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关键词： 煤沥青   静电纺丝   活性碳纤维无纺布   聚丙烯腈   电化学性能  

摘要： 煤沥青碳含量高、缩合芳环含量高、杂质含量低,是制备碳材料的优质碳源。以煤沥青为碳源,聚丙烯腈高分子聚合物为骨架,采用静电纺丝法制备煤沥青/聚丙烯腈基活性碳纤维无纺布,是实现煤沥青高值化和清洁化利用的重要途经之一。以等体积丙酮/二硫化碳混合溶剂萃取煤沥青,获得精制煤沥青萃取物,继而与聚丙烯腈混合制备纺丝溶液,在静电纺丝设备上制备前驱体纤维无纺布。前驱体纤维无纺布经预氧化、炭化和活化处理制备煤沥青/聚丙烯腈基活性碳纤维无纺布。采用高分辨率扫描电子显微镜(SEM)表征了不同质量比的前驱体纤维无纺布、碳纤维无纺布的形貌。前驱体纤维无纺布由连续的长丝所构成,呈现出网状结构,表面平滑,说明煤沥青萃取物和聚丙烯腈表现出良好的融合性和可纺性。采用BET测试分析了不同质量比的活性碳纤维无纺布的比表面积和孔分布特征,其中AC-E65表现出最大的孔容量和比表面积(2 541.8 m^(2)/g)。通过循环伏安测试、恒电流充放电测试和电化学阻抗谱测试研究了煤沥青/聚丙烯腈基活性碳纤维无纺布的电化学性能。煤沥青/聚丙烯腈基活性碳纤维无纺布的双电层电容特性明显,倍率性能和可逆性能优异,循环性能良好,尤其是煤沥青萃取物质量比为70%时,煤沥青/聚丙烯腈基活性碳纤维无纺布表现出优良的电化学性能:电流密度为1 A/g时,比电容可达到186.3 F/g,循环充放电2 000次比电容保留率为95.2%。因此,以聚丙烯腈为纤维骨架,煤沥青为填充基质,结合静电纺丝法能有效实现煤沥青/聚丙烯腈复合碳纤维无纺布的制备,并表现出良好的电化学性能。

关键词： H_(2)O_(2)   树枝状PbO_(2)   碳布   电化学传感器  

摘要： 碳布支撑的树枝状PbO_(2)复合电极制备过程简单、成本低、电化学性能良好,为H_(2)O_(2)的检测提供了一种简便可行的途径。文章利用电化学沉积法,通过控制沉积方式和沉积条件,获得了碳布支撑的树枝状PbO_(2)电极(CC-dendritic PbO_(2))和聚集状PbO_(2)电极(CC-agglomerated PbO_(2)),并作为H_(2)O_(2)电化学传感器的电极使用。结果表明:相较于CC-agglomerated PbO_(2),CC-dendritic PbO_(2)对H_(2)O_(2)具有良好的电化学催化活性和选择性,其线性响应范围为5×10^(-6)~1.19×10^(-2)mol/L,检测限为0.781μmol/L(S/N=3);基于这一电极所构建的电化学传感器可以实现实际环境水样中H_(2)O_(2)的检测。

关键词： 生态文明理念   生态环境保护   高校物理课程   污染生态学   生态文明建设   物理学角度   物理化学  

摘要： 在古代,我国先民便很重视人与自然的和谐相处,诸多文章中都蕴含着生态文明理念,“斧斤以时入山林,材木不可胜用也”。直至近代,受工业革命影响,在一段时间内生态环境遭到一定程度的破坏。进入新世纪以来,国家高度重视生态环境保护工作,并将生态文明建设作为国家建设的重要内容之一,协调经济发展与生态文明之间的关系。由李书鼎编写、中国环境科学出版社出版的《污染生态物理化学》,从物理学角度出发研究污染生态学,观点新颖、内容丰富,可为污染生态学研究提供新方向,为生态文明理念在高校物理课程建设中的融入提供重要参考。

关键词： 石墨烯   制备方法   电化学   储能   超级电容器   二次电池  

摘要： 综述了石墨烯材料制备方法及其在电化学领域应用的研究进展,对不同制备工艺所用原料、产品的形貌结构和尺寸等进行了对比,并展望了石墨烯材料在超级电容器、二次电池等方面的应用前景。指出如何利用廉价原料,简单工艺实现高品质石墨烯产品生产,并针对不同的电化学储能器件,充分发挥石墨烯特有的结构优势是今后的研究热点。

关键词： 电极材料   CuFe2O4   过硫酸盐   电化学  

摘要： 本研究以泡沫镍集流体为阴极基体,采用电沉积法制备尖晶石涂层电极材料的前驱体,在700℃高温空气气氛下形成Ni基CuFe2O4尖晶石涂层电极材料(NF@CuFe2O4)。本研究考察了电沉积的镀液组成和工艺条件对电极材料性能的影响,确定Cu(NO3)2·3H2O:Fe(NO3)3·9H2O摩尔比1:2,电流密度20 mA/cm2,时间40 min为最佳工艺条件。研究以抗生素为模拟废水进行电化学降解实验,探究了Ni基CuFe2O4尖晶石涂层电极材料协同电化学高级氧化技术对抗生素处理效果的影响及作用机理,为电化学活化过硫酸盐净化废水体系的改进提供实践和理论基础。

关键词： 电化学生物传感器   汞离子   信号放大  

摘要： 介绍了几种常见的核酸信号放大策略及新型纳米器件在Hg^(2+)电化学生物传感器中的应用情况,进一步分析讨论了核酸信号放大策略和纳米器件对提升Hg^(2+)检测灵敏度的重要意义。对未来Hg^(2+)电化学生物传感器的发展趋势进行了展望。

关键词： 流态固化土   固化剂   单纯形重心法   电化学阻抗谱  

摘要： 流态固化土是一种新型填筑工程材料,是对传统稳定土(灰土等)的变革和发展。采用单纯形重心法设计固化剂组成,对不同配比固化剂的流态固化土的坍落度、凝结时间、抗压强度和电化学阻抗谱进行测试。基于7个实验点的结果,采用3个分量的三阶重心多项式模型建立流态固化土坍落度、凝结时间以及抗压强度预测方程。试验结果表明,当流动性满足要求,且凝结时间适宜时,水泥-矿粉-粉煤灰三元体系质量比为6∶2∶2时,流态固化土抗压强度较高,固化效果及经济性良好;电化学阻抗谱法Nyquist图的容抗弧半径和Bode图的阻抗模值与固化体试样的强度呈正相关,是评价预固化剂固化效果的一种有效途径。

关键词： 生物传感器   光电感知   奶牛   疾病诊断  

摘要： 随着中国奶牛养殖的规模化、集约化的发展,以及养殖场过度追求奶牛生产性能,导致奶牛易发生或感染各类疾病,包括亚临床酮病、亚临床低钙血症、乳腺炎、口蹄疫、呼吸道疾病和牛病毒性腹泻在内的营养性和传染性疾病。这些疾病严重威胁着奶牛的健康、降低了乳品品质,进而增加养殖成本。实现奶牛疾病的低成本、快速且准确诊断是养殖场控制疾病传染、保障食品安全、降低经济损失的关键。常规的畜禽疾病检测方法有细胞培养法、酶联免疫吸附测定(ELISA)、聚合酶链式反应(PCR)等,但过程耗时长、成本高、操作繁琐和不适用于对奶牛疾病的现场即时诊断等问题,制约了这些方法在养殖场的大规模推广和使用。生物传感技术将特异性生化反应产生的信号转化为可测量的电、光等信号,并结合信号放大系统可对物质进行定性或定量检测,具有操作简单、灵敏度高、特异性强和易于修饰等特点,在金属离子、病原菌等检测中具有很大的潜力。目前已有多种生物传感器被开发用于奶牛疾病的诊断。笔者针对常见的奶牛疾病列举了相对应的电化学、光学生物传感器,阐述了每种生物传感器的检测原理、对目标检测物的检测范围、检测限等信息,对生物传感器研究的发展趋势进行了展望,以期为奶牛养殖的健康发展提供一定的依据。

关键词： 电化学光整加工   多物理场   气液两相流   气泡  

摘要： 针对电化学光整加工过程中工件的加工质量稳定性较差的问题,为提高工件的加工质量,主要以工件的表面微观几何形貌为研究对象,通过COMSOL Multiphysics仿真软件,建立了多物理场仿真模型。分别研究工件在不同加工状态下,工件的表面介观形貌变化、电流场和流场的分布特性和规律,并对加工机理的影响进行了分析。然后借助两相流-水平集法,建立气液两相流模型,分析了气泡的形成和变化过程对流场速度分布的影响。结果表明:电流的分布与工件的表面介观几何结构具有相关性,其分布的特点可提高工件的加工质量;阳极表面尖峰附近的空腔形成的漩涡有利于改善流场的缺液现象,同时在一定程度上对钝化膜进行了水力加工;气泡的变化会影响周围电解液的流速分布,造成流场速度不均。通过研究多物理场对电化学光整加工的影响机理,分析各个场的基本特性进而提高光整加工过程中工件的加工质量稳定性。

关键词： 质子交换膜燃料电池   Pt合金催化剂   电化学活性面积   物理表征   电化学表征  

摘要： 质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFCs)作为高效清洁的电化学能源转换装置,是目前应用最广泛、研究最热门的氢燃料电池之一.基于PEMFCs的低成本与高性能需求,Pt合金催化剂极具研究前景.电化学活性面积(electrochemical active surface area,ECSA)是筛选燃料电池高效催化剂以及研究催化动力学基础理论的重要参数,其评价的准确性至关重要.对于Pt/C催化剂ECSA的表征方法已经成熟,然而Pt合金因其不同于Pt/C催化剂的化学组成和结构,直接将传统Pt/C催化剂ECSA表征方法移植到Pt合金催化剂,将不再满足表征准确性需求.本文对Pt合金催化剂ECSA的表征方法及其表征ECSA偏差的来源进行综述.