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关键词： 电化学氧化法   蚀刻废液   高浓度氨氮   沸石  

摘要： 蚀刻液处理过程中所产生的废水残留有高浓度氨氮,其环境污染风险大且难治理.电化学氧化法因其快速、高效的处理效率受到学术界的广泛重视.文章系统地探讨了电化学氧化法去除蚀刻液处理过程中高含氮废水的机理和影响因素.结果表明:针对初始质量浓度为2000 mg·L^(-1)的模拟氨氮废水,电化学氧化法去除其中氨氮的最佳条件为质量浓度ρC l-=6000 mg·L^(-1)、初始pH=9、电流密度60 mA·cm-2,电解3 h后,氨氮去除率达到86.87%;针对实际废水,氨氮去除率可达75.42%.此外,向电化学体系中引入沸石材料后,模拟废水和实际废水中氨氮去除率可分别提高到92.79%和83.17%.

关键词： 增材制造   定域电沉积   微螺旋结构   初始极间隙   极间电压   脉冲占空比  

摘要： 针对电化学增材制造已有较多探究,但研究内容多为工艺参数对柱体成形质量的影响,工艺参数对微螺旋构件的影响尚缺乏系统研究。通过单因素试验法研究极间电压、脉冲占空比和初始极间隙对微螺旋结构直径、体沉积速率和表面形貌的影响,采用数字显微镜及扫描电镜对微螺旋构件进行检测,得出极间电压为4.0~4.4 V时,可以制备出直径均匀、形状规整的微螺旋结构,微螺旋结构体沉积速率由210μm^(3)/s增长至5 728μm^(3)/s;而电压增至4.6 V时,微螺旋结构出现大量瘤状沉积。当初始极间隙从5μm增加到20μm时,微螺旋结构平均直径由128μm增长至163μm。极间电压为4.2 V、初始极间隙为10~20μm时,随着初始极间隙的增大,微螺旋结构底部明显变粗,直径波动较大。研究结果表明,采用三轴联动控制阳极运动轨迹,定域电化学增材制造三维微螺旋构件,是三维金属微结构一种可行的技术方法。试验优化参数为极间电压4.2 V、脉冲占空比60%和初始极间隙5μm时,得到微观形貌质量较好、直径均匀的微螺旋构件(圈数为2圈、螺距为400μm)。

关键词： 铜纳米线   银纳米颗粒   复合材料   电化学无酶葡萄糖传感器  

摘要： 以抗坏血酸为还原剂在均匀的铜纳米线(CuNWs)表面将硝酸银还原,成功制备出不同负载量的Ag纳米颗粒均匀生长在铜纳米线(AgNPs/CuNWs)上的复合材料.利用循环伏安法检测AgNPs/CuNWs修饰电极对葡萄糖的电催化性能,发现Ag颗粒负载量质量分数为5.57%时具有最佳的电流响应,同时对葡萄糖分子表现出良好的电催化活性,灵敏度高达693.1μA(mmol/L)^(-1) cm^(-2),宽线性范围0.01~4.18 mmol/L,低检测限为3.4μmol/L(S/N>3),对血液中的一些干扰物具有出色的抗干扰性,并具有超过两周的高稳定性.此无酶葡萄糖传感器表现出良好的稳定性和高选择性,在电化学无酶葡萄糖检测中具有良好的应用前景.

关键词： 第一性原理   Pourbaix图   钼硫硒材料   稳定性  

摘要： MoSSe材料是一种非常有前途的光电材料,它的应用环境会接触到水溶液,但目前尚未有关MoSSe材料在水溶液中电化学稳定性的研究.本文基于密度泛函理论构建不同钼、硫和硒元素原子比例的单层MoSSe的Pourbaix图,研究在不同pH和电极电位条件下的热力学稳定性和电化学腐蚀行为.对MoSSe的Pourbaix图研究表明,一部分MoSSe的免蚀区域存在于Pourbaix图中水的稳定区域内,说明MoSSe在水环境中可以稳定存在;相比较碱性溶液来说,MoSSe在酸性和中性溶液中的耐腐蚀性更好.对Mo_(4)S_(2)Se_(6),Mo_(4)S_(6)Se_(2),Mo_(4)S_(7)Se和Mo_(4)SSe_(7)的Pourbaix图研究表明,在不同钼、硫和硒元素原子比例的单层MoSSe中硫的物质的量浓度较高的情况下,材料在水溶液中可以稳定存在的条件范围变大,耐腐蚀性变好;在不同钼、硫和硒元素原子比例的单层MoSSe中硒的物质的量浓度较高的情况下,材料在水溶液中可以稳定存在的条件范围变小,耐腐蚀性变差.本文对不同钼、硫和硒元素原子比例的单层MoSSe在水溶液中的稳定性和腐蚀行为进行预测,更加深入地探究了MoSSe材料在水溶液中的降解行为,可以对钼硫硒材料在光电领域的应用提供理论指导.

关键词： 高分子吸水树脂   食品级琼脂粉   离子迁移   燃料电池   吸氧腐蚀   电解氯化铜  

摘要： 将吸水树脂、琼脂粉用于电化学实验,吸水树脂作为燃料电池的气体吸附剂和暖宝宝的反应物载体,有色的果冻凝胶在电场中形成离子的聚集。改进后的实验耗时短,取材方便,现象明显,适合作为学生分组实验,让学生在实验中感受宏观现象背后的微观变化,发展学生的科学探究核心素养。

关键词： 光电化学氮固定   电子局域结构   合金化   加压反应   协同机理  

摘要： 氨是氮肥等工业的主要原料,因此氨产量居各种化工产品的首位.目前,90%以上的氨通过传统Haber-Bosch法制得,但该反应需要在高温高压下进行,消耗大量能源,同时排放大量CO_(2).基于此,科研人员致力于寻求一种绿色、高效的合成氨替代方法.其中,利用太阳能,通过光电化学氮还原合成氨是最有潜力和竞争力的方法之一,该方法也为有效利用太阳能提供了新途径.目前,虽然光电化学氮还原研究取得了一定进展,但是氨产率和氮转换效率低限制了其经济可行性.这主要归因于四个方面:(1)牢固的氮氮三键使得氮气难以活化;(2)复杂的多步和多电子反应使得动力学迟缓;(3)析氢竞争反应降低了太阳能-氨的转换效率;(4)氮气在水溶液中的溶解度低导致吸附在光电阴极表面的氮气较少.为解决上述问题,本文通过溅射法在B掺杂的p型(100)晶向硅片上共沉积Au,Co和Pd,然后在600℃下和空气中快速退火,制得由助催化剂/保护层/光吸收层组成的层级硅基光电阴极,并用于氮还原合成氨.成分和结构表征结果表明,层级硅基光电阴极由p型硅光吸收层、二氧化硅保护薄层和AuCoPd合金纳米颗粒助催化剂组成,该电极可表示为AuCoPd-CoOx/SiO_(2)/Si,简称ACP电阴极.角分辨X射线光电子能谱和同步辐射X射线吸收光谱结果表明,形成了局域电子结构AuCoPd合金纳米颗粒,并可分析出Au离子和Pd离子在纳米颗粒上的比例和分布.变压光电化学实验结果表明,ACP光电阴极表现出较好的氮还原合成氨性能,在3 MPa下氨产率达到22.2±0.4μg·h^(-1)·cm^(-2),法拉第效率达到22.9%.同时,ACP光电阴极的光电化学氮还原行为遵循勒夏特列(化学平衡移动)原理:随着反应压强增加,氨产率、法拉第效率和起始光电压均随之增大.原位X射线光电子能谱和原位同步辐射X射线吸收光谱结果表明,Au离子和Pd离子为氮还原反应的活性位点,为氮气活化及加氢提供反应场所;同时,揭示了邻近的Pd元素为Au物种上活化的氮气提供了活性质子,促进了氮还原合成氨反应进程.综上,本文为设计高效且稳定的光电阴极并应用于光电化学氮还原反应提供一定的参考.

关键词： 储能电站   协调控制器   层级化建模   动模试验  

摘要： 电化学储能电站是新能源建设的重要环节,协调控制器是保证电化学储能电站安全可靠运行的关键二次设备。针对协调控制器开展动模试验的诸多难点,分析了协调控制器及其控制策略、电化学储能电站中电池管理系统(battery management system, BMS)与储能变流器(power conversion system, PCS)的特性以及协调控制器GOOSE数据交互等三方面问题。通过对BMS与PCS特性仿真方法的研究,提出了针对多个BMS与PCS的层级化建模技术。根据模型计算及数据交互要求,研发了实时仿真方法及GOOSE数据收发机制。在此基础上,搭建了实时仿真系统与协调控制器装置的闭环环境,制定试验方案并开展了完整的动模试验。模型的实时运行及动模试验的开展证明了针对协调控制器动模试验技术的可行性。

关键词： 无钴AB_(5-5.6)储氢合金   制备过程   微观组织   相结构   电化学性能  

摘要： 用真空电弧熔炼、铜辊快甩(10 m/s)和热处理(1 273 K×15 h)制备稀土系CaCu5型过计量比合金,研究不同制备工艺下,合金La_(0.55)Ce_(0.25)Y_(0.2)(NiFeAlMn)_(5.0-5.6)相结构、微观组织、电化学性能的影响规律。结果表明,在不同的制备工艺下,计量比的增加都不会改变合金的相结构。常规熔铸合金晶粒由粗大的树枝晶和第二相组成;快淬合金都呈现出细小的等轴晶或柱状晶,且抑制了第二相的形成;退火合金使成分均匀化,第二相含量较铸态合金明显减少。合金电化学性能研究表明,不同的制备工艺下,随计量比的增加,合金的放电容量均降低,循环稳定性均提高,高倍率性能均降低。但对同计量比合金而言,循环稳定性依次为退火合金大于快淬合金大于铸态合金,而高倍率性能大小正好相反。综合电化学性能可知,过计量比有利于改善合金的循环稳定性,但会降低合金的动力学性能,所以合适的计量比结合适当的制备工艺可显著提高合金的综合性能。

关键词： 课程思政   教学案例   表面张力   多元化教学模式   问卷调查  

摘要： 以物理化学课程中的“表面张力”一节教学为例,依据教学目标、学生中心和产出导向等3方面,精心设计教学内容和教学方法,充分挖掘各个教学环节的思政元素,力求将价值塑造、知识传授和能力培养融为一体。综合性作业和问卷调查结果表明,多元化教学模式可较好地将教学内容与思政元素有机融合,实现知行合一,有利于学生综合素质的培养。

关键词： 激光技术   激光选区熔化   AlMgScZr合金   微观组织   电化学腐蚀性能  

摘要： 采用激光选区熔化(SLM)技术成形了AlMgScZr合金,分析了不同扫描速度下制备的合金的微观组织及其在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的动电位极化曲线和电化学阻抗谱,研究了SLM成形AlMgScZr合金的微观组织对其电化学腐蚀性能的影响。结果表明,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,SLM成形的AlMgScZr合金表现出明显的钝化行为。合金中的孔隙降低了表面钝化膜的稳定性,从而降低了合金的抗电化学腐蚀性能。由于熔池边界处高数量密度的Al3(Sc,Zr)颗粒可以作为微阴极促进Al基体的溶解,熔池边界发生了严重的腐蚀。此外,随着扫描速度的增大,AlMgScZr合金的晶粒尺寸逐渐减小、小角度晶界逐渐增多。晶粒尺寸的减小导致晶界密度和晶界处的活性原子数量逐渐增多,提高了钝化膜的生长速度,同时,小角度晶界的增多提高了晶界的稳定性,从而改善了合金的抗电化学腐蚀性能。