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关键词： 分子动力学模拟   超级电容器   恒电势模拟方法   石墨烯  

摘要： 为有效开发和利用新能源,人们迫切需要高性能的超级电容器提供能量的存储和转换.在超级电容器中双电层结构扮演着关键性的角色.本文利用分子动力学方法通过建立开放的石墨烯纳米孔道(1~2 nm),研究了KCl溶液在纳米孔道内的双电层结构,同时也比较了恒电量模拟(Q)和恒电势模拟法(U)下双电层结构的异同.结果表明在恒电势模拟法考虑了导电石墨烯壁的镜像作用使结果更符合实验中的材料系统.而石墨烯壁的镜像作用能额外吸附离子从而增强孔道内部的阴阳离子,这可能有助于电极电容的提升.通过对不同孔道高度的研究,本文发现水分子作为介电材料在水基超级电容器中发挥着决定性的作用.它能在很大程度上抵消不同离子和不同孔道高度下双电层的变化,从而在不同情况下获得了相似的电容.

关键词： 第一性原理   水分解   直接Z型异质结   光催化  

摘要： 寻找高效的光催化剂分解水制氢是解决能源危机和环境问题的有效途径之一.基于第一性原理,对InN/SnS_(2)异质结的几何结构、电子结构和光催化水分解性能进行研究.结果表明InN/SnS_(2)异质结是具有的Ⅱ型能带排列半导体材料可以有效地分离电子空穴对.在光激发下,较小的带隙以及合适的内建电场使得光生载流子迁移路径成“Z”字型,这保留了InN/SnS_(2)异质结强氧化还原能力.光生电子在InN的导带底累积并发生析氢反应,而积累在SnS_(2)上的光生空穴使析氧反应自发发生.它们的带边位置都跨越了水的氧化还原电位,证明能够实现水的完全分解.因此,InN/SnS_(2)异质结有希望成为高效光解水催化剂.

关键词： 激光诱导技术   多孔石墨烯   氧官能团   超级电容器  

摘要： 目的改善传统的激光诱导石墨烯薄膜电极本身储电能力差、应用范围有限的问题。方法利用CO_(2)激光扫描自制的高含氧酚醛树脂薄膜制备了一种富氧的多孔石墨烯薄膜电极,并对其进行电化学活化处理,用以增强内部含氧基团的活性和含量,对石墨烯薄膜的形貌、组成以及电化学性能进行了表征。结果在激光的高温高压下,酚醛树脂分解释放的大量气体会使石墨烯薄膜内部形成丰富的纳米孔隙结构,氮气吸附解吸曲线的结果显示其比表面积达到了324m^(2)/g。此外,在酸性电解质下采用电化学激活的方式,能够使石墨烯薄膜内部碳原子上的含氧基团发生转化反应,并且它们与碳原子的键合也为电极提供了更稳定的结构。在电化学性能测试中,石墨烯薄膜上的氧官能团发生高效的可逆氧化还原反应,在0.5 mA/cm^(2)的电流密度下具有高达342.8 mF/cm^(2)的面积比容量,组装成超级电容器后也保持了优异的储能特性和循环稳定性,在0.0589mW/cm^(2)的功率密度下具有5.93μWh/cm^(2)的能量密度。结论利用该方法制备的富氧多孔石墨烯电极材料兼具高稳定性和高比电容的优势,有望在实际应用中为后续赝电容材料的可靠负载和异原子的高含量稳定掺杂提供一种更可靠的石墨烯骨架,为构筑新型高性能储能器件提供了设计思路。

关键词： 咪唑啉   电化学   量子化学计算   分子动力学模拟  

摘要： 通过电化学方法中动电位极化曲线和电化学阻抗谱研究月桂酸咪唑啉在0.5 mol/L盐酸中对铜的缓蚀行为,采用量子化学计算(Gaussian)、分子动力学模拟(MD)的方法探究月桂酸咪唑啉的缓蚀机理。研究结果表明:0.1 mmol/L月桂酸咪唑啉对0.5 mol/L盐酸中铜的缓蚀效率最高,为96.58%,增大浓度反而会降低缓蚀效率;月桂酸咪唑啉以物理吸附和化学吸附两者结合的方式形成吸附膜,吸附膜相对致密,其中咪唑啉环呈现平行吸附的特点。

关键词： 海水海砂混凝土   不锈钢   腐蚀行为   电化学  

摘要： 目的研究海水拌和混凝土中不锈钢筋早期腐蚀电化学行为,从而有效解决海水海砂混凝土中的钢筋腐蚀问题。方法采用压滤法提取了海水拌和水泥浆体孔溶液,监测了孔溶液pH值和氯离子浓度随时间的变化,采用开路电位(OCP)、交流阻抗(EIS)等电化学方法,结合扫描电子显微镜SEM(EDS)、背散射(BSE)形貌观测手段研究了不锈钢筋腐蚀电化学行为,深入分析了不锈钢筋在海水拌合水泥浆体中的钝化动力学过程。结果尽管在早期304和316L不锈钢筋电位降至负值,均低于-0.35V,氯离子浓度达到0.7mol/L,但并未发生活化腐蚀,均可以发生正常钝化现象,海水拌和水泥浆体中316L不锈钢极化阻抗相比对照组(非海水拌合样品)有提升,腐蚀速率更低。随着水泥水化过程的发展,腐蚀电流密度逐渐降低至较低水平,304不锈钢腐蚀电流密度约为0.014μA/cm^(2),316L不锈钢电流密度低于0.006μA/cm^(2),展现出较高的耐腐蚀性能。海水拌和水泥浆体的电阻率与对照组浆体有一定差异,但整体相差较小。结论304和316L不锈钢尽管在早期可以发生正常钝化现象,电化学结果体现出较高的耐蚀性能,但其在服役期的氯离子临界浓度值及脱钝机理需要进一步研究。

关键词： 炼化污染场地   抽出水   光芬顿   电化学   光电耦合   短程处理  

摘要： 炼化污染场地抽出水中污染物种类复杂、毒性强，水质水量不确定性强，快速达标处理并就地回用是较为理想的处理处置途径之一，需优选高效处理技术和运行参数，缩短处理流程。研究通过正交实验优选芬顿与光电耦合处理的最优条件，形成抽出水短程处理工艺。结果表明：化学芬顿关键影响因素为H2O2与有机物污染物(以COD表征)的质量比，耦合紫外光照射后可提高药剂效率降低泥量，电化学关键影响因素为极板间距，其次为极板种类。在正交实验确定的最优处理条件下，耦合工艺对抽出水中TOC的总去除率可达88.33%，TN总去除率可达98.09%，可使出水TN达到现场回用水指标(≤40 mg·L-1)要求。形成的芬顿与光电耦合处理工艺能大幅度缩短现有处理流程，减少药剂投加从而减少污泥量，并保证出水的稳定达标。该研究表明，芬顿与光电耦合技术可快速高效去除炼化污染场地抽出水中高浓度污染物，支撑污染场地修复工程的快速实施，同时能避免污水拉运的环境风险以及对污水处理厂先行工艺的冲击，为现场高效快速处理工艺的选择及其运行参数的调节提供重要参考。

关键词： 高中化学   电化学   单元教学   系统认知   模型建构  

摘要： 基于模型建构的单元教学可实现电化学模块的系统思维建构,通过化学电源的科学发展史认识电池的构成要素,建构原电池认识模型及电解池的认识模型,并统一电化学系统认知模型,寻找其共同的认识视角,将电化学的认识思路转化为电化学问题的解决思路,从装置维度和原理维度二维视角分析问题,进而解决复杂的电化学问题。

关键词： MWCNTs   电化学   四环素  

摘要： 在前期修饰电极的制备和表征基础上,采用循环伏安法(CV)和差示脉冲伏安法(DPV)对四环素在多壁碳纳米管(MWCNTs)修饰电极上的电化学行为进行了研究,探讨并优化了柠檬酸-柠檬酸三钠缓冲溶液pH值、MWCNTs修饰量、扫描速率等测定条件。最终确定了最佳的电化学降解条件为柠檬酸-柠檬酸三钠缓冲溶液pH=3.5,MWCNTs修饰量20μL,扫描速率80 mV/s,溶液中初始ρ(四环素)=0.5 mg/mL。采用计时电流法研究了偏压、初始ρ(四环素)、降解时间等因素对四环素降解效果的影响。结果表明,偏压对四环素的降解效果影响不大;初始ρ(四环素)越大,四环素降解速率越缓慢;随着降解时间增加,四环素去除率逐渐增大,ρ(四环素)与降解时间之间存在良好的线性关系,线性系数为0.981。

关键词： CO   腐蚀   超高速激光熔覆   电化学   O   杂质  

摘要： 在利用CO2驱油时，O2作为注入CO2流中常见杂质，会影响管道材料的耐腐蚀性。为了了解腐蚀各阶段O2杂质对含缺陷不锈钢涂层的影响，本文利用循环动电位极化、恒电位极化测试和长周期EIS测试，研究了在pH3条件下，O2对超高速激光熔覆431M2涂层在饱和CO2溶液中耐腐蚀性能的影响。结果表明，当431M2涂层处于钝化时，O2的存在促进了钝化膜的生长，涂层保护性得到提高，但是亚稳态点蚀的萌生变多。当431M2涂层处于稳态点蚀时，O2的存在会促进局部腐蚀凹坑的发展。长周期EIS实验表明，O2杂质在腐蚀前期有助于涂层钝化膜的生长，但随着浸泡时间的推移，一旦在缺陷处发生稳态点蚀，O2杂质会加速点蚀的发展，降低涂层的耐腐蚀性。

关键词： 钛合金   焊接接头   点蚀   电化学   统计分析  

摘要： 本文针对钛合金焊接接头在海水中长期服役可能面临的点蚀风险，通过电化学测试研究了Ti6321焊接接头在海水环境中的点蚀萌生行为，认为点蚀萌生时间包括点蚀萌生的驱动电位达到阈值的时间和亚稳态点蚀产生并向稳态点蚀转变的诱导时间，发现点蚀萌生时间在1.346×107d ～ 1.345×1010d范围内，Ti6321焊接接头在静态海水自然腐蚀条件下几乎不可能自发产生稳态点蚀。采用预制点蚀凹坑试样的弯曲加载浸泡试验研究了Ti6321焊接接头在海水环境中的点蚀生长行为，利用极值统计法建立了点蚀生长动力学模型。为钛合金在海水环境中点蚀萌生和生长提供了一种基于电化学、统计分析的快速试验和预测方法，以期为钛合金焊接结构在海洋环境中的应用提供指导。