集在聚对苯二胺的表面,这主要是因为聚对苯二胺没有进行酸掺杂,因此其水溶性比较差.通过氮气的吸脱附表征,发现聚对苯二胺的比表面积很小,而碳黑样品(BP2000)的比表面积很大.因此,随着聚对苯二胺量的增加,聚对苯二胺/碳黑复合物的比表面积逐渐降低.另外,聚对苯二胺表面几乎都是微孔,而介孔和大孔主要来自于碳黑.研究者认为,“活性位点”主要位于微孔内(聚对苯二胺表面),而介孔和大孔有利于物质的传输.因此,当聚对苯二胺和碳黑的比例合适时,既有大量的“活性位点”暴露,又有足够的介孔和大孔进行物质传输,所以0.88PpPD/CB样品的氧还原活性最高.
但是,对于掺氮碳材料来说,一个主要的问题就是稳定性不足.不管是电化学稳定性,还是放置在空气中的稳定性,掺氮碳材料都比不上铂基催化剂,这也阻碍了它们的大规模应用.对于电化学稳定性,很多文章都进行了报道,但是很少有文章报道掺氮碳材料在空气中的稳定性.我们知道,铂基材料之所以具有优异的氧还原活性,是因为铂和氧气的结合能比较合适,既利于氧气吸附,也利于之后氧气分子键的断裂.但是,当铂基材料放置在空气中,氧气的吸附也会发生,而且之后会导致表面氧化层的形成.所以铂基材料需要活化才能达到最好的催化性能.对于掺氮碳材料,放置在空气中会不会发生氧化反应？这对氧还原活性是否有影响？为了研究掺氮碳材料在空气中的稳定性,我们将0.88PpPD/CB样品在空气中放置了一个月,之后再进行电化学测试.旋转圆盘电极测试表明,在空气中放置了一个月后,0.88PpPD/CB样品的氧还原活性降低了,不管是半波电位还是极限电流密度都下降了.之后我们对其进行了 X射线光电子能谱检测,发现在空气中放置了一个月后其氧含量提高了1%(原子分数),而氮含量几乎没有变化.氧含量的提高证实了氧化反应的发生,但不能直接归结于空气中的氧气.为了排除其他因素,如水蒸气、二氧化碳等,当热处理完成,管式炉温度低于100°C时,我们将高纯氮气切换为高纯氧气,一个小时后再取出样品.电化学测试表明,在氧气中暴露了一个小时后,0.88PpPD/CB样品的氧还原活性极大地降低了,而且 X射线光电子能谱表明其氧含量提高了一倍,接近12%.因此,我们证实了氧气会和0.88PpPD/CB样品反应,导致样品的氧还原活性降低.所以,对于未来掺氮碳材料的大规模应用,要考虑其在空气中的稳定性,以及如何避免和氧气接触.
关键词:
苯二胺
,
炭黑
,
复合结构
,
氧气还原反应
,
稳定性
郑丹
,
田娟
,
张熙贵
,
夏保佳
,
张宝宏
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2006.01367
多孔硅以其多孔结构及大的表面体积比等特点被认为是可在基于MEMS技术的微型燃料电池中代替碳 纸、碳布作为扩散层的材料. 本文考虑传统碳纸、碳布作为扩散层的要求, 并结合多孔硅材料的特点, 选用n<100>(0.04～0.15 Ω·cm)单晶硅进行了多孔硅制备工艺的研究; 考察了腐蚀液的浓度、电流密度和氧化处理时间对多孔硅的孔隙率、孔深度及氧化速率 的影响, 实现了多孔硅的可控制备. 孔隙率为40%、孔径为350～700nm、厚度为60μm的多孔硅膜电极经循环伏安测定, 在0.5mol/L H2SO4溶液中, 表现出与碳纸相近的电活性, 显示了潜在的应用价值.
关键词:
微型燃料电池
,
diffusion layer
,
porous silicon
,
controllable preparation
郑丹
,
田娟
,
张熙贵
,
夏保佳
,
张宝宏
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2006.06.014
多孔硅以其多孔结构及大的表面体积比等特点被认为是可在基于MEMS技术的微型燃料电池中代替碳纸、碳布作为扩散层的材料.本文考虑传统碳纸、碳布作为扩散层的要求,并结合多孔硅材料的特点,选用n〈100〉(0.04～0.15Ω·cm)单晶硅进行了多孔硅制备工艺的研究;考察了腐蚀液的浓度、电流密度和氧化处理时间对多孔硅的孔隙率、孔深度及氧化速率的影响,实现了多孔硅的可控制备.孔隙率为40%、孔径为350～700nm、厚度为60μm的多孔硅膜电极经循环伏安测定,在0.5mol/L H2SO4溶液中,表现出与碳纸相近的电活性,显示了潜在的应用价值.
关键词:
微型燃料电池
,
扩散层
,
多孔硅
,
可控制备
崔元臣
,
王新海
,
李德亮
,
李明玉
,
周大鹏
应用化学
doi:10.3969/j.issn.1000-0518.2004.07.015
以水、乙醇为分散介质,用季铵型阳离子试剂(CHPAC)修饰天然聚多糖大分子田菁胶,得到了高取代度的季铵型阳离子田菁胶.研究了反应条件对田菁胶中伯羟基(PHG)取代度的影响,初步探讨了季铵型阳离子田菁胶在水处理中的絮凝特性.结果表明,在n(田菁胶中伯羟基):n(阳离子试剂)=1:1、反应温度为50℃、pH值为9～10、V(乙醇):V(水)=1:10、反应时间为6 h条件下,取代度可达0.68;所得季铵型阳离子田菁胶与聚合硫酸铁复配处理城市生活废水CODcr去除率达90%,与聚合氯化铁复配处理黄河水时可使吸光度降至0.1以下.
关键词:
阳离子田菁胶
,
化学改性
,
混凝
陈虹宇
,
唐洪波
,
王锦霞
,
谢宏伟
高分子材料科学与工程
doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2017.03.033
田菁胶是从田菁种子胚乳中提取的一种天然多糖类高分子有机物.天然的化学结构反映出的理化性质限制了其应用和推广.化学结构式的修饰改进是扩大其应用的有效手段.修饰改进后的田菁胶无毒、无污染,在石油开采、煤开采、纺织、印刷、造纸和食品等领域得到了广泛应用.文中对羧甲基法、羟乙基法、羟丙基法、交联法、羟烷基-羧甲基法、羧甲基-羟烷基法、阳离子法、酶解法、氧化法和两性法等田菁胶化学结构式的主要修饰改进方法进行了详述.总结了修饰改进技术注意事项,并对前景进行了展望.
关键词:
田菁胶
,
羧甲基法
,
羟基法
,
阳离子法
,
酶解法
,
改性
梁若飞
,
杨风暴
,
王毅敏
,
李大威
,
冯裴裴
影像科学与光化学
doi:10.7517/j.issn.1674-0475.2016.02.190
针对高分一号卫星(GF-1)玉米田遥感图像中玉米田光谱复杂和地块边缘模糊导致的面积统计误差大的问题,本文提出一种块模糊增强和最小值边缘提取相结合的边缘检测方法进行玉米田地块分割处理,以减小面积统计误差.首先将彩色遥感图像从RGB变换到I1I2I3彩色空间,提取出含丰富特征的单色图I1;然后利用模糊理论对I1进行基于块的增强处理;再对增强后的图像进行最小值边缘提取;最后利用Full Lambda-Schedule算法对区域边缘进行优化.通过与Canny和Sobel等边缘提取方法比较,证明本文的边缘检测结果能有效地分割出玉米田地块目标,减少了玉米田光谱复杂和边缘模糊带来的影响,检测出的边缘更符合玉米田实际分布,玉米田面积统计结果更符合实际.
关键词:
块模糊增强
,
边缘检测
,
玉米田地块分割
