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脉冲电解水制氢:原理、技术现状及未来趋势
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作者 赵鹏翔 王丽杰 +9 位作者 冯少广 张学伟 朱鸿飞 孙坤元 于洋 孙苗婷 孟晓晓 高继慧 赵广播 周伟 《化学进展》 北大核心 2026年第2期194-209,共16页
氢能作为碳中和目标下的关键清洁能源载体,其高效制备技术亟待突破。本文聚焦脉冲电解水制氢技术,系统阐述其通过周期性调控电流/电压降低扩散层厚度,加速气泡脱离,提升电极稳定性的机理,揭示脉冲抑制气泡屏蔽效应,高频脉冲缩短离子弛... 氢能作为碳中和目标下的关键清洁能源载体,其高效制备技术亟待突破。本文聚焦脉冲电解水制氢技术,系统阐述其通过周期性调控电流/电压降低扩散层厚度,加速气泡脱离,提升电极稳定性的机理,揭示脉冲抑制气泡屏蔽效应,高频脉冲缩短离子弛豫时间的优化机制。文中总结了脉冲参数(波形、频率、占空比等)对制氢特性的影响规律,对比了感应脉冲、电压/电流脉冲及波动功率电解技术的应用潜力,强调其在适配风光波动性电源(宽功率调节、抑制电压闪变)中的优势。脉冲电解虽展现高能效与强鲁棒性,但仍面临电极抗冲击性不足、多参数耦合机制不明等瓶颈。未来需融合智能算法优化动态调控,发展风光储氢一体化系统,推动高频谐振与低纹波滤波技术应用,加速绿氢规模化生产。本文为脉冲电解技术的研发及其潜在工程化应用提供了理论支撑。 展开更多
关键词 脉冲电解 电解水制氢 能效优化 风光波动性 参数调控
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CoCu氧化物纳米阵列电催化氮气还原合成氨
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作者 聂锁府 姚辉超 +6 位作者 王秀林 隋依言 伍思达 李杨宇 任森 熊艳 葛性波 《化学研究与应用》 北大核心 2026年第2期390-397,共8页
现代工业中,氨是主要的化工原料与农业化肥。工业上传统的Haber-Bosch法产氨工艺占主导地位,但其需要高温(400~500℃)来加速反应动力学,需要高压(10~30 MPa)来有利地改变反应平衡,同时还存在高碳排放的弊端。电催化氮还原反应(eNRR)是替... 现代工业中,氨是主要的化工原料与农业化肥。工业上传统的Haber-Bosch法产氨工艺占主导地位,但其需要高温(400~500℃)来加速反应动力学,需要高压(10~30 MPa)来有利地改变反应平衡,同时还存在高碳排放的弊端。电催化氮还原反应(eNRR)是替代Haber-Bosch法的潜在途径,具有反应条件温和、环境友好等优势,但开发高性能的eNRR催化剂仍是挑战。本文通过电沉积法在三维铜泡沫基底上制备铜基催化剂,经退火处理后获得CoCu氧化物纳米阵列。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等技术表征了其结构和表面组成,结果表明纳米阵列表面为CuO/Co_(3)O_(4),衬底为金属Cu。该材料对eNRR具有良好的催化性能,在-0.3 V电位下氨产率达26.6μg·h^(-1)·cm^(-2) cat.,法拉第效率为4.99%。本研究为设计高性能eNRR催化剂提供了新策略。 展开更多
关键词 电催化氮还原反应 非贵金属催化剂 CoCu 纳米阵列 电沉积
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自产Fenton试剂水处理系统降解双酚A的研究
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作者 张培健 张胜 +3 位作者 吴昌永 许有刚 胡宇年 徐敏 《工业水处理》 北大核心 2026年第2期150-159,共10页
在微生物燃料电池的基础上,采用富集铁还原菌的碳纤维刷电极作为生物阴极,构成生物阳极-生物阴极燃料电池,并结合碳纳米管和聚四氟乙烯改性碳毡作为阴极的电解池单元,构建三室自产Fenton试剂水处理系统。考察了该系统中微生物组成、Fe^(... 在微生物燃料电池的基础上,采用富集铁还原菌的碳纤维刷电极作为生物阴极,构成生物阳极-生物阴极燃料电池,并结合碳纳米管和聚四氟乙烯改性碳毡作为阴极的电解池单元,构建三室自产Fenton试剂水处理系统。考察了该系统中微生物组成、Fe^(2+)和H_(2)O_(2)的原位生产能力以及对双酚A(BPA)的生物降解与Fenton氧化降解性能。结果表明,Geobacter为生物阳极上主要的产电微生物,生物阴极存在具有较强铁还原功能的微生物Comamonas和Acinetobacter。在生物阴极室pH=4.5、柠檬酸添加量0.3 mmol/L、电解池单元电压3.0 V、曝气量40 mL/min的优化条件下,系统自产Fe^(2+)和H_(2)O_(2)的质量浓度分别为10 mg/L和30 mg/L。生物阴极对合成废水中5 mg/L BPA的降解率为31.0%,进一步投加5 mg/L系统自产H_(2)O_(2)进行Fenton氧化后,系统对BPA的总降解率提升至93.1%。此外,系统对实际废水中的BPA也具有较好的降解效果。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 生物阴极 电解池 铁泥循环 双酚A
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泡沫镍负载NiFeP/NiFcDCA异质结高效电催化尿素氧化反应
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作者 沈宇凯 严朝朝 +1 位作者 周洋俊 黄梅 《无机化学学报》 北大核心 2026年第2期237-246,共10页
采用水热法耦合气相沉积磷化法,在泡沫镍(NF)上负载NiFeP/NiFcDCA(FcDCA=1,1'-二茂铁二羧酸)异质结催化剂。受益于层状堆叠的非均相纳米结构、丰富的活性位点和高效的电荷转移速率,磷化温度为350℃时制备的NiFeP/NiFcDCA@NF-350在1 ... 采用水热法耦合气相沉积磷化法,在泡沫镍(NF)上负载NiFeP/NiFcDCA(FcDCA=1,1'-二茂铁二羧酸)异质结催化剂。受益于层状堆叠的非均相纳米结构、丰富的活性位点和高效的电荷转移速率,磷化温度为350℃时制备的NiFeP/NiFcDCA@NF-350在1 mol·L^(-1)KOH+0.33 mol·L^(-1)尿素溶液中表现出优异的尿素氧化反应(UOR)活性,其仅需1.332和1.368 V(vs RHE)的超低电位即可分别达到100和500 mA·cm^(-2)的电流密度;其在50 mA·cm^(-2)的电流密度下经50 h稳定性测试后性能衰减仅为0.54%,表现出优异的催化选择性和良好的稳定性。 展开更多
关键词 镍基催化剂 异质结 金属有机框架 金属磷化物 1 1'-二茂铁二羧酸 尿素氧化反应
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炭黑/PTFE复合改性石墨毡阴极优化制备及高效电化学产H_(2)O_(2)机理研究
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作者 刘玉灿 宋汝佳 +6 位作者 徐心怡 孙秀萍 张岩 王港 杨晓永 张岩香 孙洪伟 《化工学报》 北大核心 2026年第1期504-517,共14页
针对电芬顿技术中H_(2)O_(2)原位生成效率低的问题,以优化制备的炭黑/聚四氟乙烯(CB/PTFE)复合改性石墨毡作为阴极构建了高效电化学合成H_(2)O_(2)的体系,并探究了操作条件对H_(2)O_(2)生成的影响规律及机制。在最优CB/PTFE质量比(1∶5... 针对电芬顿技术中H_(2)O_(2)原位生成效率低的问题,以优化制备的炭黑/聚四氟乙烯(CB/PTFE)复合改性石墨毡作为阴极构建了高效电化学合成H_(2)O_(2)的体系,并探究了操作条件对H_(2)O_(2)生成的影响规律及机制。在最优CB/PTFE质量比(1∶5.5)与350℃煅烧条件下,成功获得了材料的三维导电网络与疏水界面。研究发现,PTFE疏水层有效抑制了析氢副反应,CB增强了材料的电子传输能力,XPS结果证实改性后的材料具有更低的氧吸附能垒,SEM结果显示纳米活性位点均匀分布于材料表面。在0.09 A电流和0.6 L/min曝气量条件下,体系中H_(2)O_(2)生成浓度达338.87 mg/L,电流效率达92.7%。此外,所构建体系具有优异的抗离子干扰能力(Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)浓度为300 mg/L时,H_(2)O_(2)浓度≥272 mg/L),5次循环使用后的H_(2)O_(2)生成量仅降低27.5%。研究结果为电化学合成H_(2)O_(2)提供了新型电极设计思路。 展开更多
关键词 炭黑 聚四氟乙烯 复合材料 还原 电化学 过氧化氢
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长寿命、低成本醋酸锌-亲水硅油混合电解液及其在无人机锌-空气电池中的应用
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作者 夏茂淞 张俊杰 +9 位作者 魏武国 李秀易 付尧明 彭姓 彭卫东 黄刚劲 杨雨轩 王纪龙 郭云琦 周钲乔 《工业催化》 2026年第3期28-36,共9页
开发长寿命、低成本的电解液是实现无人机用锌-空气电池商业化的关键挑战之一。通过物理混合法制备一种亲水硅油/醋酸锌混合电解液,工艺简单且原材料成本较传统6 mol/L KOH体系降低约30%。采用1 mol/L醋酸锌与亲水硅油混合电解液体系的... 开发长寿命、低成本的电解液是实现无人机用锌-空气电池商业化的关键挑战之一。通过物理混合法制备一种亲水硅油/醋酸锌混合电解液,工艺简单且原材料成本较传统6 mol/L KOH体系降低约30%。采用1 mol/L醋酸锌与亲水硅油混合电解液体系的锌-空气电池在0.2 mA/cm^(2)下循环寿命达400 h,分别为1 mol/L醋酸锌水溶液(290 h)和6 mol/L KOH电解液(140 h)的1.38和2.86倍。混合电解液兼具醋酸锌电解液的高导电性与亲水硅油抑制电解液挥发的特性,显著延长锌-空气电池寿命。混合电解液体系锌-空气电池具有低内阻(25Ω)和高功率密度(44.3 mW/cm^(2)),接近6 mol/L KOH溶液体系(15Ω,47.2 mW/cm^(2))。该锌-空气电池与锂离子电池的混合动力系统推重比提升至33 mN/g(较单一锂电池提高12%),四旋翼无人机续航时间提升20%,功率输出稳定在2.5 W。本研究为锌-空气电池电解液设计提供了长寿命、低成本、高稳定性的新策略,混合电解液体系在长寿命储能及无人机动力领域展现出显著应用潜力。 展开更多
关键词 电化学工程 醋酸锌 亲水硅油 电解液 无人机 锌-空气电池
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掺杂Mg^(2+)提高NASICON型固体电解质离子电导率的机理
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作者 陈春颖 任进军 《硅酸盐学报》 北大核心 2026年第1期133-142,共10页
NASICON型固体电解质因其卓越的离子导电性能,在能源存储领域展现出广阔的应用前景。为了提升以Na_(3)Zr_(2)Si_(2)PO_(12)为基础组分的NASICON型固体电解质的离子导电性能,一种常见的策略是通过掺杂低价态阳离子来取代Zr^(4+),从而增... NASICON型固体电解质因其卓越的离子导电性能,在能源存储领域展现出广阔的应用前景。为了提升以Na_(3)Zr_(2)Si_(2)PO_(12)为基础组分的NASICON型固体电解质的离子导电性能,一种常见的策略是通过掺杂低价态阳离子来取代Zr^(4+),从而增加固体电解质中的Na^(+)离子浓度,最终实现离子电导率的提升。本工作制备了一系列掺杂Mg^(2+)的Na_(3+2x)Mg_(x)Zr_(2-x)Si_(2)PO_(12)(NMZSPx,0≤x≤0.20)固体电解质陶瓷样品,旨在深入探究Mg^(2+)掺杂对离子电导率提升的作用机理。实验结果表明,随着Mg^(2+)掺杂量的增加,NMZSPx的离子电导率先升后降,x=0.12时达到最大值,其在25℃的离子电导率为1.54×10^(-3)S·cm^(-1),相较于未掺杂样品提升了3.13倍。为了揭示Mg^(2+)掺杂对固体电解质结构的影响,进行了X射线衍射、固态核磁共振以及扫描电子显微镜的元素分布检测实验。结果显示,大部分Mg^(2+)并没有如预想般取代Zr^(4+),而是在晶界处形成了含Mg的磷酸盐杂相,只有极少量Mg^(2+)进入NASICON主相中。尽管如此,含Mg磷酸盐杂相的生成却间接地提高了NASICON中Na^(+)的含量,但这并非离子导电性能提升的主要原因。SEM结果显示,适量掺杂Mg^(2+)可以显著降低陶瓷样品的孔隙率、增强晶界连接性并降低晶界阻抗;而过量掺杂Mg^(2+)会导致杂相及孔隙增多,从而阻碍载流子传输。Mg^(2+)掺杂对NMZSPx陶瓷样品孔隙率的改变才是改变离子电导率的主要原因。 展开更多
关键词 NASICON 固体电解质 离子电导率 镁离子掺杂 固态核磁共振
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电解液设计:超越Debye-Hückel理论的新进展
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作者 李清源 张昊 徐吉健 《科学通报》 北大核心 2026年第10期2104-2112,共9页
传统电化学理论基于Debye-Hückel模型,仅适用于理想极低浓度(<0.01 mol/L)电解液体系,其核心假设(如点电荷近似、极限稀释)无法解释实际高浓度电解液中离子复杂相互作用引发的非线性现象.近年来,通过结合分子动力学模拟和先进... 传统电化学理论基于Debye-Hückel模型,仅适用于理想极低浓度(<0.01 mol/L)电解液体系,其核心假设(如点电荷近似、极限稀释)无法解释实际高浓度电解液中离子复杂相互作用引发的非线性现象.近年来,通过结合分子动力学模拟和先进光谱表征,研究者揭示了电解液设计中离子配位结构导致局部电场重构与电极电势的显著变化.提出了“液态马德隆势”新理论框架,其通过量化锂离子周围原子(溶剂、阴离子及其他锂离子)的静电势贡献,成功预测高浓度体系的电势偏移,为电解液设计提供了全新视角.本文系统评述了电解液设计的关键进展:构建离子对网络、新型溶剂分子设计及新型锂盐的分子工程,协同优化传输性能和界面稳定性;同时,数据驱动的机器学习与原位表征技术的协同应用加速了电解液理性设计.这些突破为下一代高能量密度电池的开发奠定了科学基础,未来需融合多尺度建模与高通量实验推动实用化进程. 展开更多
关键词 电解液 液态马德隆势 离子配位结构 Debye-Hückel理论失效 电池
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丝素蛋白基离子选择性柔性神经电极的研究
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作者 黄启楣 胡展翱 +2 位作者 耿敬敬 姚响 张耀鹏 《高分子学报》 北大核心 2026年第3期695-708,共14页
为开发在体微量离子信号的监测电极,选用具有优异生物相容性和低模量特征的丝素蛋白(silk fibroin,SF)薄膜作为基底,选用导电高分子聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)作为柔性导电材料,结合喷墨打印技术和热温辅助图案... 为开发在体微量离子信号的监测电极,选用具有优异生物相容性和低模量特征的丝素蛋白(silk fibroin,SF)薄膜作为基底,选用导电高分子聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)作为柔性导电材料,结合喷墨打印技术和热温辅助图案转移技术,在柔性SF膜基底上制备了高导电的PEDOT:PSS电极通路.在PEDOT:PSS电极末端,按需集成了具有K^(+)、Ca^(2+)或Na^(+)选择性的电极功能层,构筑了具有单一离子信号监测功能的SF基离子选择性柔性神经电极.在此基础上,在SF膜上进一步集成了可同时监测2种离子信号的多个通道,构筑了具有良好多重离子响应功能和细胞相容性的柔性神经电极. 展开更多
关键词 丝素蛋白 离子信号监测 离子选择性电极 柔性电极 导电高分子
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CeO_(2)/g-C_(3)N_(4)协同强化锂硫电池的离子传输和硫转化反应
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作者 杨婷 安佳 +5 位作者 张瑾瑜 范若男 闫荣 景晓霞 常盼盼 闫伟 《无机化学学报》 北大核心 2026年第3期519-530,共12页
为了加速锂硫(Li-S)电池的离子传输和多硫化物的转化,设计了一种兼顾亲锂性和催化活性的CeO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合材料。在g-C_(3)N_(4)亲锂骨架中,富氮单元作为强亲锂位点,通过与锂离子(Li+)之间的路易斯酸碱作用,有效降低了Li^(+)迁... 为了加速锂硫(Li-S)电池的离子传输和多硫化物的转化,设计了一种兼顾亲锂性和催化活性的CeO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合材料。在g-C_(3)N_(4)亲锂骨架中,富氮单元作为强亲锂位点,通过与锂离子(Li+)之间的路易斯酸碱作用,有效降低了Li^(+)迁移能垒,加速了Li^(+)的定向传输;而Ce^(4+)/Ce^(3+)氧化还原对则发挥关键催化作用,能够诱导生成硫代硫酸盐,从而构建出一条可逆的硫代硫酸盐介导的多硫化物转化的新路径,显著提升多硫化物的双向转化动力学性能。因此,采用CeO_(2)/g-C_(3)N_(4)修饰Li-S电池隔膜的正极侧,可有效提升多硫化物转化动力学性能,降低电荷转移电阻,进而提升电池的倍率性能和循环性能(1.0C下循环1000圈,每圈容量衰减率仅为0.049%)。 展开更多
关键词 锂硫电池 吸附 催化 界面 动力学
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改性Ti/PbO_(2)电极研究进展
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作者 尔古阿沙 高官金 +1 位作者 刘强兵 蒋新宇 《科技导报》 北大核心 2026年第5期103-111,共9页
Ti/PbO_(2)电极具有低成本、耐腐蚀性强等优势,广泛用于有机化合物的电催化氧化领域。然而,传统的Ti/PbO_(2)电极在实际应用中存在电流效率低、活性层比表面积小、电催化性能弱、使用寿命短等问题。从Ti/PbO_(2)电极发展的角度,介绍了... Ti/PbO_(2)电极具有低成本、耐腐蚀性强等优势,广泛用于有机化合物的电催化氧化领域。然而,传统的Ti/PbO_(2)电极在实际应用中存在电流效率低、活性层比表面积小、电催化性能弱、使用寿命短等问题。从Ti/PbO_(2)电极发展的角度,介绍了近年来在Ti基体表面刻蚀改性和形状调节、中间层改性、表面PbO_(2)活性层构建及掺杂改性3个方面的重要研究成果,分别聚焦基体改性增强界面结合、引入新型中间层提升导电与稳定性以及活性层掺杂改性优化催化性能。在系统梳理这些成果的基础上,从电极结构稳定性与催化活性协同增强的角度,归纳并提出了提升Ti/PbO_(2)电极综合电化学性能:一是优化基体刻蚀参数与形状设计,构建粗糙且均匀的表面结构,强化基体与中间层的结合强度;二是筛选适配性优良的中间层材料,抑制界面反应与氧化膜生成,提升电荷传输效率;三是精准调控活性层晶型结构,合理掺杂金属或非金属元素,实现催化活性与稳定性的同步提升。最后,对Ti/PbO_(2)电极的发展趋势进行了展望,预计未来将在电极材料改性、结构优化等方面取得关键突破,以进一步提升其电化学性能与稳定性,同时拓展其在复杂体系中的规模化应用范围,加速其工业化进程。 展开更多
关键词 Ti/PbO_(2)电极 电催化氧化 掺杂改性 钛阳极
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高电压宽温域钠离子电池电解液研究进展
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作者 江依义 李潇逸 +5 位作者 陈海霞 蒋志敏 常幸萍 纪叶林 张正华 马国强 《浙江化工》 2026年第2期9-16,29,共9页
为满足钠离子电池(SIBs)在高能量密度和全天候应用中的需求,开发高电压宽温域电解液至关重要。本文深入剖析了SIBs在此类苛刻条件下所面临的技术挑战,包括高电压下的电解液氧化分解与界面失效、宽温域下的动力学瓶颈,以及硬碳负极复杂... 为满足钠离子电池(SIBs)在高能量密度和全天候应用中的需求,开发高电压宽温域电解液至关重要。本文深入剖析了SIBs在此类苛刻条件下所面临的技术挑战,包括高电压下的电解液氧化分解与界面失效、宽温域下的动力学瓶颈,以及硬碳负极复杂的界面化学问题。在此基础上,系统综述了最新的电解液优化策略:一是从体相出发,通过溶剂分子改性和溶剂化结构调控来提升电解液的本征稳定性与离子传输动力学;二是从界面出发,利用新型功能添加剂调控策略,构筑致密且稳固的固体电解质界面/正极电解质界面(SEI/CEI)。 展开更多
关键词 钠离子电池 高电压 宽温域 电解液 硬碳负极 功能添加剂
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基于小麦秸秆的多孔碳材料储锂性能研究
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作者 徐裕 刘星星 +5 位作者 朱敏 张雪 陈泽汇 阮晓冬 廖丽霞 方涛 《井冈山大学学报(自然科学版)》 2026年第1期23-29,共7页
实验以废弃小麦秸秆为原料,基于KOH活化-高温烧结法制备了多孔碳材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、N_(2)吸附/脱附测试和拉曼光谱(Raman)等测试方法,表征了材料的结构及形貌,并结合恒流充放电(GCD)和循环伏安(CV)测试技术,探究了其在锂离... 实验以废弃小麦秸秆为原料,基于KOH活化-高温烧结法制备了多孔碳材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、N_(2)吸附/脱附测试和拉曼光谱(Raman)等测试方法,表征了材料的结构及形貌,并结合恒流充放电(GCD)和循环伏安(CV)测试技术,探究了其在锂离子电池中的应用。实验结果表明,采用10 mol·L^(-1)KOH活化的碳材料所制备的电极在循环100次后,依然能具有348.4 m Ah·g^(-1)的比容量,且当电流密度增加到3.5 A·g^(-1)时,其比容量高达431.2 m Ah·g^(-1),表现出较高的倍率性能,这主要是由于材料较多的微孔空隙和较高的无序度,提供了更多的电化学活性点。 展开更多
关键词 碳材料 负极 锂离子电池 小麦秸秆
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混合尺寸MXene片层用于高性能透明锌离子混合超级电容器
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作者 白启佳 高翔 +3 位作者 申一航 李嘉琦 陈杨 赵翠娥 《无机化学学报》 北大核心 2026年第4期703-712,共10页
通过原位刻蚀和机械剥离法制备了大尺寸Ti_(3)C_(2T)_(x)MXene纳米片(L-MXene,平均横向尺寸约为3.5μm),并进一步通过超声破碎获得小尺寸MXene纳米片(S-MXene,平均横向尺寸约为0.2μm)。通过调控不同尺寸MXene片层的混合比例,构建了L-MX... 通过原位刻蚀和机械剥离法制备了大尺寸Ti_(3)C_(2T)_(x)MXene纳米片(L-MXene,平均横向尺寸约为3.5μm),并进一步通过超声破碎获得小尺寸MXene纳米片(S-MXene,平均横向尺寸约为0.2μm)。通过调控不同尺寸MXene片层的混合比例,构建了L-MXene/S-MXene复合材料,以优化片层堆叠结构、缩短离子传输路径。基于L-MXene/S-MXene透明电极组装的透明锌离子混合超级电容器(ZHSCs)的面积比电容达到8.34 mF·cm^(-2),透光率为64.7%,且在180°弯曲状态下容量保持率为93.9%。 展开更多
关键词 MXene纳米片 混合尺寸 界面优化 透明电极 锌离子混合超级电容器
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基于超表面等离子共振生物传感器的亲和力评价平台开发
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作者 李裕鸿 周翰霖 +1 位作者 刘钢 黄丽萍 《分析测试学报》 北大核心 2026年第1期1-11,共11页
该文基于超表面等离子共振(MetaSPR)生物传感器构建了一种新的亲和力检测评价方法,利用高灵敏的MetaSPR芯片,同时构建高精度微流控流路式和高通量微孔板无管路式亲和力检测平台,弥补了现有亲和力检测方法的不足。研究制备了具有纳米孔... 该文基于超表面等离子共振(MetaSPR)生物传感器构建了一种新的亲和力检测评价方法,利用高灵敏的MetaSPR芯片,同时构建高精度微流控流路式和高通量微孔板无管路式亲和力检测平台,弥补了现有亲和力检测方法的不足。研究制备了具有纳米孔阵列结构的MetaSPR芯片,并通过扫描电子显微镜和酶标仪对其物理结构与光学特性进行表征。通过采用不同折射率的甘油溶液对SPR芯片进行测试,结果显示该芯片对折射率变化具有极高的灵敏度,响应信号与折射率变化之间呈现出良好的相关关系(r^(2)=0.995)。利用WeSPR系列检测仪,无需复杂光学元件,对多种分子对进行亲和力检测,成功获得了结合速率常数(K_(a))、解离速率常数(K_(d))和解离平衡常数(K_(D))等动力学参数,且与已有报道数据一致。结果表明,该研究构建的两种检测平台均能够高灵敏、实时、无标记地监测分子间的结合与解离过程,具有优异的准确性、稳定性与普适性,为生物分子相互作用研究提供了一种高效、灵敏、便携且低成本的技术手段,在生命科学、药物研发与筛选等领域具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 超表面等离子共振 生物芯片 亲和力 分子相互作用 药物筛选
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富锂锰基正极材料合成技术的研究进展
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作者 毛廷良 王忠 +9 位作者 蒋文全 万浩 邢朝建 吴旭 张蓉 任志敏 尹艳萍 李宁 李国华 刘小鹤 《无机化学学报》 北大核心 2026年第4期668-692,共25页
随着新能源汽车与电子产品的快速发展,储能设备对电池正极材料的能量密度提出了更高要求。富锂锰基正极材料(xLi_(2)MnO_(3)·(1-x)LiTMO_(2),TM=Ni、Co、Mn)因其独特的阴离子氧化还原特性,以及由高Mn含量带来的高比容量和低成本优... 随着新能源汽车与电子产品的快速发展,储能设备对电池正极材料的能量密度提出了更高要求。富锂锰基正极材料(xLi_(2)MnO_(3)·(1-x)LiTMO_(2),TM=Ni、Co、Mn)因其独特的阴离子氧化还原特性,以及由高Mn含量带来的高比容量和低成本优势,备受关注,已成为发展高能量密度电池的关键正极材料之一。然而,其合成过程中不同反应物间的相变过程及元素价态变化尚未完全阐明,且合成工艺对材料的首圈库仑效率、倍率性能及电压衰减特性等电化学性能的影响也缺乏系统性研究。为实现富锂锰基正极材料的可控制备,本文从材料的特殊结构与反应机制出发,梳理了常用合成方法及其特点,系统阐述了合成过程中不同反应物与反应条件、前驱体与锂源种类、过渡金属与锂源配比、烧结氧分压及烧结工艺对材料性能的影响,并综合分析了材料形成过程中的锂化演变、物相变化、元素价态变化及缺陷对其物理化学性质与电化学性能的作用机制。通过调控合成反应条件可以分散材料中的Li_(2)MnO_(3)晶畴,从而减轻因晶格氧析出导致的容量损失,减少合成过程中产生的缺陷,在确保材料结构稳定性的同时拓宽锂离子扩散通道。最后,本文对富锂锰基正极材料合成过程的研究进行了总结与展望。 展开更多
关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 反应机理 合成工艺
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共沉淀法可控制备磷酸锰铁锂正极材料研究进展
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作者 贾雨 陈慧 +2 位作者 刘梦娜 赵曦明 屈龙 《储能科学与技术》 北大核心 2026年第2期419-434,共16页
橄榄石型磷酸锰铁锂(LiMn_(x)Fe_(1-x)PO_(4),LMFP)作为下一代锂离子电池(LIBs)用正极材料,具有高能量密度、高安全性、低成本等优点。但LMFP本征电子电导率低、Li^(+)扩散慢以及Mn^(3+)引发的Jahn-Teller效应等关键因素制约其大规模应... 橄榄石型磷酸锰铁锂(LiMn_(x)Fe_(1-x)PO_(4),LMFP)作为下一代锂离子电池(LIBs)用正极材料,具有高能量密度、高安全性、低成本等优点。但LMFP本征电子电导率低、Li^(+)扩散慢以及Mn^(3+)引发的Jahn-Teller效应等关键因素制约其大规模应用。本文系统论述了工业化共沉淀法在可控制备LMFP材料的研究进展,重点探讨了以磷酸盐和草酸盐为代表的前驱体在实现原子尺度上的均匀混合与组分精确控制方面的显著优势;进一步阐述了共沉淀法与改性策略(如浓度梯度设计、碳包覆与离子掺杂)相结合对提升LMFP正极材料电导率与结构稳定性方面的协同作用。最后,本文强调了共沉淀法为高性能LMFP材料的可控制备提供可行方案,未来研究需致力于反应机理研究、工艺参数优化与多种策略的系统性整合,从而推动其在大规模储能系统中的商业化应用。 展开更多
关键词 锂离子电池(LIBs) 磷酸锰铁锂(LiMn_(x)Fe_(1-x)PO_(4)) 正极材料 共沉淀法
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CoMoNiO-S/nickel foam heterostructure composite for efficient oxygen evolution catalysis performance
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作者 YANG Hong SHAO Shengjuan +2 位作者 LI Baoyi LU Yifan LI Na 《无机化学学报》 北大核心 2026年第1期203-215,共13页
A composite electrocatalyst,CoMoNiO-S/NF-110(NF is nickel foam),was synthesized through electrodeposition,followed by pyrolysis and then the vulcanization process.CoMoNiO-S/NF-110 exhibited a structure where Ni3S2 and... A composite electrocatalyst,CoMoNiO-S/NF-110(NF is nickel foam),was synthesized through electrodeposition,followed by pyrolysis and then the vulcanization process.CoMoNiO-S/NF-110 exhibited a structure where Ni3S2 and Mo2S3 nanoparticles were integrated at the edges of Co3O4 nanosheets,creating a rich,heterogeneous interface that enhances the synergistic effects of each component.In an alkaline electrolyte,the synthesized CoMoNiO-S/NF-110 exhibited superior electrocatalytic performance for oxygen evolution reaction(OER),achieving current densities of 100 and 200 mA·cm^(-2) with low overpotentials of 199.4 and 224.4 mV,respectively,outperforming RuO2 and several high-performance Mo and Ni-based catalysts.This excellent performance is attributed to the rich interface formed between the components and active sites exposed by the defect structure. 展开更多
关键词 oxygen evolution reaction VULCANIZATION composite electrocatalyst MoNi-based catalyst
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Highly stable lithium metal batteries enabled by nanometric anion aggregates reinforced solvation structure in locally concentrated ionic liquid electrolytes
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作者 Haifeng Tu Zhiyong Tang +16 位作者 Haiyang Zhang Zhicheng Wang Jiangyan Xue Shiqi Zhang Zheng Liu Yiwen Gao Peng Ding Yi Yang Guangye Wu Suwan Lu Lingwang Liu Guan Wu Qing Wang Byoungwoo Kang Jingjing Xu Hong Li Xiaodong Wu 《Journal of Energy Chemistry》 2026年第1期251-260,I0007,共11页
The practical application of lithium metal batteries(LMBs)requires electrolytes that simultaneously ensure high safety and interfacial stability.Although locally concentrated ionic liquid electrolytes(LCILEs)exhibit e... The practical application of lithium metal batteries(LMBs)requires electrolytes that simultaneously ensure high safety and interfacial stability.Although locally concentrated ionic liquid electrolytes(LCILEs)exhibit exceptional electrochemical stability and compatibility with electrode electrolyte interfaces(EEIs),two major challenges persist:(i)safety risks caused by excessive low-flash-point diluents,and(ii)insufficient understanding of how diluents modulate solvation structures.Herein,we introduce a low-diluent-content LCILE system composed of lithium bis(fluorosulfonyl)imide(LiFSI)salt,N-methyl-N-propyl-pyrrolidinium bis(fluorosulfonyl)imide(Pyr_(13)FSI)ionic liquid,and trifluoromethanesulfonate(TFS)diluent.The TFS diluent strengthens ion-ion interactions by lowering the dielectric constant of the electrolyte,resulting in the formation of a unique nanometric anion aggregates(N-AGGs)reinforced solvation structure.These large anionic clusters exhibit accelerated redox decomposition kinetics,facilitating the rapid formation of a thin,dense,and low-impedance EEI.Consequently,the Li/LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)coin cell achieves 87.8%capacity retention over 300 cycles at 4.3 V,while a practical 1.4 Ah Li/NCM622 pouch cell retains 84.5%capacity after 80 cycles at 4.5 V.Furthermore,the electrolyte demonstrates exceptional safety,and 2 Ah Li metal pouch cells successfully pass rigorous nail penetration tests without any ignition or explosion.This work not only provides a design strategy for intrinsically safe and high-performance electrolytes but also highlights the critical role of anion cluster decomposition kinetics in shaping EEI formation. 展开更多
关键词 Lithium metal batteries Locally concentrated ionic liquid electrolytes Solvation structure Nanometric anion aggregates Redox decomposition kinetics
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Designing an air electrode for dual ceramic cells using an ionic Lewis acid strength polarization distribution strategy
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作者 Ying Zhang Yibei Wang +8 位作者 Zhilin Liu Yaowen Wang Zhen Wang Youcheng Xiao Bingbing Niu Xiyang Wang Guntae Kim Wenquan Wang Tianmin He 《Journal of Energy Chemistry》 2026年第1期505-516,I0012,共13页
Ceramic cells promise ideal energy conversion and storage devices,making the development of efficient and robust air electrodes crucial for their application.In this study,a Ba_(0.4)Sr_(0.5)Cs_(0.1)Co_(0.7)Fe_(0.2)Nb_... Ceramic cells promise ideal energy conversion and storage devices,making the development of efficient and robust air electrodes crucial for their application.In this study,a Ba_(0.4)Sr_(0.5)Cs_(0.1)Co_(0.7)Fe_(0.2)Nb_(0.1)O_(3−δ)(BSCCFN)air electrode,based on Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3−δ)(BSCF),is designed using a perovskite A-B-site ionic Lewis acid strength(ISA)polarization distribution strategy and is successfully applied in both oxygen-ion conducting solid oxide fuel cells(O-SOFCs)and proton-conducting reversible protonic ceramic cells(R-PCCs).When BSCCFN is used as the air electrode in O-SOFCs,a peak power density(PPD)of 1.45 W cm^(−2)is achieved at 650°C,whereas in R-PCCs,a PPD of 1.13 W cm^(−2)and a current density of−1.8 A cm^(−2)at 1.3 V are achieved at the same temperature and show stable reversibility over 100 h.Experimental measurements and theoretical calculations demonstrate that low-ISA Cs+doping accelerates the reaction kinetics of both oxygen ions and protons,while high-ISA Nb^(5+)doping enhances electrode stability.The synergistic effect of Cs^(+)and Nb^(5+)co-doping in the BSCCFN electrode lies in the ISA polarization distribution,which weakens the Co/Fe–O bond covalency,thereby promoting oxygen vacancy formation and facilitating the conduction of oxygen ions and protons. 展开更多
关键词 Air electrode Ceramic cell Electrochemical performance lonic Lewis acid strength polarization distribution Co/Fe-O bond
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