介孔结构Fe/N/C作为质子交换膜燃料电池氧还原催化剂

燃料电池具有高效、低排放等优势,非常有希望作为未来电动汽车的能源转化装置.目前,燃料电池的商业化受制于昂贵的铂基催化剂,特别是动力学迟缓的阴极氧还原反应(ORR)铂催化剂. Fe/N/C被认为是最有潜力的ORR非贵金属催化剂,但其活性仍远低于Pt催化剂,必须依靠增加载量来弥补其与Pt催化剂的活性差距.然而,较厚的催化层(~100mm)会降低阴极传质速率.因此,改善Fe/N/C阴极的传质是提高电池性能的重要途径.
　　本文选择高N含量的2-氨基苯并咪唑(ABI)为氮源,通过水热聚合包覆在碳黑表面,然后掺入FeCl3,经高温热解/酸洗制备了Fe/N/C-ABI催化剂,并与基于间苯二胺的微孔型Fe/N/C催化剂(Fe/N/C-PmPDA)进行比较. Ar等温吸附-脱附结果表明, Fe/N/C-ABI催化剂具有较高的比表面积(662 m2/g)和丰富的双级孔结构(微孔和介孔);透射电镜表征显示Fe/N/C-ABI催化剂具有中空结构,介孔孔径大约为10–25 nm.而Fe/N/C-PmPDA催化剂具有相当的比表面积(656 m2/g),但以微孔为主,基本不含介孔.旋转环圆盘电极(RRDE)测试表明,在0.1 mol/L H2SO4溶液中, Fe/N/C-ABI催化剂的起始还原电位为0.92 V,在0.8 V电位下质量电流密度可达9.21 A/g;而Fe/N/C-PmPDA催化剂具有相近的起始电位,但具有更高的催化活性,质量电流密度为13.4 A/g.氢氧燃料电池(PEMFC)系统测试结果表明, Fe/N/C-ABI催化剂在1个背压和80oC测试条件下的最大功率密度达710 mW/cm2,高于Fe/N/C-PmPDA催化剂(616 mW/cm2).燃料电池与RRDE测试活性顺序的差异归结于Fe/N/C-ABI的中空球状结构. PEMFC工作时阴极会产生大量的水,很容易堵塞氧气传输通道. Fe/N/C-ABI的介孔结构可以作为水的产生和排除的缓存空间,也有利于提高O2传质,从而提高燃料电池性能.本文为具有高传质速率的Fe/N/C催化剂研制提供了一种新思路.     

Resonance-enhanced multiphoton ionization of NO via X~2II-A~2Σ transition

The resonance-enhanced multiphoton ionization (REMPI) spectrum of NO has been obtained in the range of 420 - 480 nm with a Nd:YAG pumped optical parametric generator and amplifier. The spectral lines can be attributed to NO X2II(v=0,1)-A2(v' = 0,1) transitions. In this wavelength range, NO molecules are ionized via the resonant intermediate state A2E+ and by a (2 + 2) REMPI process. The dependence of ion signals on laser intensity and gas pressure is discussed. The variation of the ionization signal versus laser intensity is near quartic. This is in good agreement with theory.     

碳基非贵金属氧还原电催化剂的活性位结构研究进展

以热解型Fe/N/C为代表的碳基非贵金属材料被认为是当前最具潜力替代铂的非贵金属氧还原催化剂,其综合性能的进一步突破,对于推动质子交换膜燃料电池商业化应用具有重要意义。对热解型Fe/N/C催化剂活性位结构的深入认识是实现催化剂高活性位密度和高稳定性理性设计的关键。本文总结了热解型Fe/N/C活性位的研究进展,重点介绍了非晶态铁氮配位活性中心、氮掺杂和碳缺陷三类活性位构型。由于热解型Fe/N/C是非均相的,结构非常复杂,导致在活性位认识上还存在诸多争议,本文总结阐述了活性位结构的不同观点。最后,我们展望了Fe/N/C催化剂活性位研究的未来方向。     

CDIO模式下的大学物理实验教学改革探索与实践

在大学物理实验教学中,通过实践CDIO模式教学法培养学生的实验技能和创新能力。探索应用性、开放性的学生科技创新性物理实验教学体系。     

NO分子A2∑态自发辐射寿命测量

利用激光光谱技术得到A2∑(v′=0,1)→X2Ⅱ(v"=0)跃迁在不同气压下的时间分辨谱,在此基础上得到A2∑(v′=0,1)两态的自发辐射寿命τ0分别为195.7 ns和180.1 ns及无辐射驰豫速率kq分别为4.73×104kg-1ms和3.91×104kg-1ms.同时将时间分辩谱上产生较大波动原因初步归结为较宽的激光脉宽所引起的量子拍频现象.     

基于MRI的有限元建模和分析在髋臼周围截骨术中的应用

髋臼周围截骨术(PAO)是一种矫正发育性髋关节发育不良(DDH)髋臼方向的手术方法.本文基于DDH患者的髋关节磁共振成像(MRI)数据,构建有限元模型,进行PAO虚拟手术规划研究.通过计算髋臼从原始中心边缘(CE)角以5°增量变化旋转时,骨盆和股骨软骨间的峰值接触压力和接触面积,确定PAO中髋臼的最佳位置.此外,我们进一步利用有限元分析对术前和获得最佳位置的计划模型进行6个方向的模拟运动,并对所有方案的术前模型和计划模型进行了比较.分析结果表明,该患者髋臼最佳手术位置在CE角为20°时,且在髋关节运动过程中,计划模型中的峰值接触压力均低于术前模型,接触面积均大于术前模型,从生物力学的角度验证了虚拟手术规划的有效性.