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甲烷在碳催化剂上热解的动力学分析:有序碳催化剂与非晶碳催化剂的区别
与较简单的HACA机制不同,用于描述烃类热解过程的详细“表面化学”机制主要是针对有序碳催化剂(如碳纤维)开发的,这些模型假设碳催化剂由平行的石墨烯片层构成。然而,这些模型无法有效解释在活性更高的非晶碳催化剂上的热解过程。在这项研究中,我们优化了一个现有的表面反应模型,以改进对所谓低阶碳催化剂上甲烷热解过程的预测。通过调整C–H键断裂的动力学参数,我们能够清晰地区分有序碳和非晶碳上活性位点的反应性:非晶碳上的活化能分别为382kJ/mol(锯齿形位点)和337.3kJ/mol(扶手椅形位点),而文献中报道的有序碳的活化能为470kJ/mol。研究发现,甲烷的主要活化途径包括:(i) 在高表面积催
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-10-28
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通过优化碳源,提高了Na4Fe3(PO4)2P2O7正极的相纯度和钠离子扩散性能
Na4Fe3(PO4)2P2O7(NFPP)具有较高的理论容量、成本效益和环保性,是一种有吸引力的钠离子电池(SIBs)正极候选材料。然而,其广泛应用仍受到电子导电率较低以及合成过程中容易形成杂质相(尤其是NaFePO4)的限制。在这项研究中,使用葡萄糖和柠檬酸两种不同的碳源对NFPP进行了碳涂层处理,以系统比较碳源对材料电化学性能的影响。与葡萄糖衍生的复合材料相比,用柠檬酸合成的NFPP样品(NFPP-C)有效抑制了NaFePO4杂质相的形成。因此,具有更高相纯度的NFPP-C表现出显著的电化学性能提升,在0.1C电流密度下实现了92.7 mAh g–1的高容量,并在10C电流密度下仍保持7
来源:Energy & Fuels
时间:2025-10-28
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一种可持续使用的双金属Ag/Zn–Ta2C MXene催化剂,用于氢气释放和乙腈还原反应的双重电催化
电催化水分解是一种可持续且环保的制氢(H2)方法。然而,由于反应动力学较慢,阴极析氢反应(HER)通常需要较高的过电位。另一方面,电催化还原乙腈(ARR)是一种更节能的技术,同时还能生成具有附加价值的仲胺和叔胺。本研究开发了一种双金属Ag/Zn–Ta2C MXene复合材料,作为在温和条件下同时适用于HER和ARR的耐用高效电催化剂。在两种不同的环境中,该复合材料表现出优异的催化性能:在碱性环境(1 M KOH)中用于ARR,在酸性环境(0.5 M H2SO4)中用于HER。经过改性的MXene电极在HER时的电流密度可达10 mA/cm2,过电位仅为83 mV(相对于RHE);在ARR时的电
来源:Energy & Fuels
时间:2025-10-28
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综述:用于热电能量转换的离子凝胶:材料设计策略与应用前景的综述
这篇综述及时而全面地概述了基于离子凝胶的热电材料这一快速发展的领域,强调了它们在推动柔性及可持续能源收集技术方面的潜力。文章重点讨论了分子设计策略、复合结构以及能够提升关键性能参数(包括离子热电势、离子导电性和机械稳定性)的多功能特性。与以往的研究不同,本文结合了高级掺杂技术、混合填料的使用以及聚合物基体工程,以解决长期存在的挑战,如离子传输效率低、机械强度不足以及易受环境降解等问题。综述的核心主题是对离子-聚合物相互作用的基本理解,以及用于预测和优化这些过程的理论原理。通过研究这些机制,文章为提高能量转换效率(即热电优值ZT)提供了指导,这是实现高性能离子热电材料的关键步骤。讨论还涵盖了新兴
来源:Energy & Fuels
时间:2025-10-28
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综述:《NO3RR中非贵金属单原子催化剂的研究进展与未来展望》
氨(NH3)是现代农业和工业的重要原料,对维持现代社会的可持续发展至关重要。传统的哈伯-博施工艺(Haber–Bosch process)作为一种商业上成熟的氨合成方法取得了巨大成功,但仍存在反应条件苛刻、能耗高以及二氧化碳排放量大的缺点。近年来,利用可再生能源驱动的电催化硝酸盐还原反应(NO3RR)逐渐成为多学科研究的热点,该方法能够在温和的条件下高效合成氨。单原子催化剂由于能够实现原子的最大利用率、独特的配位环境以及电子结构,在提高NO3RR的产率和催化效率方面展现出巨大潜力。本文重点介绍了非贵金属单原子催化剂在NO3RR反应中的实验进展和最新理论。首先,我们阐述了氨合成的硝酸盐还原机制,
来源:Energy & Fuels
时间:2025-10-28
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在定义镧系二硫属亚胺二膦酸盐配合物的磁性质时,晶体场理论与声子优化之间的平衡
单分子磁体(SMMs)因其在高密度数据存储和自旋电子学等领域的潜在应用而备受关注。然而,抑制快速磁化弛豫仍是合成设计中的关键挑战。改变配位原子有助于调控声子谱和晶体场。本文报告了三组以氧(1-Ln)、硫(2-Ln)和硒(3-Ln)为配体的三价镝(Dy³⁺)和铒(Er³⁺)配合物,探讨它们对各向异性及弛豫行为的影响。这些产物表现出不同的几何结构,包括六配位的1-Ln、九配位的2-Ln和3-Ln,其中3-Ln的配位数从九配位的3-Tb到七配位的3-Er和3-Dy存在变化。几何结构在定义磁弛豫中的振动效应方面起主导作用。七配位的3-Dy配合物由于一个短的Ln–N键,产生了轴向晶体场,并表现出最佳的场
来源:Inorganic Chemistry
时间:2025-10-28
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含Ti4+的碳酸盐Ti[CO4]和Ti2O3[CO3]的合成与表征
本研究成功合成了两种新型的钛碳酸盐——Ti[CO₄]和Ti₂O₃[CO₃],它们由二氧化钛(TiO₂)与二氧化碳(CO₂)在高压高温条件下反应生成。研究使用了激光加热金刚石顶砧(DAC)技术,并通过原位单晶X射线衍射和拉曼光谱对这两种钛碳酸盐的结构和性质进行了详细表征。这些钛碳酸盐的结构特征和弹性性能揭示了碳在地幔中可能的存储机制,对理解地球内部的碳循环具有重要意义。### 高压合成与结构特征在高压高温条件下,TiO₂与CO₂发生反应,生成了两种新的钛碳酸盐。Ti[CO₄]在压力高于约33 GPa时稳定,而在减压过程中会转变为另一种结构,即Ti[CO₄]-I4₁/amd。而Ti₂O₃[CO₃]
来源:Inorganic Chemistry
时间:2025-10-28
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MXene/Bi2O3纳米复合材料作为便携式电子设备的超级电容器
在现代科技快速发展的背景下,超级电容器因其快速的电化学响应、优异的稳定性、适中的功率密度、较高的能量密度以及出色的循环寿命,正逐渐成为储能设备领域的重要研究方向。然而,尽管超级电容器在诸多方面表现出色,其实际应用仍面临一些关键挑战,尤其是在电极材料的设计与优化方面。其中,二维MXene材料在超级电容器中的应用潜力巨大,但其在实际制备过程中常遭遇纳米片重叠(restacking)和聚集(aggregation)等问题,这些问题严重限制了其在电化学性能上的表现。为了解决这一问题,研究人员探索了多种策略,其中一种方法是通过在MXene表面修饰其他功能性材料,以改善其结构特性并增强电化学性能。本文介绍
来源:Energy & Fuels
时间:2025-10-28
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制备低镓负载量的Ga2O3/ZrO2催化剂用于CO2加氢制甲醇
选择性地将二氧化碳(CO2)氢化为甲醇(methanol)受到了越来越多的关注。在这项研究中,通过热分解和低温等离子体分解镓前驱体制备了低镓负载量的Ga2O3/ZrO2催化剂。等离子体分解促进了电子从ZrO2向Ga2O3的转移,提高了Ga2O3活化氢气(H2)的能力。同时,等离子体分解还生成了更多的Ga2O3/ZrO2_Ov界面位点,这些位点有利于二氧化碳在催化剂表面以HCO3*的形式被活化,进而进一步转化为HCOO*和CH3O*,最终生成甲醇。所有这些因素共同提升了等离子体分解催化剂的活性。例如,在5 MPa和325 °C的条件下,含有0.7 wt%镓负载量的等离子体分解催化剂的甲醇时空产率
来源:Energy & Fuels
时间:2025-10-28
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生物质快速热解油中寡聚物的化学多样性,第二部分:来自二氯甲烷不溶性热解木质素的难降解分子及高度脱水糖类
本文是该系列研究中的第二篇,探讨了BTG热解油中不溶于水且不溶于二氯甲烷(DCM)的残留物,这种残留物在文献中也被称为高分子量热解木质素(HMW-PL)。HMW-PL占原始生物油的9.2%(重量百分比),并且其含量会随着时间的推移而增加,同时会在生物油升级过程中促进焦炭的形成。了解其组成对于处理热解油至关重要。研究人员使用硅胶柱以及极性逐渐增强的溶剂(乙酸乙酯(EA)、丙酮(AC)、异丙醇(ISO)和甲醇(MeOH)对HMW-PL进行了分离,分别获得了49.2%、19.9%、8.2%和8.1%的HMW-PL组分。通过对各组分进行紫外荧光、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、高分辨核磁共振(HSQC
来源:Energy & Fuels
时间:2025-10-28
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深层页岩气储层中裂缝水平井的流固耦合模拟
页岩气储层中存在多尺度的气体储存和传输空间。对于深层页岩气而言,由于孔隙压力的变化引起的应力变化更为显著;因此,在生产模型中必须仔细考虑流体-固体耦合的影响。在这项工作中,开发了一个完全考虑流体-固体耦合效应的模型,该模型系统地考虑了由于施加应力以及气体解吸导致的孔隙空间变化对水平裂缝井的影响。使用COMSOL Multiphysics中的有限元求解器,还整合了多种流动机制,包括朗缪尔等温吸附/解吸、克努森扩散、表面扩散和滑移效应。该模型通过解析解和现场生产数据进行了验证。分析了地质力学、地质和 hydraulic fracture(水力压裂)特性等不同参数对生产的影响。结果表明,尽管有效应力
来源:Energy & Fuels
时间:2025-10-28
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碳酸氢盐物种形态与盐水化学性质在白垩层中的作用对二氧化碳储存效率的影响
在海水注入过程中,白垩层的压实作用被归因于方解石的溶解和镁矿的沉淀,但二氧化碳(CO2)在碳储存中的地球化学影响仍不确定。在这项研究中,利用瓦尔哈尔(Valhall)水库的数据开发了一个简化的现场规模地球化学模型,模拟了20年的二氧化碳注入过程以及注入后的980年演变情况。研究人员验证了压实机制和二氧化碳的溶解行为,包括在高压高温条件下的逐步定性溶解度评估。通过统计分析进行的相关性映射显示,在碳酸化海水条件下,方解石溶解和镁矿沉淀这两个参数之间存在强烈的负相关(r = −0.92),这支持了一种耦合的弱化机制。与常见的假设相反,较高的盐度和温度会增加系统的酸度,从而促进更多的方解石溶解,这一过
来源:Energy & Fuels
时间:2025-10-28
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Sr(Fe,Co)O3−δ混合导体:钴如何促进氧空位的形成
在本研究中,系统地探讨了SrFe1–xCoxO3−δ(x = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8)体系的氧非化学计量比及其局部结构特征。这类材料属于混合离子-电子导电(MIEC)钙钛矿氧化物。所有合成的材料均呈现伪立方晶体结构,这一点通过X射线衍射(XRD)得到了证实。氧非化学计量比(δ)是通过碘量滴定法以及在Fe和Co的K边进行X射线吸收光谱(XAS)测定的。随着钴含量的增加,氧非化学计量比也随之增大。在过渡金属(TM)的K边进行XAS分析,能够独立确定Fe和Co的平均氧化态,结果显示Fe的氧化态约为3.2+,而Co的氧化态在2.9+至3.0+之间。此外,过渡金属离子周围的局部配位环
来源:Chemistry of Materials
时间:2025-10-28
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通过分子动力学模拟揭示含Nd2O3的碱铁磷酸盐玻璃的结构-性能关系
通过基于核废料玻璃成分设计的分子动力学(MD)模拟,结合人工智能(AI)和机器学习(ML)方法,研究了含有Nd2O3的钾铁磷酸盐玻璃的原子结构及其结构-性能关系。结果表明,Nd3+离子起到修饰作用,其平均Nd3+-O键长为2.35 Å,配位数为约6。Nd3+离子倾向于与[PO4]3–和[P2O7]4–等磷酸根阴离子单元结合,形成非桥接氧原子;而K+离子主要负责补偿带负电的[FeO4]-单元。在模拟的玻璃中观察到Nd3+离子的聚集现象,且随着Nd2O3浓度从5%增加到10%,其均匀分布程度有所降低。此外,增加P2O5含量会提高孤立Nd3+离子的比例。Nd2O3的添加显著影响了玻璃结构,并导致机械
来源:Chemistry of Materials
时间:2025-10-28
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Ba2GdNbO6的结构相变及其磁特性研究:用于低温磁热制冷
Ba2GdNbO6是一种具有复杂结构和磁性特性的化合物,其在室温下的结构变化对磁热效应(MCE)和潜在的固态冷却应用具有重要意义。研究发现,该化合物在室温下呈现出四面体的4/m双钙钛矿结构,而在冷却至2.4 K时发生结构转变,进入单斜的P21/n对称结构。只有在加热至约450 K时,才会可逆地转变为立方的Fm3̅m结构。这些结构变化伴随着磁性行为的调整,使得该材料在低温下表现出良好的磁热性能,尤其在2 K和9 T时,磁熵变化(−ΔSm)达到15.75 J K–1 mol–1,而绝热温度变化(ΔTad)为21 K,显示出其在低温磁热制冷中的应用潜力。在磁性方面,Ba2GdNbO6表现出顺磁行为,
来源:Chemistry of Materials
时间:2025-10-28
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负责电子转移的共晶中的功能缺陷设计
在分子晶体中,无序现象常常被视为缺陷而被忽视,但一些基本的电子特性,如介电性能和铁电性能,实际上依赖于固态中分子的运动来实现功能。因此,晶体中的晶格无序可能不仅仅是结构上的不稳定性,而是某种功能性表现。本研究以一种模型的电荷转移(charge-transfer, CT)共晶DMDBS-DDQ为例,探讨其整体分子无序的动力学、电子性能及其起源,以期为设计具有功能性的分子晶体无序提供理论依据。DMDBS-DDQ是从剑桥结构数据库(Cambridge Structural Database, CSD)中选择的,因为其单晶X射线衍射(SCXRD)结构显示DDQ分子在两个通过180°旋转相关的晶格位置上
来源:Chemistry of Materials
时间:2025-10-28
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使用腕式加速度计对注册护士和认证护理助理的职业活动、休闲时间体力活动及久坐行为的定量评估
摘要简要概述目的本研究旨在探讨职业体育活动(OPA)和休闲时间体育活动(LTPA)如何影响不同职责的护士(如注册护士和助理护士)。方法对22名专业护士进行了7天的监测,使用可穿戴加速度计记录数据。根据原始数据,体育活动被分为久坐行为(SB)、轻度、中等强度和剧烈强度的体育活动(LPA、MPA、VPA)。结果与注册护士相比,认证护理助理在工作轮班期间久坐行为的时间较少(29%对53%),而中等强度和剧烈强度的体育活动时间较多(20%对8.8%和20.5%对9.1%)。相反,两组之间的休闲时间体育活动水平相似(约30%)。职业体育活动与休闲时间体育活动之间的关联因角色而异。结论在护士群体中,工作职
来源:Journal of Occupational and Environmental Medicine
时间:2025-10-28
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接受血液透析的老年人的孤独感及其相关因素:一项横断面研究
随着人口老龄化趋势的加剧,台湾地区接受终末期肾病(ESRD)治疗的患者数量持续上升,其中大多数患者依赖血液透析作为主要治疗手段。血液透析虽然能够有效维持生命,但其对患者日常生活带来的影响不容忽视。对于年龄超过65岁的老年患者而言,透析治疗不仅意味着身体上的挑战,还可能引发心理和情感上的困扰。研究发现,超过一半的血液透析患者年龄在65岁以上,这一趋势反映出台湾地区老年患者接受血液透析的比例正在不断上升。然而,尽管孤独感在慢性病患者中普遍存在,目前针对老年血液透析患者的孤独感及其相关因素的研究仍然较为有限。在进行透析治疗的过程中,患者往往会经历一系列生理和心理上的变化。这些变化包括身体疲劳、情绪低
来源:Journal of Nursing Research
时间:2025-10-28
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通过垂直堆叠的P型半导体-N(PMN)双肖特基结实现的线性/圆偏振敏感光电探测器,用于信息传输
能够区分线偏振和圆偏振状态的片上集成光电探测器为开发超紧凑型全斯托克斯偏振仪提供了有前景的途径。由于其反演对称性的破缺和拓扑能带,外尔半金属本身就能区分线偏振光(LPL)和圆偏振光(CPL),从而无需传统设计中所需的外部波片。然而,单组分外尔半金属存在过高的暗电流和较高的载流子复合率,这会掩盖偏振依赖的光电流。在这里,我们展示了一种由p型WSe2/Td-MoTe2半金属/n型MoS2异质结组成的双范德瓦尔斯肖特基结。这种异质结结构在Td-MoTe2通道层内部独特地构建了两个垂直方向的内置电场,从而降低了暗电流并提高了光电探测效率。与原始的Td-MoTe2结构相比,该光电探测器在零偏压下的暗电流
来源:ACS Photonics
时间:2025-10-28
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明亮的全热蒸发准二维钙钛矿发光二极管
准二维(quasi-2D)钙钛矿发光二极管(PeLEDs)因其优异的光电性能而成为下一代显示技术的有希望的候选者。热蒸发技术具有大面积均匀性和易于实现像素化等优点,使其成为一种可扩展的器件制造方法。然而,热蒸发制备的准二维PeLEDs的亮度相对较低,外部量子效率(EQE)也较低,这仍然是主要挑战。在这里,我们报道了通过原位缺陷钝化技术制备的高亮度、完全热蒸发得到的准二维PeLEDs。PEABr与CsBr和PbBr2共同蒸发以形成准二维结构,并引入三苯基膦氧化物来抑制低维相的形成并降低缺陷密度。所得到的钙钛矿发光薄膜表现出更好的均匀性和光电性能。优化后的器件实现了创纪录的亮度127,144 cd
来源:ACS Photonics
时间:2025-10-28