Ni2+预嵌入MnO2正极对锌离子电池性能的影响

为了抑制水系锌离子电池正极MnO₂材料在充放电过程中发生的材料坍塌，该研究采用水热法将Ni²⁺插层到δ-MnO₂(NMC)中，并且对其进行碳包覆.制备的NMC材料微观结构发生了改变，其层间距与比表面积变大，为Zn²⁺提供了更多的活性位点；经过碳材料包覆后NMC材料的导电率得到了提高.将该材料用作水系锌离子电池正极活性材料，在0.2 A·g^-1电流密度下，电池经过100次充放电后容量保持率为90%，表现出较好的循环性能.在大电流密度下(1 A·g^-1)，经过800次循环后容量保持率仍高达80%.因此，对δ-MnO₂进行Ni²⁺掺杂并进行碳包覆，为实现水系锌离子电池的高能量密度提供了新的解决方案.     

Na3V2(PO4)3/C正极材料制备与储钠性能综合实验教学设计

设计了“常温预还原-热处理法制备钠离子电池正极材料磷酸钒钠”综合性研究实验,探究了原料种类和热处理温度对Na₃V₂(PO₄)₃/C的物相、晶体结构、晶粒尺寸、微观形貌及电化学性能的影响。研究表明,NH₄VO₃中的V⁵⁺更易被草酸常温还原,机械活化后所得前驱体为无定形结构,由该前驱体热处理制备的Na₃V₂(PO₄)₃/C结晶度更高,且电化学性能更优。通过优化合成温度,发现在700℃下合成的Na₃V₂(PO4₎₃/C具有最高的比容量、最优的倍率性能和最佳的循环性能。在实验中,学生通过材料制备、结构及形貌表征、电池制作与电化学性能分析等环节,能够达到强化理论知识、提高实验技能、激发创新性思维的目的。     

MoS2/SiO2/Si异质薄膜器件的制备与NH3探测性能实验研究

采用磁控溅射技术，通过改变制样工艺条件在SiO₂/Si基片上沉积MoS₂薄膜，以形成异质薄膜器件，并对其微观结构、形貌特征和NH₃探测性能进行表征和分析。研究结果表明，在室温条件下MoS₂/SiO₂/Si异质薄膜器件表现出了明显的NH₃响应性能，并且器件的响应与薄膜厚度和沉积温度存在关联，最高可达230%,远超过单一薄膜。同时，器件的响应速度较快，响应/恢复时间为7.4 s/24.8 s。进一步通过构建界面能带结构图，对器件的气敏机理作了深入阐释。     

不同形貌CeO2催化剂用于CO催化氧化研究

为了探究具有不同形貌的CeO₂ 催化剂在CO催化氧化反应中的性能差异,对反应物中的有机配体富马酸的添加量进行调控,通过煅烧获得了片型CeO₂ 、哑铃型CeO₂ 和雪花型CeO₂ 。采用XRD、Raman和SEM测试对三种催化剂的微观结构和形貌进行分析。采用CO催化氧化装置评价了三种催化剂的性能,结合XPS和H2-TPR表征结果分析了雪花型CeO₂ 性能较为优异的主要原因。高结晶性的雪花型CeO₂ 含有丰富的氧空位和活性氧,结合其纳米片自组装的特殊形貌,在催化反应中表现出最低转化温度。     

公式G物=G排液的应用

当物体漂浮或悬浮在液体中时,根据阿基米德原理,有F_浮=G_排液.根据浮力与重力二力平衡,可得F_浮=G_物.综合以上两式得G_物=G_排液。即:液体中漂浮或悬浮的物体,其重力等于它排开液体的重力.     

利用厨房材料探究Na2CO3、NaHCO3的性质

利用厨房常见材料设计实验，以化学视角探究日常用品Na₂CO₃、NaHCO₃的性质。可以在家中利用常见材料进行探究，认识Na₂CO₃、NaHCO₃的外观、水溶性、溶解过程的热效应、碱性、与酸反应的过程、热稳定性，进而能够科学、有效地在生活中应用，同时使学生感受到生活与科学的紧密联系。     

TiO2光触媒纳米涂料的制备及工艺研究

利用多功能分散机制备纳米TiO₂光触媒纳米涂料，对涂料的常规性能及涂料的耐擦洗、耐碱性能进行了研究.采用响应面试验设计方法，分别以纳米TiO₂含量、涂覆厚度和光照强度为因子，优化工艺条件.结果表明，TiO₂含量对涂料的耐碱性没有影响，在TiO₂含量为8%时，耐擦洗度最大；涂料净化甲醛的最佳工艺条件为：纳米TiO₂含量为10.3%,涂覆厚度为250μm,光照强度为40 mW·cm^-2.     

溶液燃烧法制备Nb2O5及其快速储锂性能综合实验设计

该文设计了基于溶液燃烧法制备具有快速储锂性能的五氧化二铌(Nb₂O₅)电极的综合实验。使用XRD和SEM分析样品物相和形貌,采用恒流充放电测试研究不同晶相Nb₂O₅的电化学性质,并使用恒电流间歇滴定技术研究Li⁺扩散动力学,同时以循环伏安(cyclic voltammetry,CV)测试考察赝电容行为。结果表明：经950℃煅烧得到的H-Nb₂O₅具有最优储锂性能,在100 C的超大电流密度下可逆比容量达104 mAh/g。该综合实验设计简单,涵盖了材料的合成、结构表征和电化学测试等知识点,便于学生理解材料结构与性能的关系,同时能够提升学生的科研创新意识和综合实践能力。     

Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2锂电池正极材料的水热-高温固相法合成及参数控制

文章采用水热-高温固相法制备了Li(Ni_0.8Co_0.15Al_0.05)O₂阴极材料,采用SEM/XRD/TG-DSC对先驱体NCA-OH及NCA阴极材料的粉体性能进行了表征。结果表明,随反应温度的提高,NCA-OH/NCA颗粒尺寸逐渐增大,先驱体一次颗粒由细小的纳米片精细结构转变为纳米针状,NCA颗粒由花瓣状转变为纳米棒状。随反应温度和保温时间的延长,先驱体NCA-OH晶相结构没有发生明显的改变,较高温度可导致NCA的(003)晶面结晶度有所降低。另外,随反应时间的延长,I₀₀₃/I₁₀₄的峰强比逐渐增大,表明NCA正极材料层状结构中Li/Ni离子混排程度逐渐减轻。     

Dawson型多金属氧酸盐H6P2W16Mo2O62聚乙烯吡咯烷酮复合薄膜的可见光光致变色研究

将Dawson型多金属氧酸盐H₆P₂W₁₆Mo₂O₆₂与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)形成复合溶液，以滴膜法制备了复合薄膜。该复合薄膜在可见光照射下发生光致变色现象。用红外光谱和XRD对P₂W₁₆Mo₂及P₂W₁₆Mo₂/PVP复合膜进行了表征，复合膜中仍然保留了多金属氧酸盐H₆P₂W₁₆Mo₂O₆₂的基本结构。采用紫外-可见吸收分光光度法分析了P₂W₁₆Mo₂/PVP复合膜的光致变色性能及机理。在P₂W₁₆Mo₂/PVP (50 wt%)的组分比例下，复合膜的光致变色性能最佳。同时，P₂W     

构建BiVO4/g-C3N4异质结光催化剂及高效去除印染废水中有机污染物

本研究采用共沉淀法和水热法成功制备出Z型异质结BiVO₄/g-C₃N₄光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)方法对制备的样品进行了结构、形貌和光电化学性能表征,并对其可能的光催化反应机理进行了探讨。研究结果表明：与单一的BiVO₄、g-C₃N₄光催化剂相比,Z型异质结BiVO₄/g-C₃N₄光催化剂在可见光下对亚甲基蓝(MB)的降解具有最高的活性,分别是单一的BiVO₄和g-C₃N₄的12倍和2.18倍。经过5次循环实验测试,Z型异质结BiVO₄/g-C₃N₄光催化剂对亚甲基蓝MB的降解率均能达到90%,证明其有良好的稳定性。此外,通过活性物种捕获实验对Z型异质结B...     

EuFeO3/Eu3Fe5O12混合相纳米颗粒制备及其可见光光催化性质研究

用溶胶-凝胶法制备出EuFeO₃纳米颗粒,通过调节蒸胶温度控制Eu₃Fe₅O₁₂相的生成,X射线衍射测试结果表明当蒸胶温度升高到140℃时,样品会出现EuFeO₃和Eu₃Fe₅O₁₂的混合相.并且随着蒸胶温度的升高,样品的磁性逐渐增强,但可见光下对有机染料罗丹明B的催化降解效率逐渐减弱.当在光催化反应中加入少量H₂O₂后,由于存在非均相芬顿反应,罗丹明B的降解效率有了进一步的提高.     

碳基柔性正极制备的综合性实验研究

通过一步水热法将MnO₂纳米颗粒生长在碳布上,得到可用于锌离子电池正极的柔性电极材料,并将所得电极材料用于组装柔性锌锰电池进行性能测试。改变MnO₂的沉积速率和碳布的预处理方式,探究所得样品的形貌和性能变化。结果表明,采用酸浸的方式处理碳布和MnO₂沉积速率为15 r/min时,得到的碳布-MnO₂柔性正极材料性能优异。将此条件下得到的柔性电极材料作为柔性锌锰电池的正极,结果显示柔性电池具有优异的能量储存能力和抗弯曲变形性能。该实验方法成本低、环保、易操作,为柔性锌离子电池正极材料的制备和性能优化提供了有效途径。     

利用Ce-Mn/Al2O3复合催化剂降低燃煤中硫排放的综合实验设计

针对燃煤电厂SO₂排放法规日趋严格，而传统固硫剂高温固硫性能差的问题，设计了Ce-Mn/Al₂O₃复合催化剂降低燃煤中硫排放的综合实验。以纳米Al₂O₃为载体，采用共沉淀法制备了Ce-Mn负载型燃煤催化剂，在管式炉中进行高温固硫性能评价实验，采用热重法分析煤粉的燃烧性能，得到反应动力学参数。采用FESEM-EDS、TEM、XRD、XPS对催化剂进行表征。实验结果表明，Ce-Mn催化剂可以显著提高燃煤固硫效果，改善煤粉燃烧性能。该实验不仅能加深学生对脱硫工艺原理和应用的理解，掌握仪器使用、软件绘图和催化剂表征手段，还能增强学生对燃料清洁利用的认识，培养科研思维和创新能力。     

以纳米CaCO3为硬模板合成多级孔Silicalite-1

目的:以纳米CaCO₃为硬模板剂,合成多级孔Silicalite-1分子筛。方法:以纳米CaCO₃为硬模板剂,以四丙基溴化铵为模板剂,水热法合成Silicalite-1分子筛。结果:在结晶过程中,纳米尺寸的CaCO₃可以被捕获到Silicalite-1晶体中。通过酸溶解去除封存于Silicalite-1中的CaCO₃纳米颗粒,在沸石晶体中产生晶内孔。通过XRD、TEM、SEM和N₂吸附等表征了这种分级孔结构。CaCO₃表面的羟基对于获得硬模板效应至关重要。沸石中的次生孔与纳米CaCO₃的形态很好地对应,这证实了纳米CaCO₃的模板效应。结论:使用CaCO₃作为硬模板是合成分级多孔材料的有用方法。     

油气井CO2腐蚀及防控方法研究进展

针对腐蚀环境这一最大不可控变量,探讨了CO₂分压、环境温度、pH值、含水率等因素对CO₂及超临界CO₂腐蚀的影响,并介绍了失重法、电化学方法和电感法等CO₂腐蚀评价方法。鉴于CO₂腐蚀产物膜的重要作用,详细阐述了腐蚀产物膜微观结构、力学性能对腐蚀的影响及研究方法。基于CO₂腐蚀环境影响因素、腐蚀机理及腐蚀评价方法,总结认为成膜型缓蚀剂能够隔绝油气井管具与CO₂等腐蚀环境接触,是行之有效的腐蚀防控方法,咪唑啉类抗高温复配型缓蚀剂是未来缓蚀剂研发的重要方向。     

BaTiO3优化制备及压电催化性能分析的综合实验设计

为了实现前沿压电催化水污染控制技术、大型仪器分析技术与实践操作能力培养的有机结合,设计了一个综合水污染控制工程实验——BaTiO₃优化制备及压电催化性能分析。通过对BaTiO₃进行不同时间的热处理,有效优化BaTiO₃压电催化降解染料性能。利用电子顺磁共振波谱仪(ESR)分析降解过程中自由基的生成,并借助猝灭实验明确不同自由基在染料降解过程中的作用。结果表明,对BaTiO₃进行2 h热处理可有效提高其压电催化降解罗丹明B(RhB)染料的性能。ESR检测分析反应体系能产生羟基自由基、单线态氧和超氧自由基,而猝灭实验结果表明羟基自由基在染料降解过程中起主导作用。     

磷钨酸/TiO2光催化剂在废水处理中的应用

磷钨酸/TiO₂复合光催化剂具有安全环保、催化活性高、化学稳定性好、无毒、易回收等优点,在光催化领域具有良好的前景。介绍了磷钨酸/TiO₂复合光催化剂的光催化机理,综述了磷钨酸/TiO₂复合光催化剂去除废水中染料分子及其他有机污染物的应用,并阐述了其发展前景。     

H2O2与Fe2+作用的实验探究

由两道高考试题引出对Fe²⁺与H₂O₂反应的探究。结果发现,不同的亚铁盐与H₂O₂作用的结果与实验条件有关：在无外加酸碱时FeSO₄溶液与H₂O₂作用会得到碱式硫酸铁和氢氧化铁沉淀的混合物;FeCl₂溶液与H₂O₂作用会得到聚合氯化铁胶体。在酸性较强时Fe²⁺与H₂O₂作用主要生成Fe³⁺;在酸性不太强时主要得到胶体,往往得不到沉淀。亚铁盐与H₂O₂混合除了发生Fe²⁺与H₂O₂之间的氧化还原反应外,同时含铁物质会催化H₂O₂的分解,H₂O₂分解放热还会促进Fe     

Al2O3膜对高温环境下NiCrAlY-SiC复合镀层内部反应的阻隔及涂层耐磨性研究

为了解决以SiC颗粒为磨料的叶尖耐磨复合镀层在高温工况下SiC与涂层中Ni元素反应导致涂层耐磨性下降等问题,采用化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)工艺方法在SiC颗粒表面制备了Al₂O₃膜以阻隔SiC与涂层中Ni元素的反应。研究了0.5～1.0μm和5.0～10.0μm这2种厚度范围的Al₂O₃膜对NiCrAlY-SiC@Al₂O₃叶尖耐磨镀层中SiC颗粒与NiCrAlY镀层在1 100℃高温环境下反应的阻隔效果,并测试了2种Al₂O₃膜厚度的NiCrAlY-SiC@Al₂O₃叶尖耐磨镀层在1 100℃高温环境下保温500 h后的耐磨性。结果显示,5.0～10.0μm厚度的Al₂O₃膜可有效阻隔SiC颗粒与NiCrAlY镀层的高温反应,使NiCrAlYSiC@Al₂...