TiO2/CdIn2S4 S型异质结光催化剂促进光催化产氢耦合香醇氧化
雷嘉莉, 王娟, 张文慧, 王国宏, 梁子辉, 李金懋
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100174
本文采用静电纺丝与水热法相结合的策略,成功制备了具有双功能的TiO2/CdIn2S4 S型异质结光催化剂,用于耦合产氢与香兰醇(VAL)选择性氧化为香兰醛(VN)。实验结果表明,含0.5 wt% CdIn2S4的复合材料表现出最佳光催化性能,其产氢速率达403.36 μmol g−1 h−1,同时VAL转化率为90.99%。实验与密度泛函理论(DFT)计算证实,S型异质结结构可有效促进光生电荷的迁移与分离,显著提升电荷分离效率。在该体系中具有更强氧化能力的光生空穴被保留下来,用于催化VAL转化为VN,而具有更强还原能力的电子则用于光催化产氢反应。本研究提出了一种将光催化产氢与有机化合物选择性转化相结合的新策略,为开发高效太阳能驱动的新型光催化系统提供了创新思路。
关键词: TiO2/CdIn2S4, S型异质结, 双功能光催化剂, 香兰醇, 选择性氧化
掺杂调控的肖特基界面用于内建电场增强电磁波吸收
刘天增, 兰笛, 张世杰, 王培, 张淑慧, 赵小苗, 梁笑微, 赵志伟
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100289
近年来,杂原子掺杂与内建电场(BIEF)的引入已成为增强电磁波(EW)吸收的关键策略。BIEF促进材料界面处离散电荷的重新分布,诱导空间电荷极化;而杂原子掺杂则进一步调节电子迁移率并引入内部缺陷。这些效应协同作用,显著提升了材料的电磁波吸收性能。本研究通过烧结与简易水热反应的组合工艺,在碳纤维(CF)表面沉积MoS2,构建出稳定的莫特-肖特基异质结。随后制备三种变体样品以探究杂原素掺杂与BIEF效应:MoS2包覆CF (CM)、N-MoS2包覆CF (CNM)及N-MoS2包覆P-CF (PCNM)。系统考察了杂原子掺杂对具有内部电场材料的吸收特性影响,以及N-MoS2含量对电场吸收性能的影响。值得注意的是,PCNM-1样品展现出卓越的电场吸收性能,这可归因于杂原子掺杂与BIEF之间的协同作用,结合了优化的材料组成。具体而言,PCNM-1在17.52 GHz频率下以1.2 mm厚度实现-45.76 dB的反射损耗(RL)优化值,同时具备4.0 GHz的有效吸收带宽(EAB)。雷达截面积(RCS)模拟进一步证实了其卓越性能。
关键词: 内建电场, 杂原子掺杂, 设计策略, 组分, 复合策略
双金属MOF衍生的CoZn-C/MWCNTs复合材料用于轻质宽带微波吸收
刘亚楠, 苏晓岗, 兰笛, 刘江涌, 马卫海, 刘亚青
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100276
在现代雷达隐身和电磁兼容领域,实现兼具宽频带、强吸收、轻质和薄型特征的高性能微波吸收材料仍然是一项重大挑战。本研究提出一种简易经济的策略,利用双金属沸石咪唑酯骨架(ZIFs)衍生物制备轻质高效微波吸收剂。通过连续湿化学法合成了一系列掺有多壁碳纳米管(MWCNTs)的ZIF-8@ZIF-67前驱体,经后续热解转化为多孔双金属MOF衍生CoZn-C/MWCNTs复合材料。通过改变前驱体中Co/Zn的摩尔比,可以精确调控热解产物的成分、微观结构和电磁特性。得益于磁损耗与介电损耗的协同作用,Co/Zn比为3 : 1的复合材料在所有样品中表现出最优的衰减常数与阻抗匹配。填料负载量仅为20 wt.%,该优化复合材料在1.9 mm厚度时实现5.29 GHz的有效吸收带宽,2.0 mm厚度时最小反射损耗达−23.78 dB。雷达散射截面模拟进一步验证了其增强的散射抑制性能。本研究为宽带电磁波吸收性能的轻质MOF基复合材料设计提供了新视角。
关键词: 双金属MOF衍生物, 微波吸收, 阻抗匹配, 碳基材料
用于电磁干扰屏蔽和电磁波吸收的柔性电磁防护材料的进展与挑战
毛盛棣, 苗瑞丰, 兰笛, 张世杰, 周继光, 刘勋, 杜苏轩, 赵志伟, 吴广磊
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100279
无线局域网(WLAN)和第五代移动通信(5G)的快速发展,使得高效电磁防护(EMP)材料的研究备受关注。然而,早期EMP材料往往优先考虑电磁衰减效率而忽略了机械柔性,这限制了其在可穿戴电子产品、软体机器人和智能传感系统等新兴领域的应用。因此,柔性EMP材料的开发势在必行。本文将柔性EMP材料系统地分为柔性电磁干扰(EMI)屏蔽材料和柔性电磁波吸收(EWA)材料,并根据不同的材料体系和设计策略进一步细分。基于导电聚合物、碳基纳米材料、MXene和金属复合材料等不同基底的柔性EMI屏蔽材料,因其高屏蔽效能(SE)和高柔性而备受关注。薄膜结构已被广泛应用于EMI屏蔽和电磁波吸收系统,本文也对其作用进行了介绍。随后,人们系统地介绍了具有多种结构设计的柔性电磁屏蔽材料,包括聚合物基复合材料、海绵、泡沫和气凝胶。本文全面阐述了柔性电磁屏蔽材料和电磁屏蔽材料,解释了近期研究成果的机理和材料分类,并探讨了其设计思路对下一代柔性电磁屏蔽材料的意义。
关键词: 柔性电磁保护, 保护机制, 设计策略, 复合策略, 多功能
锚定策略诱导Ni-MOF@膨胀石墨复合材料的导电损耗以实现宽带微波吸收
冯仁威, 范聪敏, 兰笛, 刘澜翔, 何秦川, 王益群
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100301
金属有机框架(MOF)衍生物因其大比表面积和结构可调性,已成为电磁波吸收材料的候选者。然而,磁性MOF衍生物导电损耗不足及团聚问题严重制约了其应用。本文提出了一种新型导电网络构建工程与锚定策略,通过镍催化自组装及热处理工艺,设计出具有层状网格结构的Ni-MOF@碳纤维/膨胀石墨(EG)复合材料。具体而言,通过精确调控碳源与网格状EG,诱导游离碳构建了既可连接EG又能锚定MOF衍生物的导电网络。扫描电镜分析证实碳纤维连接EG层形成了更丰富的微导电网络。同时,碳纤维的锚定作用调控了阻抗匹配并激活界面诱导极化,电磁参数测试验证了该现象。因此,S-4样品的最小反射损耗(RLmin)达到−41.73 dB,最大有效吸收带宽(EABmax)为5.12 GHz,匹配厚度仅1.48 mm,雷达散射截面显著降低39.58 dB m2。该工作为高性能电磁波吸收材料的导电网络构建工程与锚定技术应用提供了重要启示。
关键词: 导电损耗, 电磁波吸收, 团聚, 阻抗匹配, MOF衍生材料
一石二鸟:磷掺杂以增强导电损耗和偶极极化用于电磁波吸收
贾梓睿, 周泽华, 徐爽, 王远, 石梦佳, 何梦婷, 张传坤, 兰笛
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100310
缺陷调控是开发新型吸收材料的关键。如何精确控制缺陷的浓度和数量以优化材料的损耗机制仍然是一项重大挑战。传统吸收材料的吸收频率与谐振频率不匹配,限制了其吸收性能。为解决这些问题,本文通过磷掺杂和硫空位缺陷的协同作用,成功调控了CoMn纳米片的偶极子和载流子浓度,显著提高了材料的电磁波吸收性能。实验结果表明,优化后的复合材料在厚度分别为2.0 mm和2.2 mm时,实现了−52.19 dB的最小反射损耗(RLmin)和5.52 GHz的最大有效吸收带宽(EABmax)。磷掺杂和硫空位缺陷的引入不仅增加了活性位点,而且通过异质界面和晶格畸变丰富了损耗机制。本研究不仅提供了一种制备新型电磁波吸收材料的简便方法,而且为过渡金属二硫化物缺陷调控提供了一种新策略。
关键词: 电磁波吸收, 硫空位, 磷掺杂
双金属有机框架衍生蜂窝状BiCo@NC用于高效电磁波吸收
刘伟恒, 罗驹华, 时家欢, 兰笛, 毛双双, 谢宇
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100313
为了解决电磁波(EMW)污染问题,开发高效的电磁波吸收(EMWA)材料仍然是一项挑战。采用聚合物辅助溶胶-凝胶法制备铋钴双金属有机框架,并在高温下碳化得到蜂窝状BiCo@氮掺杂碳(NC)复合材料。同时,碳化温度会影响材料的磁性和电导率。随着温度的升高,BiCo@NC复合材料的EMWA性能先升高后降低。在750 ℃碳化温度下、厚度为2.40 mm时,最小反射损耗值达到−47.29 dB,有效吸收带宽值为6.72 GHz (11.28–18.00 GHz)。优异的EMWA性能源于介电损耗与磁损耗的协同作用、多次反射和散射以及良好的阻抗匹配。密度泛函理论计算证实界面极化增强了EMWA性能,雷达散射截面计算结果表明该复合材料具有实际应用潜力。本研究为制备高效的碳基EMWA材料提供了新思路。
关键词: 电磁波吸收, 蜂窝状结构, 聚合物辅助溶胶-凝胶法, 密度泛函理论
二氧化锰@氮掺杂碳@镍铁氧体杂化材料的一锅法绿色合成及吸波性能研究
戴鑫鑫, 兰笛, 陈星亮, 王行伟, 姬广斌
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100302
技术革新与工业化的加速推进使电磁辐射的防护及重金属污染的治理成为当前的研究热点。本研究采用原创的一锅法绿色合成工艺,制备出了二氧化锰@氮掺杂碳@镍铁氧体复合杂化材料。通过系统性的表征,深入分析了合成产物的微观结构形貌、晶相组成、化学元素分布、电磁参数及吸波性能。反射损耗曲线结果表明:通过调控吡咯单体用量制备的优化样品表现出了理想的电磁波吸收性能,在3.2 mm匹配厚度下的最低反射损耗值可达到−48 dB,这主要可以归因于界面极化引发的共振效应、良好的阻抗匹配及其他协同因素。该一锅法合成策略所体现的绿色理念,对推动绿色合成技术的发展具有积极意义。
关键词: 氮掺杂碳, 绿色合成, 铁氧体, 二氧化锰, 电磁波吸收性能
静电诱导缺陷极化增强型PBA/MXene异质结构的双耦合界面以提升电磁波吸收性能
贾志卿, 宫新菊, 兰笛, 孙环环, 刘雨, 高玉萍, 郭思瑶
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100312
普鲁士蓝类似物(PBAs)因其可调控的配位框架和本征多孔性备受关注,但其结构稳定性不足与衰减能力有限制约了PBA衍生电磁波吸收体的性能。金属-碳异质结构体系可显著改善这些缺陷,但精确构建多组分异质界面并调控磁畴行为仍具挑战性。在此,我们提出一种静电场自辅助策略,成功构建双金属PBA衍生的多类型碳包覆/MXene (NiCo@C@C/MXene)异质结构,其精确设计的多组分界面形成静电诱导双耦合界面网络,成为增强介电损耗的核心机制。MXene纳米片和聚多巴胺(PDA)涂层协同强化PBA衍生碳基体,构建多维导电通路,而多类型碳基体、缺陷孔隙和磁性纳米颗粒共同增强了界面极化和磁损耗。这种协同效应实现了优化的阻抗匹配、强衰减特性和宽频吸收性能,使该材料在仅1.57 mm的超薄厚度下实现了−58.51 dB的最小反射损耗(RL)和5.44 GHz的有效吸收带宽(EAB)。雷达散射截面模拟进一步揭示了强化电磁波耗散的磁畴耦合网络。该研究为突破PBA材料本征局限和界面工程难题提供了新思路,为下一代高性能电磁波衰减材料开辟了路径。
关键词: 普鲁士蓝类似物, 电磁波吸收, 静电自组装, 异质结构, 协同效应
电子结构不对称碳介导的Pd电荷重分布促进乙醇氧化反应
周鑫灿, 王雪瑶, 陈小康, 兰笛, 高宇庭, 王晓霞, 李道浩, 张树超, 张立杰, 吴广磊
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100287
作为一类具有应用前景的乙醇氧化反应(EOR)催化剂,Pd基材料仍然本征受限于表面电子结构在乙醇吸附与CH3CO中间体脱附之间的权衡关系。本文合成了负载于N/S共掺杂碳上的Pd催化剂(Pd@SNC),其中掺杂的S和N原子能够向Pd转移适量电子,从而赋予Pd更为适宜的电子结构。此外,d带中心的适度负移表明,该适宜的Pd电子结构不仅能够增强对乙醇和OH的吸附,还能够促进中间体(CH3CO*)的脱附,从而有利于反应动力学。结果表明,Pd@SNC表现出最高的EOR催化活性,其质量活性达到945.49 mA mgPd−1,明显优于Pd@NC和Pd@C。理论计算结果进一步表明,由于共掺杂N和S原子对Pd电子结构进行了有效调控,Pd@SNC在EOR过程中脱氢步骤表现出最低的反应能垒。
关键词: Pd基催化剂, 乙醇氧化, 杂原子掺杂, 金属-载体相互作用, 电子结构

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