一、关于降低催化剂损耗情况的小结(论文文献综述)
沈俊尧[1](2019)在《碳纳米管膜/磁性金属纳米线吸波材料制备与研究》文中研究说明电磁吸波材料是一种能将外界电磁波进行吸收并通过多种能量形式(诸如介电损耗、磁损耗)进行损耗的一类材料,其在军事打击和民用安全领域被广泛应用。其中,碳纳米管/磁性纳米金属吸波复合材料能有效弥补单一碳纳米管的磁损耗与磁性金属吸收能力弱、吸收频段窄与损耗能力差等缺点,受到众多研究者的关注。但就对特殊微纳结构的磁性金属构筑、磁性纳米金属与碳纳米管间配比对吸波性能影响及基于碳纳米管/异相磁性纳米金属吸波材料的吸波结构优化尚等诸多问题尚缺乏系统研究,值得研究者进一步研究。本文围绕碳纳米管膜/磁性金属纳米线吸波材料这一主题,逐一开展对碳纳米管膜、铁纳米线、铁钴纳米线及其相关复合材料的制备与吸波性能研究。并对基于上述碳纳米管膜/磁性金属纳米线(铁纳米线与铁钴纳米线)吸波材料的叠层吸波结构进行仿真优化,为其相关吸波应用的拓展提供有价值的参考。主要研究内容如下:通过注射CVD法生长碳纳米管膜,外径范围为50-80 nm,比表面可达371.31m2g-1。分别制备了碳纳米管膜/硅橡胶复合材料与粉末状碳纳米管/硅橡胶复合材料,考察了两种不同宏观结构碳纳米管对复合材料的热、力及电学性能影响。相比于碳纳米管粉末/硅橡胶吸波复合材料,碳纳米管膜/硅橡胶吸波复合材料表现出更为优异的反射损耗特性。以1 mm吸波厚度条件下为例,碳纳米管膜/硅橡胶复合材料的最大反射损耗值可达-26.55 dB,有效吸收频带宽度为3.57 GHz。可以归结为具二维宏观结构的碳纳米管膜协同增强了整体复合材料的电导损耗和介电损耗能。使用外加磁场辅助法制备平均直径为100 nm、长径比为50的铁纳米线。铁纳米线的长度与外加磁场强度呈正相关,微观形貌呈现项链状结构。由于其特殊纳米线结构,铁纳米线吸波材料的吸波性能得以增强,反射损耗值可达-27.28 dB。建立三种不同复合结构碳纳米管膜及铁纳米线吸波材料(UCDF型、UFDC型及UMCF型)进行吸波仿真,结果表明理想均匀排布的UMCF型表现出最优吸波性能。为考察铁纳米线与碳纳米管配比对整体吸波复合材料吸波性能影响,制备了不同质量比的碳纳米管与铁纳米线的碳纳米管膜/铁纳米线吸波材料,均表现出优异的反射损耗特性。以质量比为1:1条件下的碳纳米管膜/铁纳米线吸波材料为例,1-5mm吸波厚度条件下,最大反射损耗值可达-29.15 dB,有效吸收频带宽度覆盖2.35-16.60 GHz。采用外磁场辅助法制备三种不同铁/钴摩尔比的铁钴纳米线(Fe3Co7 NWs、Fe5Co5NWs及Fe3Co7 NWs),便以吸波性能可调。以3 mm吸波厚度为例,隶属于Fe3Co7 NWs、Fe5Co5 NWs与Fe3Co7 NWs的反射损耗最大值分别为-25.88dB、-19.06 dB与-21.98 dB。制备了不同碳纳米管与铁纳米线质量比条件下的碳纳米管膜/铁钴纳米线吸波材料也均表现出优异吸波性能。以两者质量比为1:1.5条件下的所制备吸波复合材料为例,1-5mm吸波厚度条件下,最大反射损耗值可达-42.21 dB,有效吸收频带宽度为13.36 GHz。以碳纳米管膜/铁纳米线和碳纳米管膜/铁钴纳米线吸波材料分别作为吸波单元层,分别构筑了四种双相吸波结构并进行吸波仿真,实现对叠层吸波结构的预报。
陈思[2](2020)在《低温等离子体协同N型半导体催化降解NOx与乙酸乙酯的性能提升机制》文中研究表明钢铁、焦化、有色、建材、石化、化工等行业的工业炉窑和表面涂装行业,普遍存在氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOCs)的复合污染问题。低温等离子体技术作为氮氧化物和挥发性有机物协同处理的适用技术,已有一定数量的工业应用案例,但其能耗较高、二次污染严重等问题制约了该技术的进一步发展和应用。采用等离子体-催化协同技术可有效解决此瓶颈问题,其中适用于等离子体体系的新型催化剂的开发是关键。针对等离子体高能电子的有效利用,本论文发现并提出了等离子体-催化体系的拟光催化行为,开发了具有优异NOx、乙酸乙酯降解性能的N型半导体-Mn O2复合催化剂,探究了NOx与乙酸乙酯的协同降解行为,为等离子体-催化技术协同处理NOx与乙酸乙酯做出了积极有益的探索。首先,本文采用傅里叶红外光谱(FTIR)考察了单一等离子体降解NO的反应路径和机理,发现在烟气气氛下(6%O2),NO主要发生氧化路径,被O自由基氧化至NO2,产生的NO2又将与O自由基反应重新生成NO,导致O自由基的循环消耗,增加了体系的无功能耗,NO2为体系最终产物。O2含量和注入能量将同时调控NO的反应路径和产物。电极温度的升高、烟气组分如H2O、CO和CO2的添加将抑制NO的去除,HCl的添加刚好相反,SO2则几乎没有影响。将不同类型的半导体催化剂置于等离子体场内,发现在没有外加光源时,等离子体中的高能电子可撞击N型半导体使之获得足够的能量,产生电子-空穴对(e--h+),发生高能电子活化的“拟光催化”行为。NO的反应路径发生改变,NO或生成的NO2可被深度氧化至N2O5、NO2-和NO3-。捕集剂实验表明,该过程中产生的O2-、·OH和O3等活性自由基均对NO的深度氧化有贡献。进一步制备了单原子Ru改性的NH2-Ui O-66(NU),并复合Mn O2以分解和利用O3。Ru-NU显著增强了等离子体放电、对NO/NO2的吸附活化,并形成了Zr4+-O-Ru3+氧化循环桥,促进载流子的分离和氧化反应的持续发生;Mn O2则对反应过程中产生的O3进行有效分解和利用。在能量密度为75.3 J/L时,复合体系获得了100%的NOx去除效率,NO2的生成得到有效抑制。制备了Bi2Mo O6-Mn O2(BMO-Mn)复合催化剂用于乙酸乙酯(EA)的降解。BMO-Mn的添加提高了等离子体放电强度、O3的利用率和对EA的吸附,且BMO活化后产生的空穴(h+)可促进Mn O2中Mn3+和Mn4+之间的快速循环。在能量密度为392 J/L时,实现了100%的EA去除率、70%的CO2选择性和99%的COx选择性。FTIR研究表明反应中间产物主要为甲烷、乙酸和丙酮,O3的有效利用对副产物的完全矿化起到关键作用。最后,为实现NO与EA的协同降解,考察了单一等离子体工艺协同降解NO与EA时二者的相互影响,发现NO2会抑制EA的降解尤其是矿化过程。针对此,开发的复合催化剂Ce@Zn Ga2O4/NU,增强了EA的吸附和水解、对NO2的吸附和活化以及催化剂活性自由基的产生量。在能量密度为392 J/L时,等离子体-催化工艺分别实现了100%和96.21%的NO与EA去除率,CO2和COx的选择性分别为73.93%和94.35%。对中间副产物的定量分析发现,NO2会抑制丙酮的矿化,Ce@Zn Ga2O4/NU可促进关键中间产物乙醛的生成,基于此提出了相应的反应路径。本文提出了等离子体高能电子激发的“拟光催化”行为,对NOx和VOCs的降解均具有效果,并从放电增强、污染物吸附活化等多角度开发功能催化剂,为等离子体-催化体系提供了新的策略和催化剂设计思路。
吉希希[3](2020)在《三维结构石墨烯及其复合材料的制备与电化学和吸波应用》文中提出石墨烯具有突出的电学、力学和光学等特性,在储能、催化、吸波、吸附等领域显示出重要的应用前景。但单原子呈片状结构的石墨烯之间较弱的作用力,容易造成团聚而损失其结构优越性。解决这一问题的有效方法是制备三维(3D)结构的石墨烯。由于大多数3D结构石墨烯是以GO为前驱体通过液相法制备的,GO的还原过程及繁琐的工艺步骤使3D结构石墨烯富含缺陷及杂质,导致材料的导电性和纯度下降。模板CVD法虽然能有效改善3D结构石墨烯的导电性,但其制备过程涉及模板的去除,去除过程会引入杂质,而且造成结构破坏。此外,3D结构石墨烯的片和片之间弱的作用力导致材料强度低。本文针对上述问题展开研究工作,研究了制备3D结构石墨烯的新方法。主要研究内容和结果如下:利用热化学气相沉积(CVD)的方法在碳纤维(CF)上生长了垂直石墨烯纳米片(CF/VGSs),石墨烯纳米片相互连接形成3D结构,解决了石墨烯团聚的问题。另外,将CF/VGSs复合材料作为锂和钠金属载体,研究了复合负极的电化学性能。研究表明,VGSs的生长时间对锂负极的电化学性能有较大影响,基于生长时间为10h的CF/VGSs的锂负极具有最佳的电化学性能。基于复合锂负极的对称电池在5mA/cm2下循环1200次后的过电位仅为76mV,基于复合钠负极的对称电池在10mA/cm2下循环2000次后的过电位仅为98mV。结合CF/VGSs的结构和CF/VGSs基复合负极的电化学表征数据分析表明:锂/钠复合负极突出的电化学稳定性与VGSs的结构及CF/VGSs的高电导率有关。以CF/VGSs为基底,制备了CF/VGSs与MoS2及FeCoNi化合物的复合材料,并研究了它们的电催化性能。首先,通过热CVD和电化学沉积方法在CF/VGSs上依次制备了MoS2、FeCoNi(OH)x纳米片(CF/VMFO),接着通过将CF/VMFO中FeCoNi(OH)x磷化制备了FeCoNiPx纳米片(CF/VMFP),并研究了它们的析氧、析氢及全水解催化性能。CF/VMFO在1MKOH溶液中展示了优异的析氧性能,225mV的过电位下获得500mA/cm2的电流密度,且塔菲尔斜率仅为29.2mV/dec;CF/VMFP具有出色的析氢性能,在43mV的过电位下获得了10mA/cm2的电流密度,且塔菲尔斜率仅为25.2mV/dec。通过模拟计算得到吉布斯自由能台阶图和态密度泛函方法以及实验结果发现:上述催化剂突出的电催化性能与VGSs、MoS2及FeCoNi基化合物三者的协同效应和多层堆垛的垂直纳米片结构有关。通过在碳毡中注入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和发泡剂硝酸铁(Fe(NO3)3)的混合物,并经热处理制备了大尺寸块体石墨烯结构多孔碳材料(BGPC),BGPC的三维支撑结构防止了石墨烯堆积且提高了CF间的空间利用率。多孔碳上分布着Fe、Fe2O3和Fe3C的纳米颗粒。研究发现,在室温下0.1M盐酸处理30min后的BGPC(MBGPC)中仅剩Fe3C颗粒;在120℃、2M盐酸处理10h后的BGPC(HBGPC)中不含颗粒。PVP和Fe(NO3)3的比例对BGPC的结构影响较大。当PVP和Fe(NO3)3的质量比为1:1.5,MBGPC具有最理想的结构和电化学性能。MBGPC复合材料作为硫正极的载体(MBGPC-S)时,MBGPC-S在5.0mg/cm2载量和1C电流密度下稳定循环400次后容量保持率高达84.7%(1C=1675mA/g)。当MBGPC作为锂金属的载体(MBGPC-Li)时,基于MBGPC-Li组装的对称电池在5mA/cm2、4mAh/cm2下稳定循环达1000次,过电位约为150mV。另外,MBGPC-S和MBGPC-Li复合材料分别作为正极和负极组装的锂硫全电池具有高达5.6mAh/cm2的面容量和458.3Wh/kg的能量密度。MBGPC-S和MBGPC-Li突出的电化学性能与MBGPC的多级孔结构和高导电性以及Fe3C的作用密切相关。基于上文中VGSs和石墨烯结构多孔碳(GPC)的结构优势,在GPC和酸处理的GPC(HGPC)上通过热CVD方法生长VGSs(GPC/VGSs和HGPC/VGSs),制备了三维分级多孔碳的新材料,接着在GPC/VGSs和HGPC/VGSs上生长了Fe3O4纳米棒(GPC/VGSs/Fe3O4和HGPC/VGSs/Fe3O4),并研究了它们的吸波特性。当GPC/VGSs的填充量为15wt.%、样品厚度为1.9mm、频率为16.16GHz处具有-48.8dB的最低反射损耗,有效频带为5.5GHz。GPC/VGSs/Fe3O4的填充量为15wt.%、厚度为2.3mm和频率为10.32GHz处的最大吸收达-54.5dB。15wt.%填充量的HGPC/VGSs/Fe3O4在厚度为1.5mm、频率为16.00GHz处具有-51.2dB的最低反射损耗,有效频带达4.4GHz。研究发现,以上优异的吸波性能主要归功于复合材料增强的介电损耗和良好的阻抗匹配,另外,缺陷、小尺寸效应以及界面等对提升3D石墨烯复合材料的电磁波吸收特性起到积极作用。
梁希壮[4](2020)在《高效光电极的设计与制备及其光电催化分解水的应用研究》文中进行了进一步梳理资源短缺和环境污染仍是制约当今社会发展的两大难题,为此人们积极寻找一种理想的绿色能源来替代煤炭、石油和天然气等不可再生的化石能源。由于高能量值,绿色环保和燃烧无二次污染等优点,氢能作为新一代清洁能源成为了最佳候选之一。众所周知,光电化学分解水技术可吸收太阳能生成光生载流子,分离的光生电子在电极表面还原水释放氢气,这是将来获得氢能的最理想方法。该技术还具有以下几个优点:太阳能和水都是丰富的可再生资源;反应无副产物和二次污染;光阴极析氢和光阳极析氧使气体易收集;技术相对简单有规模化生产的潜力;理论太阳能转换效率高达30%左右。因此,光电化学(PEC)分解水技术能够实现太阳能对氢能的完美转化,满足现代社会日益增长的能源需求,被认为是解决全球能源短缺和环境污染问题最有前途的方式之一。但目前来说,光电极的光电转化效率离理论效率还有很大差距以及较高的制备成本,还不能满足应用要求。因此,进一步改善光电催化性能以提升太阳能转化氢能效率,是推动光电化学分解水技术规模化应用的关键。本论文,主要针对目前光电极转换效率低,实用化困难等问题,重点从拓展半导体光电极的光谱响应范围(Φabs)、提高光生载流子内部分离效率(Φsep)及界面注入效率(Φinj)入手,设计与制备高效光电极并将其应用到光电催化分解水领域。例如,通过掺杂调控形成固溶体,同时改变半导体电极的能带位置与禁带宽度,提高光生载流子内部分离效率;通过开发与探索高结晶度的可见光半导体制备新型高效光电极;通过形貌调控降低光生载流子的内部复合提高光生载流子分离效率;通过助催化剂表面修饰提高光生载流子的界面注入效率等四个角度,有效提高半导体材料的光电催化性能,具体内容如下:第一章中,首先简单介绍了光电化学分解水技术的发展意义,基本原理和影响因素;随后展开介绍了光电解池中光电极的研究现状,包括满足条件、制备方法、基本性质、本身优点和缺陷;最后我们又详细描述了近年来研究学者对光电催化分解水的研究进展与面临的问题,以及为解决目前存在的问题所总结的有效策略,从而引出了本文的选题意义及研究内容。第二章中,我们创新性地通过简单的水热和后煅烧法成功地合成可精细调控不同Ag掺杂浓度的(Cu1-xAgx)2ZnSnS4固溶体。实验表征结合理论分析表明,掺入的银原子能替换铜原子引起CAZTS晶格畸变,从而优化CAZTS半导体的带隙和能带能级位置,并从热力学角度显著增强其光催化析氢性能。然后通过光电流密度-施加电位(J-V)和莫特-肖特基(Mott-Schottky)等测试,探索了不同Ag掺杂浓度对CAZTS光电极的光电催化性能和导电类型的影响。CAZTS半导体中能带结构和本征点缺陷的变化是PEC性能和导电类型变化的本质原因。以上结果引出CuAgZnSnS4(x=0.5)和Ag2ZnSnS4(x=1.0)分别作为高效新型光阴极和新型光阳极的潜力。第三章中,我们创新性地通过简易的电沉积法在钼网衬底上制备出新型纯相AZTS光阳极。在光电催化性能测试中,AZTS光阳极表现出优异的光电活性,例如,无修饰新型AZTS光阳极具有较低的起始电位和较高的光电流密度;在水裂解反应中其表现出目前该电极最高的光电转换效率IPCE=25%和最高的应用偏压光电转换效率ABPE-2.95%。此外,证实运用原子层沉积(ALD)技术在AZTS表面沉积非晶Ti02可以有效地抑制光腐蚀,从而提高光电催化稳定性,其组建PEC电解池表现出良好的析氢速率和法拉第效率。基于实验表征、理论计算和测试结果,证实优异的可见光吸收(~2.05 eV)和匹配的能带位置,钼网衬底的优越性、高结晶度、牺牲剂和界面内建电场的存在是新型AZTS光电极呈现高效光电催化分解水的主要原因。第四章中,我们提出类似印刷法的电化学合成工艺即FTO基底匀速浸入电解液,快速沉积前驱体薄膜,创造性制备大尺寸覆盖均匀的BiV04光阳极。首先此方法优先生成独特的纳米多孔形貌,加速空穴由内部向表面的传输,极大促进了在光电催化过程中载流子的内部分离效率,从而增强了纯BiV04的光电响应。其次在薄膜表面负载产氧助催化剂NiOOH提升界面处电荷转移能力和空穴分离效率,实现了光电催化性能的进一步提高。表现在,起始电位显著降低;光电转换效率(IPCE)和应用偏压光电转换效率(ABPE)数倍提高;优异的光电稳定性和近100%分解水的法拉第效率。总的来说,通过优化合成工艺和后处理条件提高电极实用可行性,证实此方法制备的大尺寸纳米BiVO4光阳极具有非常广阔的应用前景。第五章中,基于前期的工作基础,首先我们通过简单的水热法和优化的电沉积法,分别设计了四方锆石相BiVO4纳米晶光阴极和单斜白钨矿相BiVO4纳米多孔光阳极。随后进行一系列的探索,例如,光阴极的高暴露(200)晶面工程和析氢助催化剂Pt的表面修饰,光阳极的纳米网状形貌调控和析氧助催化剂Co-Pi的表面修饰,从而多途径提高了电极的光电催化性能。表现在光电流密度、IPCE、HC-STH和ABPE等重要指标的数倍提高。众多实验表征和计算结果证实,光电催化性能增强的原因主要在于形貌调控和助催化剂改性协同促进了载流子内部分离效率和载流子界面注入效率。最后基于两电极的性能测试和分解水机理研究,我们成功搭建了 P-BVO/Pt光阴极和N-BVO/Co-Pi光阳极的串联型光电解池,并实现无偏压太阳能分解水。该器件的太阳能转化氢能效率为STH=0.14%。第六章中,全面总结了本论文的主要研究内容和创新点,然后分析和指出了目前工作中存在的一些问题与不足,最后针对这些问题作出了下一阶段的展望。
潘瑞[5](2020)在《面向燃料电池外特性的老化行为建模及延寿策略研究》文中研究指明氢能与燃料电池技术作为当下能源技术革命的重点,是构建安全、高效、环保、可持续发展能源经济中的重要一环,因此广泛应用于固定和移动发电领域。然而,燃料电池的耐久性是制约其大规模商业化应用的最大阻碍,尤其是汽车领域,道路环境复杂且空气组分存在地域性差异,这会加剧燃料电池的性能退化。因此,研究车用环境下燃料电池老化行为建模方法与延寿策略具有重大意义。基于外部传感器信息,本文构建了燃料电池外特性与内部老化机理之间的映射关系,并从预后健康管理和动力系统结构优化两个不同的角度制定了针对性的延寿策略,主要工作及创新点如下:1)针对燃料电池老化行为建模问题,分析了车用环境下各类工况对燃料电池寿命的影响,利用不同工况下性能退化的关键因素构建了各组件的性能退化因果链;针对燃料电池内部物理和化学过程难以观测的问题,基于传感器信息构建了外部属性特征与内部老化机理之间的映射关系,并建立了燃料电池老化行为量化表征的指标体系。2)针对燃料电池的健康状态评估问题,采用电堆交流阻抗作为评价指标,提出了一种基于解析法的等效电路模型对燃料电池进行量化表征,能够有效地匹配等效电路模型的拓扑结构与阻抗谱几何形状。基于复非线性最小二乘法对模型参数进行辨识,并提取了影响燃料电池寿命的显著参数,构建了老化参数集与老化时间的函数关系。采用四个特征频率点阻抗作为健康状态的评估指标,并通过阻抗数据验证了上述模型与方法的有效性。3)针对燃料电池可逆老化与不可逆老化并存的问题,将稳态工况下的电堆电压信息分解为老化趋势信息和电压恢复信息。针对老化趋势信息,基于极化曲线的半经验模型建立了燃料电池的老化模型,采用遗传算法获取模型参数,并基于自适应卡尔曼滤波算法对电压老化趋势进行了预测,获得电压残差序列。针对电压恢复信息,借助NARX神经网络模型和时间序列分析方法对可逆老化过程进行预测。通过老化实验验证了所提方法可以同时捕获整体老化趋势和电压恢复信息,提供了更加准确的寿命预测结果。4)针对燃料电池启动速度慢、耐久性差等问题,引入辅助电源优化了动力系统结构,消除负载波动对燃料电池寿命的影响。针对多电堆系统与辅助电源并联的拓扑结构,提出了一种基于规则的能量管理策略,能够保障燃料电池工作在固定负载条件,减少单个电堆的使用时间和启停次数,从而达到延长燃料电池使用寿命的目的。考虑辅助电源的寿命和安全问题,需对辅助电源的荷电状态和充放电功率进行限制,本文基于扩展卡尔曼滤波算法完成了对荷电状态的精准估计以及多约束条件下的功率预测,并通过实验验证了上述状态估计算法和能量管理策略的有效性。5)设计开发出一套完整的燃料电池管理系统,可以实现对辅助系统的精细化管理,保障了燃料电池高效、安全和长寿命运行,具有重要的工程价值。结合系统仿真模型、上位机监测软件搭建了在环仿真平台,验证了燃料电池管理系统的有效性和可靠性。
马长德[6](2020)在《基于废旧聚合物的碳纳米材料制备及其在储能和吸波中的应用》文中研究指明近几十年来,塑料由于具有一系列优良的性质,在日常生活中得到了广泛使用。然而,塑料制品往往具有较短的使用寿命,塑料的大规模使用导致了大量废弃塑料的产生,这些废弃塑料一般很难降解,给生态环境造成了巨大的压力。同时,塑料制品的原料主要来源于不可再生资源(如石油、煤炭),因此,废旧塑料的回收再利用不仅有助于减轻环境污染,而且有利于节约资源,符合可持续发展的战略。目前,废旧塑料的处理、回收方法主要有以下几种:机械回收、填埋、焚烧、热裂解等。然而,这些方法都有一些缺点。考虑到塑料中较高的碳元素含量,将废旧塑料碳化制备高附加值的碳材料,是一种新型的塑料回收方式。特别是近十几年来,随着纳米碳材料在阻燃、催化、吸附分离、能源存储等领域展现出广阔的应用前景,聚合物碳化领域的研究得到了蓬勃的发展。对于碳材料的具体应用而言,其性能严重依赖于碳化产物的微观形貌结构。因此,在保证聚合物高效碳化的同时,有效控制碳化产物的微观形貌成为了研究热点,基于此,我们提出了下列碳化策略:1.首先,利用多孔MgO为模板,以废旧PS为碳源,制备了多孔碳纳米片(CNS)。同时,为了进一步提高碳材料的比表面积,调节其孔结构,我们采用KOH活化的策略对CNS进行了处理,制备了多级孔结构的碳纳米片(ACNS-X,X代表活化温度),分析了活化温度对碳材料比表面积和孔结构的影响,并测试了材料的电化学性能。其中,在800℃的活化温度下制备的碳材料(ACNS-800)性能最好,在三电极测试中,0.5 Ag-1电流密度下,质量比电容为323 F g-1,将电流密度提高到20 A g-1时,比电容为222 F g-1,表现出良好的倍率性能。此外,我们也将ACNS-800在有机电解液中组装成两电极器件进行了测试,发现器件在757.1 W kg-1的功率密度下,可以获得较高的能量密度(44.1 Wh kg-1)。2.鉴于碳材料的形貌结构对电容器性能具有重要影响,在本章工作中,我们继续对碳材料的形貌进行了调控。基于文献报道,三维(3D)大孔结构的碳材料在能源存储领域具有重要应用。因此,我们选用金属氧化物纳米粒子为模板,利用废旧PS为碳源,制备了具有蜂窝状结构的3D大孔碳材料,并采用了化学活化的方法,提高了碳材料中微孔/介孔的含量,制备了多级孔结构的3D大孔碳,并研究了其在超级电容器中的性能。结果表明:在三电极测试中,0.5 A g-1电流密度下,质量比电容为284.1 F g-1,将电流密度提高到20Ag-1时,比电容可以保持在198 Fg-1,表现出良好的倍率性能。同时,为了进一步提高电容器的能量密度,我们也在中性电解液(1 M Li2SO4)中进行了测试,在功率密度为200.7 W kg-1时,器件的能量密度可以达到19.2 Wh kg-1。3.在前两部分工作中,采用的模板是金属氧化物,在碳材料的后期提纯时,需要使用大量腐蚀性酸(如HCl),而且,模板不可回收利用。在这部分工作中,我们利用可溶性盐(K2CO3)为模板,以葡萄糖为碳源,尿素作为氮源,采用一步碳化的方法制备了具有多级孔结构的氮掺杂的碳材料。K2CO3同时作为模板和活化剂,并且可以回收利用,而且整个合成过程没有用到腐蚀性酸,是一种绿色环保的制备方法。制备的碳材料在超级电容器中具有重要应用,三电极测试结果表明:在0.5 A g-1电流密度下,质量比电容为361 F g-1,将电流密度提高到20 Ag-1时,比容量可以保持在240 F g-1,具有优良的倍率性能。在中性电解液中进行测试时,器件在207.9 W kg-1的功率密度下,表现出较高的能量密度(17.1 Wh kg-1)。结合我们前期的废旧聚合物碳化工作,后期可以将这种盐模板的方法用于废旧聚酯类塑料的碳化,如PET,PC等。4.PET也是生活中的一种常见塑料。在本章中,我们利用废旧PET制备了一维(1D)棒状结构的MOF材料,并在不同温度下对MOF进行了高温碳化,制备了核壳结构的金属/碳复合材料,研究了其对电磁波的吸收性能。其中,在800℃下进行碳化,制备的金属/碳复合材料的吸波性能最好。在频率为17.5 GHz,匹配厚度为1.5 mm时,具有最小反射损耗值,RL为-44.5 dB。此外,在匹配厚度为2.5 mm时,也具有较好的吸波性能,最小反射损耗为-43.6 dB。最后,通过对不同温度下介电常数和磁导率的分析,阐述了热解温度对吸波性能的影响。
孙怡[7](2020)在《高级氧化技术的阳极强化及耦合生物法处理难降解有机废水》文中研究表明难降解有机废水因其高环境危害性和顽固性成为环保领域难题。基于原位自由基生产的高级氧化技术是处理难降解有机废水最为有效的方法之一,然而其实际应用仍存在高能耗和高成本缺点,一方面需要发展高性能可实用化高级氧化方法,其中电化学高级氧化技术(Electrochemical Oxidation Process,EAOPs)因其高效、多功能、操作简单和易扩大化等优点具有广阔实用前景,阳极成本、性能和稳定性很大程度上决定了EAOPs的成本、效率和工作寿命,然而无可实用化阳极材料是限制电化学高级氧化技术应用的瓶颈因素;另一方面需要发展低成本的高级氧化法与生物法耦合处理技术及应用。在已开发的阳极材料中,锑掺杂二氧化锡(Ti/Sn O2-Sb)电极具有产羟基自由基能力,低成本,环境友好,易制备等优点,是潜在理想的EAOPs阳极材料,然而存在使用寿命短问题。针对Ti/Sn O2-Sb电极失效机理尚不明确,本文首先探究了未掺杂和Pd掺杂电极失效机理,催化层脱落和溶解损耗、形成氢氧化锡钝化层、掺杂Sb元素选择性析出是导致电极失效主要原因,策略如Pd掺杂通过减缓这些因素可有效延长电极使用寿命,然而Pd掺杂会损害电极产自由基性能,掺杂Pd元素的选择性析出造成Pd掺杂电极失效,传统Ti/Sn O2-Sb电极预测使用寿命仅为0.016年。针对传统电沉积法制备Ti/Sn O2-Sb电极存在镀层质量差问题,本文提出了低共熔溶剂电沉积和柠檬酸亚锡络合物后处理技术,分别通过电沉积过程中和后处理过程强化,减少镀层缺陷,提高镀层质量,制备电极降解亚甲基蓝(Methylene Blue,MB)动力学速率分别提高0.7和1.5倍,电极寿命分别提高2.2倍和10.9倍,预测寿命提升至0.058年和0.23年,两种方法均操作简单,无毒无害,绿色环保。然而制备电极寿命仍不能满足实际应用需求,传统二维钛片基底低负载能力和传统制备方法低负载效率是限制进一步提升电极寿命关键。基于此,本文在提出了一种创新的溶剂热过程电极制备技术,并筛选泡沫钛作为电极基底,制备得到高有效负载量,高稳定性和高活性的三维泡沫钛基底f-Ti/ATO-3D电极,电极降解MB速率提高了1.2倍,预测寿命达到了1.57年,是传统p-Ti/ATO电极的约98倍;在此基础上引入Ni掺杂,制备的f-Ti/ATO-Ni电极同时拥有优异的生产OH·和O3性能,其产OH·性能优于商业硼掺杂金刚石薄膜电极,同时O3库伦效率达到21%,第一性原理计算结果显示Ni掺杂能够增加掺杂Sb原子费米能级附近电子态密度,提高电极电化学活性,同时降低电极产O3过电势,促进电极臭氧生产,此外Ni元素掺杂能够提高表面Sn,Sb原子析出能,延缓元素析出提高电极寿命,f-Ti/ATO-Ni电极预测使用寿命达到17.6年,是目前报道最长锑掺杂二氧化锡电极寿命,能够满足实际应用降解和稳定性需求。针对单一高级氧化技术处理实际复杂难降解有机废水时间久,能耗高问题,本文提出了三种高级氧化和生物耦合水处理技术:(1)利用开发的高效长寿命阳极深度处理印染污水处理厂排放出水,达到可再生利用工业用水标准(GB/T19923-2005)处理能耗仅为1.36KWh m-3,实地连续流运行180天,降解性能稳定;(2)面向垃圾渗滤液废水,提出了微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)和EAOPs耦合处理技术,强化MFC过程将垃圾渗滤液COD从初始约28742 mg L-1下降到约2192 mg L-1,随后经EAOPs过程COD下降到200 mg L-1以下,处理能耗约为85 KWh m-3;(3)面向高浓度的MB染料废水,提出了等离子体氧化耦合MFC处理策略,等离子体处理10 min,300 mg L-1MB废水BOD5/COD比值从0.04上升到0.38,对大肠杆菌生长抑制率从85.5%下降到27.9%,进一步经过MFC处理,TOC矿化率从23.2%提高到63%,耦合过程矿化能量消耗为0.143 KWh g TOC-1,仅为等离子氧化过程的41.8%。高级氧化与MFC耦合工艺可实现高效处理难降解有机废水同时降低处理能耗。
胡莉敏[8](2020)在《微波强化硫酸根自由基高级氧化体系效能与机制研究》文中研究指明硫酸根自由基高级氧化技术(SR-AOPs)是一种去除水中难降解有机污染物的新方法。在该技术中,常见的氧化剂为过二硫酸盐(PDS)和过一硫酸盐(PMS)。由于PDS分子对称性较强,不易被活化,传统热活化方式对PDS的活化能力较为有限,且存在能耗高,热损失严重等问题。尽管PMS分子对称性较低,较易被活化,但是在PMS的化学活化中,由于其结构中仅含有一个磺酸基,即当PMS被活化后产生的硫酸根自由基的数量较为有限,且存在PMS利用率低等问题。因此,基于微波(MW)促进化学反应原理,针对PDS和PMS两种过硫酸盐活化分解产生硫酸根自由基过程,建立MW/Fe3O4/PDS体系,并制备出可高效活化PMS的Co3O4-Bi2O3(CBOMW)催化剂,建立CBOMW/PMS体系。深入研究其催化氧化效能,探讨其作用机制,为硫酸根自由基高级氧化体系去除水中难降解有机化合物提供技术和理论支持。由于水和PDS具有极性,可在微波辐照下通过偶极子转动和偶极子传导效应增强水和PDS之间的极化诱导作用,使得PDS分子变形性增大,导致PDS较易活化,因此,采用微波强化化学反应技术建立了高催化效能的MW/Fe3O4/PDS体系。首先,采用微波活化PDS(MW/PDS体系),且当微波功率为300 W,PDS初始浓度为0.216 mmol·L-1(PDS与PNP摩尔比为15:1),反应时间为14 min时,对对硝基苯酚(PNP)的去除率达96.8%。当采用微波温度控制MW/PDS体系时,随着反应温度的升高,体系的氧化能力增强。与水浴活化PDS(TH/PDS体系)相比,当反应温度为90℃时,PDS活化率提高了58.3%,MW/PDS体系表现出最佳催化性能。为了降低MW/PDS体系的反应温度以及微波能耗输出,依据磁性材料在微波作用下具有磁损耗效应,将Fe3O4催化剂引入PDS活化过程,构建MW/Fe3O4/PDS体系。通过对材料结构表征发现,Fe3O4为表面具有凹凸褶皱的球状结构,比表面积为9.41 m2?g-1,高饱和磁化强度参数为77.0 emu?g-1。因此Fe3O4可为降解反应提供较多的活性位点并实现材料从水溶液中的快速分离与回收。对于MW/Fe3O4/PDS体系,当微波温度为80℃,反应时间为28 min时,PNP的去除率达98.2%。此外,探究了天然磁铁矿在微波下活化PDS的效能,结果显示当MW/Fe3O4/PDS体系和MW/天然磁铁矿/PDS体系的催化效能接近时,对Fe3O4的需求量较低,约为天然磁铁矿的1/25。这是因为天然磁铁矿比表面积仅为0.63 m2?g-1,表面暴露的有效活性Fe2+较少。因此,MW/Fe3O4/PDS体系可通过微波和Fe3O4的活化作用促进PDS分解并提高体系的催化活性。在催化剂制备中,微波通过对水分子产生偶极子振动,促进了金属离子水解与不同离子之间的吸附作用,通过原位快速成核生长过程形成稳定的复合物。因此,基于微波促进化学反应原理,采用微波辅助法制备出可高效活化PMS的Co3O4-Bi2O3复合催化剂(CBOMW)。相比于传统水浴(TH)法制备的CBOTH催化剂,相同制备参数下,CBOMW在比表面积、形貌和催化性能方面均优于CBOTH。CBOMW的比表面积为411.7 m2·g-1,约是CBOTH比表面积的20倍;CBOMW的形貌以纳米颗粒结构为主,尺寸远小于CBOTH(长度为10μm、宽度为2μm)的棒状结构。这是因为微波加速了催化剂颗粒的成核,形成纳米颗粒结构,降低了复合物质的结晶度,以及Bi2O3的晶面暴露现象。此外,通过对催化剂进行煅烧处理,有效避免了纳米颗粒的团聚现象,并丰富了催化剂内部的孔结构。因此,增大了催化剂与PMS的接触面积,促进了PMS的活化作用。针对微波辅助法制备的CBOMW催化剂,建立了CBOMW/PMS体系并对其催化效能进行了研究。当反应时间为15 min时,对双酚A的去除率为99.9%,此时CBOTH/PMS体系对双酚A的去除率仅为59.1%。通过制备参数的优化,CBOMW催化剂的最佳制备条件为:反应温度75℃,微波时间30 min,煅烧温度400℃,煅烧时间2 h,此时CBOMW催化剂表现出最佳催化性能。在CBOMW/PMS体系中,去除双酚A的最佳工艺参数为:CBOMW添加量0.1 g·L-1,PMS添加量0.0263 mmol·L-1(PMS和双酚A摩尔比3:1),反应15 min时可去除99.9%的双酚A。即通过CBOMW催化剂与PMS的充分接触,促进了活性自由基的产生,提高了反应体系的催化性能。针对本文建立的MW/Fe3O4/PDS和CBOMW/PMS体系,研究了SR-AOPs去除难降解有机污染物的作用机制。通过对MW/Fe3O4/PDS和CBOMW/PMS体系的反应动力学研究发现,两个体系的降解模型均符合拟一级反应动力学,反应速率常数分别为0.139 min-1和0.380 min-1。通过统一目标污染物PNP,MW/Fe3O4/PDS和CBOMW/PMS体系表现出相似的催化性能。在环境因素对MW/Fe3O4/PDS体系的影响可知,CO32-的存在可改变体系的p H和二价铁离子形态,进而对体系的催化性能产生抑制作用。MW/Fe3O4/PDS体系的作用机理为微波对PDS产生的介质损耗加热和传导损耗加热;以及铁磁性Fe3O4在微波下的磁损耗加热共同促进了PDS的活化分解。CBOMW/PMS体系的主要作用机理为Co3O4-Bi2O3表面的Co2+活化PMS生成活性自由基;此外,部分Bi3+可参与还原Co3+为Co2+,进而实现Co2+和Co3+的循环。
苏莉[9](2020)在《铁基纳米材料的界面组装设计及其应用研究》文中进行了进一步梳理铁基纳米材料因其种类的多样性、良好的生物兼容性、化学稳定性、高的居里温度等特性在肿瘤磁热疗、生物载药、催化、储能等领域被广泛研究。其中,Fe3O4纳米颗粒和纳米铁颗粒作为重要的铁基纳米材料。近年来,它们高的反应活性、小粒径、无毒、低成本等优势被广泛应用于环境修复和电磁屏蔽等领域。然而,铁基纳米颗粒的本征磁性以及高的表面能等因素导致其易于团聚,从而降低了反应活性和结构稳定性。因此,本论文基于界面组装策略和技术,采用不同类型的Fe3O4纳米颗粒作为构筑单元,并以配体/表面活性剂为结构导向剂,通过调控合成条件精准组装为具有特定形貌Fe3O4纳米结构。随后,基于已构建Fe3O4组装结构进一步通过原位热还原制得该结构的零价纳米铁材料。我们将重点研究界面组装的机理以及组装结构与相关性能间的关联性。本论文将从以下几方面对研究工作进行论述:论文第一章,我们简述了铁基纳米材料的定义,重点论述Fe3O4纳米颗粒和纳米铁颗粒的合成进展、界面改性的研究进展、界面组装设计的研究进展,以及界面组装纳米结构在能源、催化、电磁屏蔽等领域的应用。随后,针对Fe3O4纳米颗粒和纳米铁颗粒的界面组装设计目前存在的挑战,提出了设计思路和合成改进策略。论文第二章,首先通过溶剂热合成制备的单分散的Fe3O4纳米颗粒作为构筑单元用于单颗粒界面组装研究。我们基于介观结构各向异性生长策略设计由Fe3O4纳米颗粒与有序介孔有机二氧化硅PMO组装的Janus结构Fe3O4@PMO,进一步通过调节合成体系中前驱体BTEE剂量和溶剂体积比以实现对Fe3O4@PMO组装结构中纳米铁颗粒表面活性位点的暴露程度的调控,并探讨和揭示非对称Janus结构向对称核壳结构演变的机理过程。随后,Fe3O4@PMO经原位热还原处理制备得到Fe@PMO,该材料仍保持原始的组装结构和形貌,这表明组装的结构具有良好的结构稳定性。Fe@PMO组装结构被用于水体系中重金属离子去除性能评价,其中Janus结构的Fe@PMO在反应初始阶段的10 min表现出对重金属离子的快速吸附还原,最佳去除效率可达71%,最终的去除效率接近~98%。单颗粒的Fe3O4纳米颗粒基于界面组装构建的Janus结构将为污水体系中重金属离子的快速检测-回收提供潜在应用。论文第三章,首先通过有机相法制备得到形貌均一、粒径均匀、高度单分散的球形Fe3O4纳米颗粒,并将其作为构筑单元用于多颗粒的界面组装研究。我们基于自组装策略以及配体碳化技术制得碳包覆的长程有序的三维超晶格微球SP Fe3O4@C,其被用于吸波性能评价。随后,通过调节配体碳化温度实现对样品表面碳层石墨化程度的调控。其中,石墨化程度良好的长程有序三维超晶格结构SP Fe3O4@C-500表现出良好的吸波性能,该材料能够有效地提升有效吸收带宽度的宽度(EAB,effective absorption bandwidth),当样品厚度为3 mm时EAB值可达6.45 GHz(频率范围:6.52 GHz-12.9 GHz),这实现了对X波段的全吸收(8 GHz-12 GHz,目前生活中电子设备产生的电磁波常常归属X波段),当样品厚度为2.5mm时EAB最大可达8.55GHz。随后,我们进一步调控自组装条件制得长程有序的二维超晶格(记为Fe3O4@C superlattice,SL Fe3O4@C)和无序的非组装结构(记为non-assembled Fe3O4@C)用于评价组装结构的有序程度和维度对吸波性能的影响。随着Fe3O4@C界面组装结构有序度和维度的增加,则相应的有效吸收带宽明显增加。因此,基于自组装策略制备得到的SP Fe3O4@C将为进一步实现“薄、轻、宽、强”的吸波材料提供可行的结构设计。论文第四章,我们将进一步突出超晶格Fe3O4@C的界面组装的结构优势,利用其为前驱体通过原位热还原制备得到碳包覆纳米铁颗粒的组装结构Fe@C。随后,通过调节还原温度实现对Fe@C组装结构形貌以及复合材料中铁含量的调控。其中,随着还原温度的增加超晶格逐渐从长程有序的周期性排列向无序排列演变,而铁含量则逐渐增加。纯相的Fe@C组装结构为表面粗糙的类山莓状微球形貌(记为corchorifolius-like carbon-coated Fe microspheres,CL-Fe@C),铁含量可达74%。CL-Fe@C被作为电极材料用于电催化脱氮性能评价,其中NO3-的转化率接近100%,N2的选择性可达98%。其中,随着Fe@C材料中铁含量的增加,相应的NO3-转化率和N2选择性增加。此外,CL-Fe@C在Na Cl体系中的N2选择性优于Na2SO4体系。进一步地,我们对反应体系中产物含量进行分析研究进而合理推测了催化反应机理:类山莓状的粗糙表面有利于体系中NO3-的吸附并转换为产物NO2-,而高的铁含量以及Cl-存在的反应体系均能有效地促进NO2-转换为N2,从而提升Fe@C组装结构的催化反应活性。论文第五章,我们进一步利用第三章已经制备得到的形貌均一、粒径均匀、高度单分散的球形Fe3O4纳米颗粒作为构筑单元,以改性碳布为载体进行Fe3O4纳米颗粒的载体界面组装,并组装为短程有序的单层/少层界面组装结构。随后,该材料通过配体碳化处理制备得到碳包覆Fe3O4纳米颗粒载体界面组装结构,记为CC-Fe3O4@C。样品进一步通过原位热还原处理得到碳包覆纳米铁颗粒的载体界面组装结构,记为CC-Fe@C。其中,纳米铁颗粒在晶相转变过程中未出现熔融烧结现象,依旧保持原始的载体界面组装结构。CC-Fe@C被用作自支撑电极材料用于电催化脱氮的性能测试。CC-Fe@C表现出良好的电催化性能,其连续催化循环120 h后依旧具有较高的NO3-转化率。CC-Fe@C因具有柔性、低毒、磁性、可任意剪裁性而使其有望成为应用于便携式环境修复电子设备的潜在电极材料。最后,我们对全文进行了总结。
宿金栋[10](2020)在《碳化硅纤维及其复合材料的制备与性能研究》文中进行了进一步梳理由于碳化硅材料独特的物理化学性质,使其具有耐磨、耐腐蚀、抗氧化、高弹性模量、高硬度和高温强度等优良性能,近几年受到了广泛的关注。特别是一维碳化硅纤维,由于其两个维度均处于微纳米级别,凭借其高热导率、高化学稳定性、耐氧化、以及特别的光电学等优异性能,在纳米电子器件、光子器件、压力传感器、能量存储和转换等相关领域有着重要的科学及工业应用价值。本文通过理论设计实现高效能制备碳化硅纤维工艺,并从一维碳化硅纳米材料的形貌合成工艺控制着手,获得了具有一系列特殊形貌的一维碳化硅纳米材料,并探究了在合成过程中材料结构变化的生长机理,进而深入研究了不同形貌的一维碳化硅纤维材料的内部结构与其性能之间的构效关系。在此基础上,对一维碳化硅纤维复合材料制备机理及应用进行了拓展性研究,为一维碳化硅纳米材料及其复合材料在实际领域的应用提供了较全面的理论与实验依据。论文的研究包括化学气相沉积法制备一维碳化硅纤维,冷冻干燥法获得碳化硅纤维复合气凝胶,溶剂热法合成导热增强型SA/多孔碳球/SiC纤维复合相变材料及其在压力传感器与储能方向的应用,主要为:(1)为实现较大规模的一维碳化硅纤维的生产,本文用硅粉和一维碳材料作为硅源和碳源,粉体氧化铁作为催化剂。首先,通过设计工艺制备单质硅核壳结构材料,有效控制气相硅的挥发,通过VLS(气-液-固)机制为导向,在Ar气氛中,通过调节不同合成温度,保温时间,降温速率等条件,系统的研究了 SiC纤维的生长规律,并对其不同结构的一维碳化硅纳米材料进行了相关表征。纤维的产量受原料配比和热处理的温度影响较大;高缺陷结构的竹节状纤维在高温1600℃时,大量形成;纤维的形貌与降温速率有关,当降温速率过快时,气氛中的活性SiO气体快速冷凝,会产生念珠状的SiC纤维材料。同时,对一维碳化硅纤维的合成机理进行了系统的分析,并从热力学和动力学角度阐释了合成工艺过程。(2)以VLS机制为导向,通过化学气相沉积法制备了三种形貌直杆状,竹节状和念珠状的碳化硅纤维,对这三种纤维的结构组成及形貌等进行分析,获得了其相关的热,电学以及光学性能。进行热导率测试时,所得结果分别为25.7 W m-1K-1(直杆状),22.3 W m-1 K-1(竹节状),18.5 W m-1 K-1(念珠状),整体优良的性能归咎于SiC纤维组成的有效导热网络。进行导电性测试时,电导率结果为k=0.157 S.cm-1(直杆状),0.123 S.cm-1(竹节状),1,0.09 S.cm-1(念珠状),同时相应的的电阻率分别为p=6.37 Ω·cm,8.13Ω·cm,11.12 Ω·cm。发现有完美晶型的直杆状SiC纤维获得了最优的导电性。另外,竹节状SiC纤维介电常数实部值介于4.4~4.8,虚部介于1.3~1.5和损耗角位于0.275~0.325左右,相对于直杆状SiC纤维反射损耗RL(-7.0 dB)和念珠状SiC纤维RL(-5.0 dB),反射损耗的RL最小值可以达到-12 dB,具有一定的吸波能力。最后,对其光学性能进行了初步测试,得出纤维受形貌较大影响,大量的缺陷,如孪晶或者层错等以及薄层非晶二氧化硅会影响其光致发光性能,综合得出,竹节状的碳化硅纤维具有最优的光致发光性能。论文中相关研究分析,扩宽了一维SiC纤维在科学各个领域的潜在应用。(3)基于一维碳化硅纤维的优良性能,探究了其在电阻式压力传感器复合材料中的应用。充分利用一维碳化硅纤维和有机纤维材料的高模量特性,以新颖的工艺制备高孔隙率和高比表面的碳化硅气凝胶复合材料,最终通过负载有机导电材料实现压阻效应,为该复合材料在传感器微型化、轻量化方向提供一种新方案。该试验过程以聚丙烯腈(Polyacrylonitrile,PAN)和碳化硅纤维为前驱体,通过静电纺丝工艺和冷冻干燥工艺,制备了碳化硅纤维气凝胶复合材料。该方法合成的复合气凝胶材料具有一定程度的弹性性能,通过计算气孔率可以达到99.24%,在热修饰过程中,试样出现适度的收缩,多孔结构仍保持不变。在低于300℃的条件下,PAN/SiC其凝胶材料几乎没有热重损失,具有良好的抗热解作用,该性能可以使材料具有一定的商业价值。通过在气凝胶中的纤维表面原位复合PANI材料,制备了三维多孔导电复合材料。PANI通过聚合反应后,质量增加400%,仍保持较低的体积密度为0.211 g/cm3。同时,制备的PAN/SiC/PANI复合材料的气孔率为76.44%,其电导率值为0.013 S·m-1。由于材料具有特殊的多孔结构和导电性能,可作为良好的压力传感性器件,在压力测试条件下,阻值随着压力的增加呈负相关。基于该复合材料的瞬态效应和微压力在响应时间和压力敏感测试的良好表现。(4)相变材料(PCM)在发生相变的期间能够储存和释放大量潜热,进而能够高效储能与释放出潜热,是存储潜热热能过程中的重要基础环节。但相变材料在储能和释放能量过程,较高的热阻抗会影响传热效率。与有机的相变材料相比,一维碳化硅纤维具有较好的热导率,对提升体系的导热率具有较好的作用。在碳化硅纤维表面原位合成得到相变储能载体,进一步降低材料的界面热阻,并充分利用纳米材料的高比表面特性,提高相变载体的有效负载量,实现更好的热传输效率。本文基于一维碳化硅纤维高热导率特性,作为传热介质,通过水热法在其外层包覆多孔纳米碳球,获得多孔碳球/SiC纤维复合材料,并以其为载体,利用物理吸附法将相变材料十八醇负载于载体中,最终制备得到十八醇/多孔碳球/SiC纤维复合相变材料。在载体材料多孔碳球/SiC纤维中,具有较强毛细管力的多孔碳可吸收十八醇相变材料到多孔碳球的纳米孔道中,孔道的存在有利于芯材分子链的自由结晶,从而获得高储能效率;同时存在于芯材十八醇与多孔碳球的界面处的化学键氢键以及孔道内的毛细作用力,对于熔融的十八醇能够起到高效的定形作用;其中一维碳化硅纤维提升了整个复合材料的热导率,提升幅度在71%和62%;且十八醇/多孔碳球/SiC纤维复合相变材料在300次循环后仍然保持优良的储热性能制备。
二、关于降低催化剂损耗情况的小结(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、关于降低催化剂损耗情况的小结(论文提纲范文)
(1)碳纳米管膜/磁性金属纳米线吸波材料制备与研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 吸波材料物理基础与吸波机制 |
1.2.1 Maxwell方程组及边界条件 |
1.2.2 理想单层均质吸波结构 |
1.2.3 复介电常数与复磁导率物理意义 |
1.2.4 吸波损耗机制 |
1.2.5 纳米材料吸波机制 |
1.3 碳纳米管吸波复合材料研究进展 |
1.3.1 碳纳米管结构与制备 |
1.3.2 碳纳米管吸波特性概述 |
1.3.3 碳纳米管吸波复合材料 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 试验材料与方法 |
2.1 化学试剂和仪器设备 |
2.1.1 化学试剂 |
2.1.2 仪器设备 |
2.2 碳纳米管膜制备 |
2.3 磁性金属纳米线制备 |
2.3.1 铁纳米线制备 |
2.3.2 铁钴纳米线制备 |
2.4 碳纳米管膜/硅橡胶复合材料制备 |
2.5 碳纳米管膜/磁性金属纳米线复合材料制备 |
2.5.1 碳纳米管膜/铁纳米线复合材料制备 |
2.5.2 碳纳米管膜/铁钴纳米线复合材料制备 |
2.6 表征方法 |
2.6.1 X射线衍射分析 |
2.6.2 扫描电子显微镜 |
2.6.3 透射电子显微镜 |
2.6.4 拉曼光谱 |
2.6.5 傅里叶变换红外光谱 |
2.6.6 磁学性能测试 |
2.6.7 电磁波吸收性能测试及仿真 |
第3章 碳纳米管膜/硅橡胶复合材料制备及吸波研究 |
3.1 引言 |
3.2 碳纳米管膜结构与形貌表征 |
3.3 碳纳米管膜/硅橡胶复合材料热、电及力学性能研究 |
3.3.1 碳纳米管膜/硅橡胶复合材料结构分析 |
3.3.2 碳纳米管膜/硅橡胶复合材料热性能分析 |
3.3.3 碳纳米管膜/硅橡胶复合材料电导性能分析 |
3.3.4 碳纳米管膜/硅橡胶复合材料力学性能分析 |
3.4 碳纳米管膜/硅橡胶复合材料吸波性能分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 碳纳米管膜/铁纳米线复合材料制备及吸波研究 |
4.1 引言 |
4.2 铁纳米线表征及吸波性能研究 |
4.2.1 铁纳米线形貌与结构表征 |
4.2.2 铁纳米线生长机理 |
4.2.3 影响铁纳米线生长其他关键因素 |
4.2.4 铁纳米线吸波性能研究 |
4.3 碳纳米管膜/铁纳米线复合材料吸波结构仿真 |
4.4 碳纳米管膜/铁纳米线复合材料表征及吸波性能研究 |
4.4.1 碳纳米管膜/铁纳米线复合材料结构与形貌表征 |
4.4.2 碳纳米管膜/铁纳米线复合材料吸波性能研究 |
4.5 本章小结 |
第5章 碳纳米管膜/铁钴纳米线复合材料吸波研究及叠层结构仿真 |
5.1 引言 |
5.2 铁钴纳米线表征及吸波性能研究 |
5.2.1 铁钴纳米线形貌与结构表征 |
5.2.2 铁钴纳米线吸波性能研究 |
5.3 碳纳米管膜/铁钴纳米线复合材料表征及吸波性能研究 |
5.3.1 碳纳米管膜/铁钴纳米线复合材料结构与形貌表征 |
5.3.2 碳纳米管膜/铁钴纳米线复合材料吸波性能研究 |
5.4 双相叠层吸波结构吸波仿真 |
5.4.1 单元层结构吸波仿真 |
5.4.2 双相吸波结构吸波仿真优化 |
5.4.3 叠层吸波结构仿真 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(2)低温等离子体协同N型半导体催化降解NOx与乙酸乙酯的性能提升机制(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.1.1 氮氧化物的排放及治理现状 |
1.1.2 氮氧化物与VOCs复合污染治理现状 |
1.2 课题来源 |
1.3 课题目标和研究内容 |
2 文献综述 |
2.1 NO_x与 VOCs控制技术 |
2.1.1 NO_x控制技术 |
2.1.2 VOCs、VOCs与 NO_x协同控制技术 |
2.2 低温等离子体技术 |
2.2.1 低温等离子体的基本过程 |
2.2.2 低温等离子体降解NO_x与 VOCs的研究现状 |
2.3 低温等离子体-催化技术 |
2.3.1 低温等离子体与催化的相互作用 |
2.3.2 等离子体-催化技术(协同)降解NO_x与 VOCs研究现状 |
2.4 低温等离子体的特性与催化剂开发思考 |
2.4.1 半导体光催化剂与低温等离子体的内在关联 |
2.4.2 常见半导体光催化剂及新型光催化剂 |
2.4.3 半导体催化剂的改性 |
2.5 本章小结 |
3 实验材料、装置与分析测试方法 |
3.1 试剂、气源与仪器 |
3.1.1 原材料与试剂 |
3.1.2 主要实验仪器 |
3.2 实验系统 |
3.2.1 实验装置系统构成 |
3.2.2 介质阻挡放电反应器 |
3.3 催化剂分析和表征方法 |
3.3.1 X射线衍射 |
3.3.2 微观形貌分析 |
3.3.3 比表面积-孔结构测定 |
3.3.4 X射线光电子能谱 |
3.3.5 透射红外 |
3.3.6 离子色谱 |
3.3.7 程序升温脱附 |
3.3.8 等离子体程序还原 |
3.3.9 傅立叶原位红外光谱扫描 |
3.3.10 紫外可见漫反射光谱 |
3.3.11 X射线吸收精细结构 |
3.3.12 平均电子能量计算 |
3.4 测试方法和计算方法 |
3.4.1 测试方法 |
3.4.2 计算方法 |
3.4.3 乙酸乙酯、CO、CO_2标线测定 |
4 低温等离子体降解NO反应路径的红外光谱研究和机理探讨 |
4.1 可能的基本反应 |
4.2 等离子体处理NO的反应路径和机理探究 |
4.2.1 单一&多组分气氛放电 |
4.2.2 NO_2的产生路径 |
4.2.3 氧含量的影响 |
4.2.4 NO降解的反应路径 |
4.3 电极温度的影响 |
4.4 烟气组分的影响 |
4.4.1 H_2O的影响 |
4.4.2 SO_2的影响 |
4.4.3 CO的影响 |
4.4.4 CO_2的影响 |
4.4.5 HCl的影响 |
4.5 不同气氛下等离子体处理NO的反应路径及组分影响 |
4.6 本章小结 |
5 等离子体-催化深度氧化NO:“拟光催化”行为研究 |
5.1 催化剂制备 |
5.2 等离子体协同半导体催化剂处理NO |
5.2.1 等离子体协同P型半导体催化剂 |
5.2.2 等离子体协同N型半导体催化剂 |
5.2.3 比较和分析 |
5.2.4 能量密度(SIE)与催化剂禁带宽度(Eg)的联系 |
5.3 反应路径和机理的探究 |
5.3.1 NO深度氧化至N_2O_5和HNO_3 |
5.3.2“消失”的NO_2 |
5.4 可能的反应路径和机理 |
5.5 本章小结 |
6 等离子体协同单原子Ru改性的NH_2-Ui O-66/MnO_2 选择性氧化NO |
6.1 催化剂制备 |
6.2 催化剂的物化性质 |
6.2.1 催化剂的晶型结构和微观形貌 |
6.2.2 催化剂表面元素形态和配位结构分析 |
6.3 催化剂与等离子体之间的相互作用 |
6.3.1 催化剂物理性质对等离子体放电强度的影响 |
6.3.2 催化剂的能带结构与活化 |
6.4 等离子体-催化降解NO_x性能考察 |
6.4.1 NO_x氧化性能及产物分析 |
6.4.2 捕集剂实验 |
6.5 反应机理探究 |
6.5.1 催化剂对NO、NO_2的吸附活化性能考察 |
6.5.2 单原子Ru在反应过程中的作用 |
6.5.3 可能的反应路径和机理 |
6.6 本章小结 |
7 等离子体协同Bi_2MoO_6-MnO_2 降解乙酸乙酯的性能及机理研究 |
7.1 催化剂制备 |
7.2 催化剂的结构、组成和形貌 |
7.3 乙酸乙酯的降解性能、选择性和稳定性 |
7.4 反应机理探究 |
7.4.1 相对介电常数、孔径和放电强度考察 |
7.4.2 BET、表面酸性和EA吸附性考察 |
7.4.3 CO-PPR,单一&协同效应,XPS和氧化性考察 |
7.4.4 可能的反应路径和机理 |
7.5 其他VOCs的降解行为 |
7.6 本章小结 |
8 等离子体-Ce@ZnGa_2O_4/NU协同降解NO与乙酸乙酯的性能及机理研究 |
8.1 催化剂制备 |
8.2 NO与EA共存时的相互制约关系 |
8.2.1 等离子体单独/协同降解NO与EA的表观反应动力学分析 |
8.2.2 副产物分析 |
8.3 催化剂的理化性质 |
8.3.1 催化剂晶型结构和表面元素形态考察 |
8.3.2 催化剂的活化与活性物种的产生 |
8.4 等离子体-Ce@ZnGa_2O_4/NU协同降解NO与 EA |
8.4.1 协同降解性能考察 |
8.4.2 产物分析 |
8.4.3 稳定性考察 |
8.5 反应机理探究 |
8.5.1 催化剂对NO与EA的吸附性能 |
8.5.2 催化剂对NO_2的吸附活化性能 |
8.5.3 催化剂对EA的水解作用探究 |
8.5.4 活性物种的贡献与反应机理 |
8.6 本章小结 |
9 结论与展望 |
9.1 主要结论 |
9.2 对未来工作的建议 |
论文创新点 |
参考文献 |
作者简介 |
(3)三维结构石墨烯及其复合材料的制备与电化学和吸波应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 三维结构石墨烯的研究现状 |
1.2.1 三维结构石墨烯的制备方法 |
1.2.2 三维结构石墨烯的应用 |
1.2.3 三维结构石墨烯存在的问题 |
1.3 本文的研究内容 |
第2章 实验材料及方法 |
2.1 实验材料与设备 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 实验设备 |
2.2 材料表征方法 |
2.3 电化学测试方法 |
2.3.1 循环伏安法(CV) |
2.3.2 线性扫描电压法 |
2.3.3 充放电测试 |
2.3.4 电化学阻抗谱 |
2.3.5 时间-电压曲线测试 |
2.3.6 计时电位法 |
2.4 模拟计算方法 |
第3章 碳纤维/垂直石墨烯复合材料的制备及其锂/钠负极载体应用性能 |
3.1 引言 |
3.2 材料的制备 |
3.2.1 垂直石墨烯和氧化锌的制备 |
3.2.2 锂/钠复合负极的制备 |
3.2.3 正极材料的制备 |
3.2.4 电池的组装 |
3.3 材料的结构表征 |
3.3.1 碳纤维/垂直石墨烯及复合锂负极的SEM表征 |
3.3.2 碳纤维/垂直石墨烯的TEM和 Raman表征 |
3.3.3 碳纤维/垂直石墨烯的比表面积和孔结构表征 |
3.3.4 碳纤维/垂直石墨烯的XRD和TG表征 |
3.3.5 碳纤维/垂直石墨烯的导电性表征 |
3.4 材料的电化学性能表征 |
3.4.1 复合锂负极的对称电池性能 |
3.4.2 复合锂负极的全电池性能 |
3.4.3 复合钠负极的对称电池性能 |
3.5 本章小结 |
第4章 碳纤维/垂直石墨烯/金属化合物复合材料的制备及其水分解催化性能 |
4.1 引言 |
4.2 材料的制备 |
4.2.1 垂直石墨烯及MoS_2的生长 |
4.2.2 FeCoNi化合物的制备 |
4.2.3 CF/C/Pt和 CF/IrO_2的制备 |
4.3 材料的结构表征 |
4.3.1 材料的SEM和 TEM表征 |
4.3.2 材料的XPS和 XRD表征 |
4.3.3 材料的Raman表征 |
4.4 材料的水分解性能 |
4.4.1 OER性能 |
4.4.2 HER性能 |
4.4.3 全水解性能 |
4.5 本章小结 |
第5章 大尺寸块体石墨烯结构多孔碳的制备及其锂/硫载体应用性能 |
5.1 引言 |
5.2 材料的制备 |
5.2.1 连续块体石墨烯多孔结构的制备 |
5.2.2 硫正极和锂负极电极材料的制备 |
5.2.3 电池的组装 |
5.3 材料的结构表征 |
5.3.1 不同反应物比例对材料结构的影响 |
5.3.2 石墨烯三维多孔材料的结构表征 |
5.4 材料的电化学性能表征 |
5.4.1 复合硫正极的电化学性能 |
5.4.2 复合锂负极的电化学性能 |
5.4.3 锂硫全电池的电化学性能 |
5.5 本章小结 |
第6章 多孔碳/垂直石墨烯/Fe_3O_4复合材料的制备及其吸波性能 |
6.1 引言 |
6.2 多孔碳/垂直石墨烯的制备及吸波性能 |
6.2.1 多孔碳/垂直石墨烯的制备 |
6.2.2 多孔碳/垂直石墨烯的结构表征 |
6.2.3 多孔碳/垂直石墨烯的吸波性能 |
6.3 多孔碳/垂直石墨烯/Fe_3O_4的制备和吸波性能 |
6.3.1 多孔碳/垂直石墨烯/Fe_3O_4的制备 |
6.3.2 多孔碳/垂直石墨烯/Fe_3O_4的结构表征 |
6.3.3 多孔碳/垂直石墨烯/Fe_3O_4的吸波性能 |
6.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
个人简历 |
(4)高效光电极的设计与制备及其光电催化分解水的应用研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
第一节 半导体光电催化 |
1.1.1 引言 |
1.1.2 半导体光电催化分解水的基本原理 |
1.1.3 半导体光电催化分解水的主要形式 |
1.1.4 表征半导体光电催化性能的重要参数 |
1.1.5 影响半导体光电催化性能的关键因素 |
第二节 半导体光电极的研究现状 |
1.2.1 光电催化分解水对光电极材料的要求 |
1.2.2 光阴极材料的研究进展与不足 |
1.2.3 光阳极材料的研究进展与不足 |
第三节 半导体光电催化分解水的研究现状 |
1.3.1 光电催化分解水的研究进展与不足 |
1.3.2 提高光电催化分解水性能的有效策略 |
第四节 选题意义及研究内容 |
参考文献 |
第二章 Ag掺杂(Cu_(1-x)Ag_x)_2ZnSnS_4光电极并提高其光电催化分解水性能的研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂 |
2.2.2 光电极的制备 |
2.2.3 材料测试与表征 |
2.2.4 光电催化性能测试 |
2.2.5 光催化析氢性能测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 结构与形貌表征 |
2.3.2 Ag掺杂对(Cu_(1-x)Agx)_2ZnSnS_4固溶体光学性质的影响 |
2.3.3 Ag掺杂增强(Cu_(1-x)Agx)_2ZnSnS_4光催化和光电催化性能的研究 |
2.3.4 Ag掺杂影响(Cu_(1-x)Agx)_2ZnSnS_4光电催化性能和导电类型的机理分析 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 电沉积法制备Ag_2ZnSnS_4光阳极及其高效光电催化分解水性能的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂 |
3.2.2 光阳极的制备 |
3.2.3 材料测试与表征 |
3.2.4 光电催化性能测试 |
3.2.5 理论计算 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 结构与形貌表征 |
3.3.2 光电催化性能分析 |
3.3.3 TiO_2原子沉积层修饰增强AZTS光电稳定性的讨论 |
3.3.4 AZTS高效光电催化分解水的机理研究 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 类印刷法制备大尺寸BiVO_4纳米光阳极及其高效光电催化分解水性能的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂 |
4.2.2 光阳极的制备 |
4.2.3 材料测试与表征 |
4.2.4 光电催化性能测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 合成方法可行性分析 |
4.3.2 结构与形貌表征 |
4.3.3 NiOOH助催化剂修饰增强光电催化性能的讨论 |
4.3.4 大尺寸BiVO_4光阳极高效分解水效率与稳定性的分析 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 四方锆石相BiVO_4光阴极与单斜白钨矿相BiVO_4光阳极构筑光电解池实现无偏压太阳光分解水性能的研究 |
第一节 引言 |
第二节 Pt助催化剂修饰四方钴石相BiVO_4纳米晶光阴极的光电催化性能的研究 |
5.2.1 引言 |
5.2.2 实验部分 |
5.2.3 结果与讨论 |
5.2.4 本节小结 |
第三节 Co-Pi助催化剂修饰单斜白钨矿相BiVO_4纳米多孔光阳极的光电催化性能的研究 |
5.3.1 引言 |
5.3.2 实验部分 |
5.3.3 结果与讨论 |
5.3.4 本节小结 |
第四节 基于不同晶相的BiVO_4光电极设计光电解池实现无偏压太阳能分解水性能的研究 |
5.4.1 引言 |
5.4.2 实验部分 |
5.4.3 结果与讨论 |
5.4.4 本节小结 |
第五节 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
致谢 |
攻读博士学位期间的获奖情况、公开发表的论文及申请专利 |
附录:英文论文原文 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(5)面向燃料电池外特性的老化行为建模及延寿策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外现状研究 |
1.2.1 燃料电池模型 |
1.2.2 寿命预测及健康管理方法 |
1.2.3 混合动力系统能量管理策略 |
1.3 本文主要研究工作与章节安排 |
1.3.1 主要研究工作 |
1.3.2 章节安排 |
第2章 燃料电池机理与老化分析 |
2.1 引言 |
2.2 燃料电池工作机理 |
2.2.1 电化学反应原理 |
2.2.2 燃料电池动态特性 |
2.3 燃料电池老化成因分析 |
2.4 燃料电池属性特征 |
2.4.1 极化曲线 |
2.4.2 阻抗谱 |
2.4.3 稳态工况下端电压 |
2.5 老化实验及PHM流程 |
2.5.1 老化实验数据介绍 |
2.5.2 PHM技术框架 |
2.6 本章小结 |
第3章 燃料电池阻抗谱模型与健康状态评估 |
3.1 引言 |
3.2 阻抗谱分析 |
3.2.1 电化学阻抗谱测试原理 |
3.2.2 燃料电池电化学阻抗谱特征 |
3.2.3 阻抗谱与极化曲线的联系 |
3.3 阻抗模型与参数辨识方法 |
3.3.1 基于解析法的等效电路模型 |
3.3.2 复非线性最小二乘参数辨识方法 |
3.4 燃料电池健康状态评估 |
3.5 实验验证及结果分析 |
3.5.1 模型参数辨识结果 |
3.5.2 健康状态估计结果 |
3.6 本章小结 |
第4章 燃料电池老化建模与剩余寿命预测 |
4.1 引言 |
4.2 燃料电池电压老化信息分解 |
4.3 燃料电池老化模型与参数辨识 |
4.3.1 燃料电池老化模型 |
4.3.2 基于遗传算法的模型参数辨识 |
4.4 燃料电池剩余使用寿命预测方法 |
4.4.1 基于AEKF的趋势信息预测 |
4.4.2 基于NARX神经网络的周期信息预测 |
4.4.3 时间序列分析 |
4.5 实验验证与结果分析 |
4.5.1 AEKF预测性能 |
4.5.2 时间序列相关图 |
4.5.3 寿命预测结果 |
4.6 本章小结 |
第5章 考虑辅助电源的多电堆系统能量管理策略 |
5.1 引言 |
5.2 混合动力系统拓扑与建模 |
5.2.1 系统拓扑结构 |
5.2.2 整车动力学模型 |
5.2.3 锂电池模型 |
5.2.4 燃料电池电堆模型 |
5.3 锂电池荷电状态估计及功率能力预测 |
5.3.1 SOC估计 |
5.3.2 功率能力预测 |
5.3.3 实验验证 |
5.4 混合动力系统功率分配策略 |
5.4.1 工作模式分析 |
5.4.2 基于规则的功率分配策略 |
5.5 仿真实验与结果分析 |
5.5.1 仿真配置 |
5.5.2 结果分析 |
5.6 本章小结 |
第6章 燃料电池管理系统设计与在环仿真 |
6.1 引言 |
6.2 燃料电池系统结构 |
6.3 燃料电池管理系统设计方案 |
6.3.1 硬件设计架构 |
6.3.2 软件设计架构 |
6.3.3 上位机设计 |
6.4 仿真实验与结果分析 |
6.4.1 仿真实验平台 |
6.4.2 仿真结果分析 |
6.5 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 研究总结 |
7.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
(6)基于废旧聚合物的碳纳米材料制备及其在储能和吸波中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 聚合物的生产与回收现状 |
1.2.1 合成聚合物的生产现状 |
1.2.2 废旧塑料的主要危害 |
1.2.3 废旧塑料的处理方式 |
1.3 聚合物碳化的主要方法 |
1.3.1 缺氧热解碳化 |
1.3.2 催化碳化 |
1.3.3 水热碳化 |
1.3.4 高压碳化 |
1.3.5 模板碳化 |
1.4 聚合物碳化制备碳材料及应用 |
1.4.1 阻燃领域 |
1.4.2 吸附分离 |
1.4.3 催化 |
1.4.4 能源存储 |
1.4.5 吸波材料 |
1.5 论文选题背景及设计思路 |
第2章 二维多孔碳纳米片的制备及其在超级电容器中的应用 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 原料 |
2.2.2 多孔碳纳米片的制备 |
2.2.3 碳材料的化学活化 |
2.2.4 仪器表征 |
2.2.5 电极片制备与电化学测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 碳材料的合成过程 |
2.3.2 形貌表征 |
2.3.3 结构表征 |
2.3.4 三电极系统测试 |
2.3.5 两电极电容器测试 |
2.4 本章小结 |
第3章 三维多孔碳的制备及其在超级电容器中的应用 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 材料 |
3.2.2 3D多孔碳的制备方法 |
3.2.3 仪器表征 |
3.2.4 电极片制备与电化学测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 材料合成 |
3.3.2 形貌表征 |
3.3.3 结构表征 |
3.3.4 三电极系统测试 |
3.3.5 两电极电容器测试 |
3.4 本章小结 |
第4章 可回收盐模板策略制备多孔碳材料及其应用 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 多孔碳材料制备 |
4.2.2 样品表征 |
4.2.3 电极片制备与电化学测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 碳材料的合成过程 |
4.3.2 形貌与结构表征 |
4.3.3 三电极系统测试 |
4.3.4 两电极电容器测试 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于废旧PET的Ni-MOF制备及其碳化产物的电磁波吸收性能 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 原料 |
5.2.2 MOF的合成 |
5.2.3 MOF的碳化 |
5.2.4 仪器表征 |
5.2.5 吸波性能测试 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 形貌表征 |
5.3.2 结构表征 |
5.3.3 Ni/C复合材料电磁波吸收性能 |
5.4 本章小结 |
全文总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
(7)高级氧化技术的阳极强化及耦合生物法处理难降解有机废水(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 难降解有机废水处理技术 |
1.2.1 高级氧化技术 |
1.2.2 微生物燃料电池技术 |
1.3 EAOPs工作原理 |
1.3.1 直接氧化过程 |
1.3.2 间接氧化过程 |
1.4 EAOPs实用化存在问题 |
1.5 EAOPs阳极材料 |
1.5.1 二氧化铅电极 |
1.5.2 硼掺杂金刚石薄膜电极 |
1.5.3 亚氧化钛电极 |
1.5.4 锑掺杂二氧化锡电极 |
1.6 Ti/SnO_2-Sb电极强化策略 |
1.6.1 制备过程优化 |
1.6.2 外源物质掺杂 |
1.6.3 引入中间层 |
1.7 高级氧化法与生物法耦合处理策略 |
1.7.1 策略概述 |
1.7.2 电能驱动高级氧化技术与生物法耦合研究现状 |
1.8 研究目的和内容 |
1.8.1 研究目的 |
1.8.2 研究内容 |
1.8.3 研究路线 |
2 实验装置及方法 |
2.1 主要仪器和药品 |
2.2 主要实验方法 |
2.2.1 电极制备方法 |
2.2.2 电化学性能表征 |
2.2.3 电极稳定性表征 |
2.2.4 电极降解性能表征 |
2.2.5 电极物理化学表征 |
2.2.6 电极生产活性物质表征 |
2.2.7 污染物表征 |
2.3 主要实验装置 |
2.3.1 电化学氧化反应装置 |
2.3.2 双层介质阻挡等离子体氧化装置 |
2.3.3 微生物燃料电池反应器 |
3 Ti/SnO_2-Sb电极失效机理 |
3.1 引言 |
3.2 电极制备与表征 |
3.3 电极加速寿命分析 |
3.4 电极失效分析 |
3.4.1 电极电化学性能分析 |
3.4.2 电极物理性质分析 |
3.4.3 电极化学成分分析 |
3.5 电极失效机理讨论 |
3.6 小结 |
4 电沉积制备Ti/SnO_2-Sb电极的强化 |
4.1 引言 |
4.2 DES体系电沉积过程中强化 |
4.2.1 电极制备与表征 |
4.2.2 电极物理化学性质分析 |
4.2.3 电极电化学性能分析 |
4.2.4 亚甲基蓝降解测试分析 |
4.2.5 电极加速寿命分析 |
4.2.6 DES体系强化机理讨论 |
4.3 柠檬酸亚锡络合物后处理过程强化 |
4.3.1 电极制备与表征方法 |
4.3.2 电极MB降解性能 |
4.3.3 电化学活性面积分析 |
4.3.4 电极加速寿命 |
4.3.5 电极物理化学性质 |
4.3.6 柠檬酸亚锡络合物强化机理讨论 |
4.4 与同类型电极比较分析 |
4.5 小结 |
5 溶剂热法制备三维Ti/SnO_2-Sb电极 |
5.1 引言 |
5.2 溶剂热法制备三维泡沫钛基底Ti/SnO_2-Sb电极 |
5.2.1 电极制备与表征方法 |
5.2.2 Ti基底对制备电极影响 |
5.2.3 修饰量对制备电极影响 |
5.3 产臭氧型三维Ni掺杂Ti/SnO_2-Sb电极 |
5.3.1 电极制备与表征 |
5.3.2 电极物理化学性质 |
5.3.3 电极电化学性能 |
5.3.4 电催化生产活性物质表征 |
5.3.5 电极使用寿命 |
5.4 第一性原理计算分析Ni掺杂作用机理 |
5.4.1 计算方法与模型 |
5.4.2 自由能和态密度分析 |
5.4.3 内聚能和原子析出能分析 |
5.5 小结 |
6 高级氧化-生物耦合水处理技术 |
6.1 引言 |
6.2 EAOP深度处理染料废水生化处理出水 |
6.2.1 实验过程与表征 |
6.2.2 序批次运行 |
6.2.3 连续流运行 |
6.3 MFC前处理+EAOP后处理垃圾渗滤液 |
6.3.1 实验过程与表征 |
6.3.2 MFC运行垃圾渗滤液产电及降解性能 |
6.3.3 电化学高级氧化处理 |
6.3.4 降解过程电化学分析 |
6.4 等离子体氧化前处理+MFC后处理高浓度MB废水 |
6.4.1 实验过程与表征 |
6.4.2 等离子体高级氧化处理 |
6.4.3 微生物燃料电池处理 |
6.4.4 MB降解机理 |
6.4.5 降解能耗分析 |
6.5 小结 |
7 全文总结及展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 本文的创新点 |
7.3 未来的工作展望 |
参考文献 |
个人简历、在学期间发表的学术论文和研究成果 |
(8)微波强化硫酸根自由基高级氧化体系效能与机制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究背景 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究背景 |
1.2 高级氧化技术在难降解有机废水处理中的应用 |
1.2.1 光催化体系 |
1.2.2 臭氧氧化体系 |
1.2.3 芬顿体系 |
1.3 过硫酸盐活化与硫酸根自由基高级氧化技术 |
1.3.1 物理活化 |
1.3.2 化学活化 |
1.3.3 其他活化 |
1.4 微波促进化学反应原理及在环境中的应用 |
1.4.1 微波促进化学反应原理 |
1.4.2 微波在水处理技术中的应用 |
1.4.3 微波在环境功能材料制备中的应用 |
1.5 课题研究目的意义与主要研究内容 |
1.5.1 课题研究的目的和意义 |
1.5.2 主要研究内容和技术路线 |
第2章 实验材料与方法 |
2.1 主要试剂与仪器 |
2.1.1 主要试剂 |
2.1.2 主要仪器 |
2.2 实验研究方法 |
2.2.1 催化剂的制备方法 |
2.2.2 催化剂的表征方法 |
2.2.3 体系性能研究方法 |
2.3 分析测试方法 |
2.3.1 有机物浓度的测定 |
2.3.2 PDS浓度的测定 |
2.3.3 活性物种的测定 |
2.4 MW/Fe_3O_4/PDS和 CBO_(MW)/PMS体系的动力学与热力学研究方法 |
第3章 磁性Fe_3O_4 催化剂的制备与MW/Fe_3O_4/PDS高级氧化体系效能研究 |
3.1 引言 |
3.2 MW/PDS体系氧化效能研究 |
3.2.1 MW/PDS体系的确定 |
3.2.2 微波功率对MW/PDS体系的影响 |
3.2.3 不同热活化方式对MW/PDS体系的影响 |
3.2.4 MW/PDS体系的参数优化 |
3.2.5 初始pH对 MW/PDS体系的影响 |
3.3 Fe_3O_4 催化剂的制备与MW/Fe_3O_4/PDS体系氧化效能研究 |
3.3.1 Fe_3O_4制备中醋酸钠投加量的影响 |
3.3.2 Fe_3O_4的结构表征 |
3.3.3 MW/Fe_3O_4/PDS体系的参数优化 |
3.3.4 Fe_3O_4催化剂的稳定性 |
3.4 天然磁铁矿对PDS的活化性能研究 |
3.4.1 天然磁铁矿的结构表征 |
3.4.2 MW/天然磁铁矿/PDS体系氧化效能研究 |
3.5 本章小结 |
第4章 CBO_(MW)催化剂微波辅助制备与CBO_(MW)/PMS高级氧化体系效能研究 |
4.1 引言 |
4.2 Co_3O_4-Bi_2O_3 催化剂的微波辅助制备与参数优化 |
4.2.1 微波辅助制备Co_3O_4-Bi_2O_3(CBO_(MW)) |
4.2.2 CBO_(MW)催化剂组成的确定 |
4.2.3 CBO_(MW)催化剂制备条件的优化 |
4.3 CBO_(MW)催化剂的结构表征 |
4.3.1 CBO_(MW)晶型结构 |
4.3.2 CBO_(MW)形貌 |
4.3.3 CBO_(MW)比表面积 |
4.4 CBO_(MW)/PMS体系的建立与参数优化 |
4.4.1 CBO_(MW)投加量对体系的影响 |
4.4.2 PMS:BPA摩尔比对体系的影响 |
4.4.3 初始pH对体系的影响 |
4.5 CBO_(MW)催化剂的稳定性 |
4.6 本章小结 |
第5章 微波强化硫酸根自由基高级氧化体系的作用机制研究 |
5.1 引言 |
5.2 MW/Fe_3O_4/PDS和CBO_(MW)/PMS体系的动力学分析 |
5.2.1 MW/Fe_3O_4/PDS体系的动力学研究 |
5.2.2 CBO_(MW)/PMS体系的动力学研究 |
5.3 MW/Fe_3O_4/PDS和 CBO_(MW)/PMS体系的热力学分析 |
5.3.1 MW/Fe_3O_4/PDS体系的热力学研究 |
5.3.2 CBO_(MW)/PMS体系的热力学研究 |
5.3.3 MW/Fe_3O_4/PDS体系和CBO_(MW)/PMS体系比较研究 |
5.4 环境因素对MW/Fe_3O_4/PDS体系的影响 |
5.4.1 共存离子对体系的影响 |
5.4.2 腐殖酸对体系的影响 |
5.5 MW/Fe_3O_4/PDS和 CBO_(MW)/PMS体系的高级氧化作用机制探讨 |
5.5.1 MW/Fe_3O_4/PDS体系作用机制分析 |
5.5.2 CBO_(MW)/PMS体系作用机制分析 |
5.5.3 MW/Fe_3O_4/PDS体系降解PNP的路径分析 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文 |
致谢 |
个人简历 |
(9)铁基纳米材料的界面组装设计及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 前言 |
1.1 铁基纳米材料概述 |
1.1.1 Fe_3O_4纳米颗粒的合成 |
1.1.2 纳米铁颗粒的合成 |
1.2 铁基纳米材料界面结构设计 |
1.2.1 核壳结构界面设计 |
1.2.2 蛋黄结构界面设计 |
1.2.3 载体界面设计 |
1.3 铁基纳米颗粒的界面组装设计 |
1.3.1 单纳米颗粒的界面组装 |
1.3.2 多纳米颗粒界面组装-自组装 |
1.3.3 纳米颗粒的载体界面组装 |
1.4 铁基纳米材料界面组装结构的应用 |
1.4.1 铁基纳米材料界面组装用于锂电池性能评价 |
1.4.2 铁基纳米材料界面组装用于电催化性能评价 |
1.4.3 铁基纳米材料界面组装用于吸波性能评价 |
1.5 论文选题 |
参考文献 |
第二章 纳米铁颗粒组装为Janus结构及其重金属离子去除性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂 |
2.2.2 Fe_3O_4纳米微球的合成 |
2.2.3 Fe_3O_4@PMO和 Fe@PMO的制备 |
2.2.4 性能评价以及电化学测试 |
2.2.5 仪器表征 |
2.2.6 还原方程式和准一级动力学计算模型计算公式 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 Fe_3O_4@PMO和 Fe@PMO的表征 |
2.3.2 Janus结构的演变机理 |
2.3.3 Fe@PMO对重金属离子去除性能评价 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 碳包覆四氧化三铁自组装为超晶格微球及其吸波性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂 |
3.2.2 有机相法制备Fe_3O_4纳米颗粒 |
3.2.3 Fe_3O_4自组装为超晶格微球 |
3.2.4 仪器表征 |
3.2.5 电磁波吸收原理与吸波材料电磁参数测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 Fe_3O_4纳米颗粒自组装为超晶格微球 |
3.3.2 Fe_3O_4@C超晶格微球的表征 |
3.3.3 SP Fe_3O_4@C-500 的吸波性能评价 |
3.3.4 SP Fe_3O_4@C-500 的吸波性能分析 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 碳包覆纳米铁颗粒的界面组装设计及其电催化脱氮性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂 |
4.2.2 有机相法制备Fe_3O_4纳米颗粒 |
4.2.3 碳包覆纳米铁颗粒Fe@C的组装结构和非组装结构 |
4.2.4 仪器表征 |
4.2.5 电化学测试 |
4.2.6 产物的化学方法分析 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 类树莓状的碳包覆铁纳米微球CL-Fe@C的合成 |
4.3.2 CL-Fe@C的形貌表征 |
4.3.3 CL-Fe@C的结构表征 |
4.3.4 CL-Fe@C的电催化脱氮性能评价 |
4.3.5 CL-Fe@C的循环稳定评价 |
4.3.6 CL-Fe@C的催化机理 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 碳包覆纳米铁颗粒基于碳布的界面组装设计及其电催化脱氮性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验试剂 |
5.2.2 有机相法制备Fe_3O_4纳米颗粒 |
5.2.3 Fe_3O_4纳米颗粒基于碳布的界面组装 |
5.2.4 仪器表征 |
5.2.5 电化学测试 |
5.2.6 产物的化学方法分析 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 Fe_3O_4纳米粒子基于碳布自组装的合成 |
5.3.2 CCFe@C电催化反硝化性能评价 |
5.3.3 CCFe@C电催化反硝化循环稳定性评价 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 全文总结 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表论文 |
(10)碳化硅纤维及其复合材料的制备与性能研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 碳化硅概述 |
2.1.1 碳化硅的结构 |
2.1.2 碳化硅纳米材料的性能 |
2.2 一维碳化硅纳米材料 |
2.2.1 一维碳化硅纳米材料的分类 |
2.2.2 一维碳化硅纳米材料的合成方法 |
2.2.3 一维碳化硅纳米材料的基本特性 |
2.3 一维碳化硅纤维及其复合材料的应用 |
2.3.1 压力传感器 |
2.3.2 超级电容器 |
2.3.3 相变储能 |
2.4 论文研究目的及意义 |
2.4.1 研究目的 |
2.4.2 研究内容 |
3 实验原料、仪器设备及表征方法 |
3.1 实验原料 |
3.2 实验仪器及设备 |
3.3 表征方法 |
3.3.1 扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,简称SEM)分析 |
3.3.2 透射电子显微镜(Transmission electron microscope,简称TEM)分析 |
3.3.3 高分辨透射电镜(HRTEM)分析 |
3.3.4 X射线衍射(X-ray diffractometer,简称:XRD)分析 |
3.3.5 傅里叶红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectrometer,型号:FT-IR)分析 |
3.3.6 热重(Thermo Gravimetric Analyzer,简称:TGA)分析 |
3.3.7 氮气吸附/脱附等温曲线 |
3.3.8 X-射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,简称XPS)分析 |
3.3.9 差示扫描量热仪(Differential scanning calorimetry,简称DSC) |
3.3.10 光致发光特性(Photoluminescence,简称PL)测试 |
3.3.11 热导率测试(入或K) |
3.3.12 网络矢量测试仪 |
4 不同形貌碳化硅纤维的可控制备及其热力学、动力学分析 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 原料配比对材料微观结构与形貌的影响分析 |
4.3.2 反应温度对材料微观结构与形貌的影响分析 |
4.3.3 保温时间对材料微观结构与形貌的影响分析 |
4.3.4 降温速率的影响及产品微观结构与形貌分析 |
4.3.5 碳化硅纤维的生长的热力学和动力学分析 |
4.4 本章小结 |
5 不同形貌的碳化硅纤维及其性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 立方碳化硅纳米材料热/光/电性能 |
5.2.1 立方碳化硅纳米材料热学性能 |
5.2.2 立方碳化硅纳米材料电学性能 |
5.2.3 立方碳化硅纳米材料光学性能 |
5.3 本章小结 |
6 碳化硅纤维气凝胶复合材料及其压阻性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 碳化硅/聚丙烯腈气凝胶的制备 |
6.2.2 聚苯胺/碳化硅/聚丙烯腈复合材料的原位合成 |
6.2.3 聚苯胺/碳化硅/聚丙烯腈复合材料的压阻测试 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 样品的结构与分析 |
6.3.2 聚苯胺/碳化硅/聚丙烯腈复合材料复合材料的压阻性能 |
6.4 本章小结 |
7 导热增强型多孔碳球/SiC纤维/十八醇复合相变材料 |
7.1 引言 |
7.2 实验部分 |
7.2.1 多孔碳球/碳化硅纤维载体的制备 |
7.2.2 多孔碳球/碳化硅纤维/十八醇复合相变材料的制备 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 样品的结构及分析 |
7.3.2 复合相变材料的热性能 |
7.4 本章小结 |
8 全文结论 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
四、关于降低催化剂损耗情况的小结(论文参考文献)
- [1]碳纳米管膜/磁性金属纳米线吸波材料制备与研究[D]. 沈俊尧. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [2]低温等离子体协同N型半导体催化降解NOx与乙酸乙酯的性能提升机制[D]. 陈思. 浙江大学, 2020
- [3]三维结构石墨烯及其复合材料的制备与电化学和吸波应用[D]. 吉希希. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [4]高效光电极的设计与制备及其光电催化分解水的应用研究[D]. 梁希壮. 山东大学, 2020(10)
- [5]面向燃料电池外特性的老化行为建模及延寿策略研究[D]. 潘瑞. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [6]基于废旧聚合物的碳纳米材料制备及其在储能和吸波中的应用[D]. 马长德. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [7]高级氧化技术的阳极强化及耦合生物法处理难降解有机废水[D]. 孙怡. 浙江大学, 2020
- [8]微波强化硫酸根自由基高级氧化体系效能与机制研究[D]. 胡莉敏. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [9]铁基纳米材料的界面组装设计及其应用研究[D]. 苏莉. 东华大学, 2020(01)
- [10]碳化硅纤维及其复合材料的制备与性能研究[D]. 宿金栋. 北京科技大学, 2020