吴伟
,
蒋方明
,
陈治
,
汪颖
,
赵丰刚
,
曾毓群
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2013.13119
对复合电极介观微结构采用实验以及数值方法进行重构是开发锂离子电池孔尺度模型的基础和前提.本文采用Monte Carlo方法重构了LiCoO2电池正极的三维微结构,重构单元的特征尺寸为纳米量级,从而得到了明确区分活性材料、固体添加物以及孔相(电解液)的微结构,随后对重构电极进行了特征化分析,得到了微结构的连通性、比表面积等特征信息,并采用D3Q15 LBM模型计算了重构电极的有效热导率、电解液(或固相)的有效传输系数,电解液或固相的扭曲率.重建电极与实际电极的孔隙率、组分体积分数、相关函数等重要统计特性相一致.LB数值结果说明了有效传输参数与电极微构型的密切相关性.
关键词:
孔尺度模型
,
微结构重建
,
Monte Carlo
,
扭曲率
,
有效物性
,
格子Boltzmann
罗良
,
曹文炅
,
蒋方明
工程热物理学报
增强型地热系统(EGS)旨在经济开采地下3～10 km区域干热岩蕴含的热能,并用于地面发电.EGS经济性与其采热性能直接关联,人工热储内热交换过程是需要重点研究的内容.热储内裂隙形貌及分布对采热过程有重大影响.基于热储裂隙开度和长度的分形特征,本文建立起EGS分形分叉网络模型,推导出EGS采热速率表达式.分析发现泵功、裂隙最大开度、扭曲率分形维数、裂隙开度分布分形维数、裂隙分叉网络级数及裂隙长度都是影响EGS采热速率的重要因素.
关键词:
增强型地热系统
,
分形
,
分叉网络
,
采热速率
胡学功
,
刘登瀛
,
蒋方明
工程热物理学报
本文介绍了一种动态测量激光脉冲加热下多孔介质温湿信号变化的方法。借助于响应时间为1 的超小型薄膜电阻及日本YOKOGAWA DL2700数字示波器，研制了能对激光脉冲加热下多孔介质温湿信号的变化迅速作出响应的测量系统。利用可编程NdYAG激光发生器触发高能流密度的小尺寸短脉冲激光，轰击有高空隙率及热延迟时间为秒量级的纸张，进行测定多孔介质温湿信号变化的实验。通过实验发现，在该测量系统下可观测到明显的湿纸张温度信号的阶跃与波动效应以及湿份信号的突变特征。信号洁净、干扰小、信噪比高，信号有良好的跟随性，从而为研究多孔介质超急速传热传质过程中热质的传递行为提供实验测量手段。
关键词:
激光脉冲加热
,
温湿信号
,
多孔介质
何绍阳
,
曾建邦
,
蒋方明
无机材料学报
doi:10.15541/jim20150051
实际锂离子电池石墨负极由鳞片状石墨层叠而成,具有明显的各向异性.本文基于椭球颗粒的模拟退火法对其进行三维微结构数值重建.重建微结构乃三相(孔或电解液、石墨和固体添加物)复合结构,很好地再现了实际电极各向异性特征.对重构电极进行特征化分析,得到了电极内固/孔相的连通率、比表面积以及孔径分布等信息;发现石墨颗粒尺寸对电极特性有重要的影响:椭球形石墨颗粒尺寸越大,则重建微结构的平均孔径越大,比表面积越小;相对于赤道半径,椭球颗粒的极半径对重建电极特性的影响更为明显.
关键词:
锂离子电池
,
石墨负极
,
微结构重建
,
模拟退火法
,
椭球颗粒
卢圆圆
,
刘果
,
张静
,
冯兆池
,
李灿
,
李智
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61023-3
光催化技术被认为有可能成为解决环境污染和能源危机的有效手段之一,引起了各国政府和科学家的极大兴趣.以TiO2,WO3和Bi2O3等半导体为催化剂的光催化反应受到广泛关注.WO3是一种典型的n型半导体材料,具有电致变色、气敏和光催化等性能,在电致变色器件、气敏传感器和光催化剂等方面有着广泛应用前景.由于WO3具有高的太阳能利用率、良好的可见光响应性和较强的抗光腐蚀性,是一种极具开发潜力的半导体光催化材料,所以在光解水制氢及催化降解有机污染物等领域中得到广泛应用.然而,WO3半导体表面上较高的光生电子-空穴复合效率是影响其光催化性能的主要因素之一,从而限制了WO3在光催化领域的工业应用.研究发现,TiO2材料在从锐钛矿向金红石转变的过程中,通过精细调变焙烧温度,可以在两种晶相的界面形成TiO2异相结.形成的锐钛矿-金红石异相结能有效促进电子-空穴分离.目前,构建异相结已成为改善光催化剂电子-空穴分离效率的有效方法之一.近年来,人们先后成功构建了α-Ga2O3/β-Ga2O3,α-Bi2O3/β-Bi2O3和WO3/WO3·H2O等异相结,这些异相结催化剂在光催化降解水产氢和降解污染物反应中显示了比单一晶相更高的光催化活性.WO3是一种多晶相材料,具有正交、六方、单斜和四方等多种晶体结构,其中六方晶相(h-WO3)由于具有开放结构而在气体传感器和电池电极等领域显示了突出性能,而单斜晶相(m-WO3)具有合适的带宽和良好的可见光响应性,因而广泛应用在光催化领域.而且,h-WO3的导带和价带均低于m-WO3的导带和价带,所以在WO3材料中有可能通过构建单斜/六方异相结(m-WO3/h-WO3)来提高WO3的光催化性能.本文借鉴半导体异相结概念,采用固相热分解法,试图通过调节焙烧温度和焙烧时间以构建m-WO3/h-WO3异相结催化剂.利用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和N2吸附-脱附等方法对WO3样品的晶相结构、形貌和元素组成等进行了表征.以光催化降解罗丹明B(RhB)为模型,研究了不同晶相WO3材料的光催化性能,考察了WO3晶相和异相结对其光催化性能的影响,从而为WO3材料中异相结的构建提供思路、方法和理论指导.结果表明,采用偏钨酸铵固相热分解制备WO3的过程中,焙烧温度为600-700℃时,样品为单斜晶相,随着焙烧温度升高至800℃时,样品中开始出现六方晶相.随着焙烧温度升高,h-WO3的含量没有明显变化,当温度升至1000℃时,h-WO3的含量有所减少.SEM和HRTEM结果验证了m-WO3/h-WO3异相结的形成,小的m-WO3粒子分布在棒状h-WO3上,并且两者紧密接触.为了进一步证实WO3的异相结效应,将偏钨酸铵在800℃焙烧不同时间(8-30 h).结果表明,通过改变焙烧时间可有效控制m-WO3和h-WO3混合晶相比例,800℃焙烧8h时m-WO3为主要晶相,焙烧12h时h-WO3含量明显增加,当焙烧时间延长至24和30h时h-WO3含量减少.SEM结果同样显示,在800℃焙烧12h样品中棒状h-WO3显著增多,与小的m-WO3粒子接触几率增大,即m-WO3/h-WO3异相结数量增加.不同晶相WO3样品光催化降解RhB的结果表明,具有m-WO3/h-WO3异相结结构的WO3催化剂具有较高光催化活性.荧光光谱结果表明,单斜相/六方相异相结的形成提高了电子-空穴分离效率,从而提高了其光催化降解RhB的活性.而在具有m-WO3/h-WO3异相结结构的WO3催化剂中,随着焙烧温度升高或焙烧时间延长,h-WO3含量有所减少,从而导致暴露的m-WO3/h-WO3异相结数量减少,因而使得活性有所降低.本文采用固相热分解法通过调变焙烧温度构建了m-WO3/h-WO3异相结光催化剂,显著提高了光催化降解RhB的活性,这对设计合成高效WO3基光催化剂具有一定借鉴.
关键词:
氧化钨
,
异相结
,
热分解法
,
光催化
,
罗丹明B
张来新
,
朱海云
合成材料老化与应用
简要介绍了罗丹明化合物的结构特征、合成、特性及应用，重点介绍了：①新型罗丹明类荧光探针的合成与性能研究；②新型罗丹明及香豆素类荧光探针的合成及其对金属离子的识别。并对罗丹明化学的发展进行了展望。
关键词:
罗丹明
,
合成
,
应用
忽满利
,
李文慧
,
马志博
,
种兰祥
,
廖春艳
量子电子学报
doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2012.01.016
用微扰法从理论上计算了外加交变电场的光折变晶体中屏蔽明孤子的自偏转特性,在外加交变电场的有效电场方向与晶轴方向一致的情况下,晶体中形成屏蔽明孤子,其自偏转方向偏向晶轴反方向,并且孤子中心的偏转轨迹为一抛物线,当传播距离为一定值时,其偏转距离与外加交变电场值的三次方、光强调制度分别成正比,当孤子中心光强与暗辐射强度的比值为10时,光孤子的偏转距离最大.伴随自偏转的同时,光孤子中心的空间频率随着传播距离由低频向高频线性移动,导致光孤子的横截面振幅分布发生了变化,偏转方向的曲线斜率变大,反方向的曲线变得平坦.
关键词:
非线性光学
,
自偏转
,
微扰法
,
屏蔽明孤子
,
交变电场
