金属有机框架材料的合成及电催化性能研究

金属有机框架材料(MOFs)由金属团簇和有机配体以配位键的形式结合而成,是一种比表面积大、活性位点多的多孔性材料.近年来,已经成功制备出功能多样性的新型材料,并应用于不同的领域,通过MOFs连接起不同学科的交叉融合.MOFs的发展前景良好,在电催化领域,研究者们发现其具有巨大潜力,并在研究过程中取得了重大突破.文章将从...     

基于金属有机框架材料设计合成锂离子电池电极材料的研究进展

金属有机框架材料 (Metal-organic frameworks,MOFs）是一种新颖的多孔晶体材料,具有比表面积大、孔隙率高、结构可设计性强等优点,但是,MOFs的低电导率以及在电解液中的稳定性等问题限制了其作为电极材料的应用。近年来,如何结合MOFs的优势进行锂离子电池电极材料的设计与合成受到了越来越多的关注。目前,通过自牺牲得到的多孔碳骨架和金属化合物等MOFs衍生复合电极材料,不仅解决了电导率低的问题,而且保留了MOFs的高比表面积和复杂多孔结构,为锂离子的插入/脱出、吸附/解吸等过程提供了丰富的活性位点;与此同时,从结构单元和化学组成方面增加了材料结构的复杂性,开放性的孔隙结构可以缓冲体积膨胀带来的机械应力,对外来离子存储和多离子传输具有重要的意义。本文综述了MOFs及其衍生物在锂离子电池电极材料的设计和研究中取得的最新进展,重点阐述了针对锂离子电池电极材料的要求进行MOFs形貌控制和修饰的方法,以及具有多孔、中空或特殊结构的MOFs衍生电极材料的制备关键影响因素及其结构特性对电化学性能的影响。最后,分析了MOFs衍生电极材料的研究挑战和发展方向。      

水体中苯胺类化合物分析方法的研究

研究了酸度、亚硝酸盐、重氮化时间、分解过量NaNO2所用试剂的浓度和时间、N—Na试剂用量及偶合时间、光线等因素对水体中苯胺类化合物分析的影响。确定了水体中苯胺类化合物分析的最适条件，使水体中苯胺类化合物分析方法得到优化，以适用于对地下水等低浓度水体中苯胺类化合物含量的测定。     

金属有机骨架材料的合成方法及应用进展

金属有机骨架材料(MOFs)是近年来发展迅猛的一种具有三维孔结构的新型高分子材料,由有机配体和金属离子通过配位键自组装形成,具有比表面积大、孔隙率高、微孔结构有序等优良的性能在气体存储、吸附分离等领域受到越来越多的关注。综述了利用包括溶剂(水)热合成法、微波辅助合成法、扩散法、超声法、机械研磨法等合成MOFs的优缺点。对近年来MOFs在吸附挥发性有机物(VOCs)领域的研究进行了综述,对MOFs材料在未来的研究及发展进行了展望。     

稀土有机框架材料（Ln-MOFs）的合成及应用

稀土有机框架材料 (Ln-MOFs) 因镧系离子存在特殊的电子排布[Xe]4fn (n = 0～14)而具有独特的发光性和磁性,且具有不饱和配位的金属位和大的比表面积,在化学工业中具有广阔的应用前景而备受关注. 研究表明,Ln-MOFs具有特殊的拓扑结构以及特定尺寸和形状的孔道,是一种新型多功能结晶材料,涉及了无机化学、有机化学以及配位化学等多学科,然而,通过简单的设计直接合成得到精确的Ln-MOFs是比较困难的,且有机配体和镧系金属单元具有无穷组合,故Ln-MOFs的合成与应用依然是今后研究的重点. 文中以设计合成稀土有机框架材料(Ln-MOFs)的配体类型为主线,综述了Ln-MOFs的合成与结构,重点阐述了其在催化剂、热稳定性、气体吸附、发光材料、磁性材料等方面的应用.      

基于均苯三甲酸的铀的有机框架化合物的合成及催化性能研究

研究了以均苯三甲酸为主配体,2,2′-联吡啶为辅助配体,在170℃水热条件下合成二维层状结构新型有机框架化合物Na(UO_2)(C_9H_3O_6),利用单晶X射线、红外光谱、荧光光谱表征该化合物的晶体结构。结果表明:所合成化合物属六方晶系,P6(3)/mmc空间群,具有二维层状空间结构,,通过均苯三甲酸与铀酰离子发生八配位而形成;该化合物对罗丹明B具有光催化分解性能。     

基于机器学习的材料弹性性能预测及可视化分析

在工程材料的应用中,弹性模量是重要的性能参数,找到特定弹性性能的材料是新材料合成领域的热点问题,如何快速且准确的预测弹性在工程上具有重要意义.通过实际实验测量大量材料的弹性性能并不现实.因此,通过计算机模拟筛选材料数据,选出候选材料,再通过实际实验进行验证,是一种理想的新材料发现方法.目前材料性能预测的主要计算方法是基于第一性原理的高通量计算,这类方法效率低下,难以高效地完成大批量的材料筛选任务.而基于材料统计学的机器学习预测方法,可通过大数据挖掘,快速预测材料性能,成为一种有可能替代高通量计算的方案.本文将特征选择方法和机器学习模型进行组合,从中选择最有效的弹性模量预测组合方案,并设计交互界面对输入特征和材料弹性性能的关系进行可视化分析.实验表明Pearson/RFE和GBDT的组合模型性能最好,同时通过可视化分析发现每原子能量、熔点、密度等特征对于预测结果的影响较大.这些重要的特征可以从特征–目标关系中初步预测弹性模量的范围,目标属性值也可反过来估计材料的重要特征.这些研究成果可应用于探究弹性的影响因素、预测大批量材料性能和可视化分析指导材料合成.     

新型功能材料钨离子液体的合成及表征

合成了一系列由阳离子N-甲基咪唑和阴离子WO2-4组成的新型离子液体:2-(1-丙基-3-甲基-咪唑)钨酸盐(记为[C3mim]2[WO4])、2-(1-丁基-3-甲基-咪唑)钨酸盐(记为[C4mim]2[WO4])、2-(1-戊基-3-甲基-咪唑)钨酸盐(记为[C5mim]2[WO4])、2-(1-己基-3-甲基-咪唑)钨酸盐(记为[C6mim]2[WO4])。对上述离子液体进行了表征以及结构验证。     

光电功能材料课程研究型教学设计与实践

以光电功能材料课程为例,介绍了在课程内容、学习模式以及考核方式等方面开展研究型教学内容设计与实际效果。以课程教学为契机,引导学生通过多种途径接触乃至参与科学研究,实现了研究与教学的结合,并取得了良好效果。     

广东医科大学合成纳米稀土金属有机骨架材料

<正>广东医科大学药学院刘建强博士与安徽农业大学合作,成功合成了两个罕见的纳米孔稀土GDMU型金属-有机骨架材料。相关研究近日以封面文章的形式发表在《晶体工程通讯》杂志。传统材料如活性氧化铝吸附材料,存在吸附能力低和回收困难等问题,而金属-有机骨架在用于离子吸附方面,具有方法简单、吸附能力强及吸附速度快等优点。研究人员将该材料应用于离子吸附领域,对氟离子可进行高效吸附和高速响应。"该类型纳米孔稀土金属-有机骨架材料的吸附能力和响应速度是传统材料的两倍"。刘建强表示,该     

钛酸钾晶须对无石棉有机摩擦材料性能的影响

钛酸钾晶须是无石棉有机(NAO)摩擦材料中一种新兴的增强材料.该文作者以一种成熟的NAO配方为基础,采用粉末冶金法制备钛酸钾晶须增强的NAO摩擦材料,研究晶须含量(质量分数,%)对材料可压缩性和摩擦磨损性能的影响.结果表明:随着钛酸钾品须含量增加,一方面引起材料孔隙度增大,导致材料的冷压缩变形量增大,另一方面通过降低材料的热膨胀率来降低材料热压缩变形率;钛酸钾晶须对摩擦材料的低温摩擦性能影响较小,但具有稳定高温摩擦因数和提升抗热衰退性的作用,适量钛酸钾晶须的加入可以降低材料的高温磨损率.钛酸钾晶须的最佳含量为8%～12%.     

不同形貌锰酸锂材料的合成及性能研究

介绍了3种不同形貌（不规则团聚态、球形和单晶态）的锰酸锂的制备方法,并研究了他们的性能.将3种样品分别制成扣式电池、聚合物电池,研究材料形貌与电化学性能关系,同时采用XRD、DTA等测试方法,研究材料形貌对材料结构和热稳定性的影响.研究发现不规则团聚态锰酸锂各项性能指标最差;球形锰酸锂倍率放电能力最好,其他性能居中;单晶态锰酸锂压实密度最高,循环性能和热稳定性最好.     

新型功能介孔材料的合成及其对铅离子吸附性能研究

2O3-3 %CaF2-KCl体系的初晶温度,并对测定数据进行回归分析,得到初晶温度的回归方程。研究结果表明,在铝电解质中添加氯化钾能够降低电解质的初晶温度。本文旨在获得铝电解质初晶温     

溶胶凝胶法合成811正极材料及电化学性能

采用溶胶凝胶法合成LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料。探究不同的锂配比、不同的烧结温度对正极材料的形貌和电化学性能的影响。电化学性能测试结果表明:当锂过量13%,烧结温度为800 ℃时电化学性能较优,其首次放电比容量达179.89 mAh/g,0.2 C循环20次后容量保持率为94.72%,且此时材料的电极极化程度最小,晶体结构最稳定,循环可逆性也最好。XRD、TEM的分析结果说明:LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料具有较好的结晶性,且有良好的a-NaFeO₂层状结构,做出的材料形貌为不规则块状。      

炉渣复相α/β-Sialon材料的合成及性能

以高温自蔓延燃烧法合成的α-Sialon、炉渣、废弃耐火材料等为原料,在流动氮气气氛下,采用原位反应烧结制备复相α/β-Sialon材料。探讨了烧结温度对合成复相α/β-SiMon的相组成、微观结构、体积密度及耐压强度的影响,并对复相α/β-Sialon的耐磨性能进行了检验。结果表明：烧结温度在1450～1550％之间,可制备出复相α/β-Sialon材料。烧结温度越高,生成β-Sialon相越多,体积密度越大,耐压强度越高。所制备的试样具有良好的耐磨性。     

GaN基材料的特性及光电器件应用

GaN具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和漂移速度大,以及介电常数小等特点,因此,它们在 高亮度发光二极管、短波长激光二极管、高性能紫外探测器,以及在高温、高频、大功率半导体器件等领域有 着广泛的应用前景。     

TiO2薄膜的光电性能及应用

TiO2是高折射率(n=2.7)、大介电常数(ε=114)和半导体微电子结构特点。它的薄膜(d<1μm时)是具有光学宽透明波限的优异光电子基质材料。在概述TiO2薄膜制备工艺过程及其对TiO2镀膜材料技术要求的基础上,有针对性地分析了薄膜的光电作用机制,重点介绍TiO2薄膜的光电特性及其在民用和高技术领域的具体应用情况,如光反射、光增透、光吸收、太阳能电池、太阳能集热、半导体介电性能等。     

钼的靶向吸附材料合成及其性能研究

研究了采用真空灌注法将α-安息香肟(α-BO)固载在多孔甲基丙烯酸酯聚合物载体(PMMA-DVB)中制备钼的靶向吸附材料(α-BO/PMMA),通过红外光谱、元素分析、热重分析及光学显微镜等手段对其进行结构表征,并考察了酸种类、H⁺浓度、接触时间及吸附平衡时溶液中MoO₂²⁺浓度对α-BO/PMMA吸附性能的影响。结果表明：α-BO/PMMA对钼的吸附受酸度影响较大,在0.1 mol/L的盐酸介质中吸附量最高,最大吸附量为29.8 mg/g,该材料可有效分离提取钼。     

共价有机多孔稀土杂化材料的制备与性能

以结构规整、密度低、热稳定性良好的共价有机多孔骨架(COF-SDU1)为基质,根据配位化学原理,将稀土β-二酮类铕配合物Eu(TTA)_3-Phen引入到该多孔基质中,得到稀土杂化材料(Eu(TTA)_3Phen-@COF-SDU1)。对合成材料的结构进行傅里叶变换红外光谱(FT-IR),紫外-可见光谱(UV-Vis)和N2吸附-脱附(BET)分析,结果表明,稀土杂化材料具有与COF-SDU1基质类似的IV型吸附-脱附特征曲线。热重分析表明,COF-SDU1作为良好的基质,能够显著改善稀土配合物的热稳定性。荧光性能分析表明,COF-SDU1基质不影响稀土与配体之间的能量传递。稀土杂化材料的荧光寿命相比于稀土配合物有明显提高。     

Ni2+掺杂LiFePO4正极材料的合成及性能

以共沉淀法制备的Fe1xNixC2O4·2H2O(x=0,0.05,0.10)为铁源,采用高温固相反应法合成锂离子电池正极材料LiFe1-xNixPO4(x=0,0.05,0.10).应用热重-差热分析探讨材料合成机理、X射线衍射和扫描电镜表征材料的晶体结构和颗粒形貌,充放电仪测试材料的充放电性能.结果表明,所合成的材料结晶完整,为均一橄榄石型结构,仅含少量三价铁杂质;在室温下以0.1C充放电时,比容量较高,达到150 mAh/g左右,当充放电倍率提高到0.4C时,充放电比容量仍达120 mAh/g以上;且掺杂少量Ni2+后,正极材料氧化峰与还原峰电势差仅为0.079 V,明显低于纯相LiFePO4的0.101 V,有利于抑制材料充放电过程中的极化.