“碳”“酯”境
赵紫璇, 范苗
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202409040
二氧化碳浓度的增加可能会导致全球变暖,使得生态系统受损,但它也可以被利用和转化为有价值的化学品。二氧化碳和环氧化合物可以发生环加成反应,该反应生成的产物碳酸酯能够作为化工原料被有效利用。本文采用第一人称视角和拟人化手法,将二氧化碳和环氧化合物比作两个受到环境破坏困扰而决心重建家园的孩子:冰冰和火火,通过他们冲破重重阻碍收集碳酸酯的历险过程,对环加成反应机理和典型的催化剂进行了介绍,并阐述了碳酸酯的应用。
关键词: 二氧化碳, 环氧化合物, 碳酸酯, 催化转化, 节能减排
全固态负极锂金属电池纳米化复合集流体构筑
刘泽宇, 黄文泽, 肖阳, 张俊东, 孔伟进, 武鹏, 赵辰孜, 陈爱兵, 张强
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202305040
全固态无负极锂金属电池(AFSSLB)是一种通过初次充电形成金属锂负极的新型锂电池,它的负极与正极容量比为1,能使任意锂化正极系统达到最大能量密度。无机固态电解质的引入使无负极锂金属体系兼具高安全性。然而,电池循环过程中的锂离子通量不均导致的界面接触损失和锂枝晶生长会不断加剧,从而造成电池循环容量迅速衰减。本文构筑了纳米化的银碳复合集流体,显著增强了全固态无负极锂金属电池中集流体-电解质界面的性能。使用该集流体的固态电池循环过程中接触良好,界面阻抗为~10 Ω∙cm−2。从而实现了超过7.0 mAh∙cm−2锂金属的均匀稳定沉积,并在0.25 mA∙cm−2的电流条件下实现循环200次以上。
关键词: 全固态电池, 无负极锂金属二次电池, 纳米集流体, 界面接触, 锂金属电池
激光诱导羟基磷灰石夹层纸表面碳化实现墨打印
王俊鉴, 于清泉, 刘舜尧, 陈玉客, 刘晓雨, 李国栋, 刘晓燕, 刘宏, 周伟家
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202304024
传统的油墨打印具有方便快捷的优势,但打印过程中墨水或碳粉的大量使用对人体和环境造成了不可忽视的危害。基于激光的高能粒子特性和光热辐射热效应,利用激光欠焦和聚焦两种工作模式,可实现激光无墨打印和微区加工。本文报道了一种基于羟基磷灰石的“有机-无机-有机”三明治结构多功能纸,并利用激光的光热辐射效应使功能纸表层有机材料——纤维素纤维表面温度升高,实现表层均匀碳化,夹层无机材料——羟基磷灰石阻挡能量继续传导防止纸张烧穿,以此来达到无墨打印的效果。基于激光烧蚀的无墨打印,能够显著降低打印成本,有利于激光烧蚀打印技术的推广。此外,采用激光烧蚀打印技术作用于功能纸上的打印效果具有稳定、绿色环保等特点,在档案存储用纸、食品包装用纸和后天致盲患者阅读等方面具有广泛的应用。
关键词: 激光, 羟基磷灰石, 夹层纸, 无墨打印
患子:“皂”不完的精彩,“油”无尽的未来
张岚晖, 徐睿远, 翁盈盈, 李万梅
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202412032
介绍了一场以推广环保理念为核心的产品发布会,重点展示了四款基于无患子的环保产品:无患子天然洗手液、无患子天然洗发水、无患子皂苷杀虫剂和无患子生物柴油。这些产品不仅利用了无患子的天然特性,而且在减少化学污染、保护环境方面发挥了重要作用。文章强调了每款产品如何体现无患子的环保价值,并概述了发布会的目标:激发公众环保意识,弘扬可持续发展理念,倡导“无患无忧”生活方式。通过这些创新产品,发布会旨在展示无患子在现代生活中的重要性,并鼓励人们采取行动,共同为环境保护工作做出贡献。
关键词: 无患子, 无患子皂苷, 环保, 可持续发展
碳酸乙烯酯电解液定向构筑正极电解质界面相实现高电压钴酸锂的宽温域稳定运行
彭羽, 陈嘉威, 殷悦, 曹永杰, 廖莫愁, 王丛笑, 董晓丽, 夏永姚
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100087
提升钴酸锂(LCO)正极的充电截止电压是提高锂离子电池(LIBs)能量密度的直接策略。然而,高电压下正极-电解质界面相(CEI)的不稳定性严重制约了高能量密度LIBs的发展。因此,本研究利用无碳酸乙烯酯(EC)的电解液设计,通过构建兼具化学稳定性与机械强度的氟/硼复合CEI以提升界面稳定性。采用碳酸丙烯酯(PC)及氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为溶剂,增强电解液的抗氧化稳定性,促进CEI中氟化锂(LiF)组分的生成,提升其机械强度。同时,引入双草酸硼酸锂(LiBOB)添加剂,在CEI中形成含硼交联聚合物(LiBxOy)组分,以其柔性结构特征弥补LiF层的不足之处。最终,构建出具有富无机相(LiF和Li2C2O4)嵌入含硼类聚合物(LiBxOy)基体结构的刚柔并济CEI。这种CEI其兼具结构致密性、良好的机械稳定性与电化学稳定性等优点,有效抑制高电压下LCO的界面副反应及不可逆结构退化。实验结果表明,无EC的PC基电解液使LCO正极在4.6 V高截止电压下展现出优异的电化学性能,0.5C倍率循环200次后容量保持率达82%。此外,石墨||LCO全电池在4.5 V截止电压下表现出显著提升的循环稳定性,并实现−40 – 80 ℃宽温域范围内的稳定运行,验证了该优化电解液衍生的刚柔并济CEI的有效性。本研究突破传统EC基电解液设计范式,为开发高性能、宽温域及可持续PC基电解液提供了新思路。
关键词: 高电压电解液, 无碳酸乙烯酯电解液, 添加剂, 钴酸锂, 正极-电解质界面相
Au和I掺杂无机铅双钙钛矿Cs2NaBiCl6电子结构和光学性质的第一性原理研究
迟希萌, 韦建卫, 王运运, 邓文鑫, 戴佳仪, 周旭
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240401
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了Au和I单掺杂及共掺杂双钙钛矿Cs2NaBiCl6的电子结构和光学性质。结果表明,当Au以0.25的浓度掺杂Cs2NaBiCl6中的Na时,掺杂结构的带隙低至1.86 eV,下降最显著。I单掺杂结构的带隙随掺杂浓度的增加而减小。相比掺杂前,各种浓度Au和I单掺杂结构的吸收光谱都发生了红移。Au和I的共掺杂导致带隙降低。其中Au和I在Cs2NaBiCl6晶体内均匀相邻位置时,共掺结构的带隙最小,在400~700 nm可见光区的光吸收能力最强,对可见光的利用率最高。
关键词: 双钙钛矿, Cs2NaBiCl6, 第一性原理, 掺杂, 光学性质
电化学置换反应制备石墨烯基纳米定型锑复合阳极用于高性能钠离子电容器的构筑
米超林, 秦玉莹, 黄欣莉, 罗伊杰, 张志薇, 王成祥, 石元昌, 尹龙卫, 王儒涛
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202306011
锑(Sb),因其具有较高的理论比容量(660 mAh∙g−1)、较低储钠电位(0.5–0.8 V vs. Na/Na+)和较高的密度(6.68 g∙cm−3)等特点,被认为是一种理想的钠离子电容器的阳极材料。然而,在Na+脱嵌过程中,Sb电极会发生较大的体积变化,导致其容量快速衰减以及倍率性能变差,阻碍了Sb电极的实际应用。因此,本文提出一种可用于制备锚定在具有碳涂层的二维石墨烯表面的无定型Sb纳米颗粒的电化学置换方法。所制备Sb/石墨烯复合材料具有典型的二维复合结构,可大幅增加与电解液界面接触面积,缩短离子扩散路径,促进离子迁移与电子转移。进一步利用该复合材料作为阳极,自制活性炭作为阴极,构建出一种新型钠离子电容器。研究证实,该钠离子电容器工作电压可达4.0 V,可输出140.75 Wh∙kg−1的最大能量密度和12.43 kW∙kg−1的最高功率密度。综上,该研究结果可为钠离子储能器件用高容量锑基阳极材料的优化设计提供可借鉴的思路。
关键词: 石墨烯, 锑基阳极, 电化学置换反应, 二维复合材料, 钠离子电容器
构建S型异质结:通过将共价有机框架与过渡金属硫化物结合实现高效贵金属光催化制氢
赵鑫婉, 曹越, 雷敏军, 靳治良, TsubakiNoritatsu
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100152
二维共价有机框架(COFs)被认为是最具太阳能驱动制氢潜力的晶态多孔材料之一,但通常需要引入贵金属助催化剂来提升其析氢能力。本研究通过简单溶剂热合成法,在典型二维共价有机框架TtTfp-COF表面生长金属硫化物,成功构建了独特的S型异质结结构TtTfp-COF/NiS复合材料。该结构中,棒状NiS的线性结构更稳定且便于后续表面修饰,同时提供关键活性位点并促进电子高效转移,显著提升析氢效率。共价有机框架通过控制前驱体与配体的空间排布,增强了载流子传输效率。实验结果表明,NT-20样品析氢速率可达5978 μmol·g−1·h−1,较原始TtTfp-COF (520 μmol·g−1·h−1)提升约11.5倍。此外,该材料在420 nm光照下表现出1.96%的显著量子效率。实验结果与理论分析共同证实了光催化析氢速率的提升,并深入阐明了S型异质结内的电荷转移机制。本文为非贵金属COF基光催化剂的设计开发提供了新思路,通过无机与有机材料在光催化中的协同组合,为S型异质结的构建提供了新见解。
关键词: 共价有机框架, 光催化析氢, S型异质结, 密度泛函理论
基于第一性原理的铅无机钙钛矿Cs3Bi2X9(X=Cl、Br、I)光电性能表面效应研究
彭程, 韦建卫, 陈亚婷, 胡南, 曾晖
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230282
用基于第一性原理的密度泛函理论方法,对Cs3Bi2X9(X=Cl、Br、I)的光电特性进行理论计算,并系统阐述这3种晶体的表面效应对光电性能的影响。结果表明,3种材料的光学特性由铋原子和卤素原子最外层p轨道上的价电子主导。在可见光区中,材料的吸收峰会随卤素原子序数的增加呈现红移,其中一维结构的Cs3Bi2Cl9表面结构在光吸收能力上尤为特别且敏感;二维结构的Cs3Bi2Br9光吸收能力会受厚度影响;零维结构的Cs3Bi2I9非常稳定,且几乎不受表面特性和晶体厚度的影响。
关键词: 表面效应, Cs3Bi2X9, 钙钛矿, 第一性原理
Sm3+掺杂Ba0.85Ca0.15Ti0.90Zr0.10O3铅多功能铁电陶瓷的储能和光致发光性能
郑明, 张怡笑, 杨健, 关朋飞, 李秀东
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230388
通过高温固相反应法制备了Ba0.85Ca0.15Ti0.90Zr0.10O3xSm3+(BCTZ∶xSm3+x=0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%,物质的量分数)陶瓷,系统研究了其微观形貌、铁电性能、储能性能和光致发光性能。研究表明,Sm3+掺入后,陶瓷平均晶粒大小明显下降,致密度显著提高。所有陶瓷均表现出典型的铁电性。BCTZ∶xSm3+陶瓷放电储能密度得到了极大的提高,BCTZ∶1.0% Sm3+陶瓷放电储能密度较纯BCTZ陶瓷可提高约49.0%。此外,在408 nm光的激发下,BCTZ∶xSm3+陶瓷在596 nm左右表现出强烈的橙红色发光,且发光强度相对可调性可达449%。
关键词: Ba0.85Ca0.15Ti0.90Zr0.10O3, Sm3+, 铁电, 储能, 光致发光

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