索春光
,
刘晓为
,
张宇峰
,
唐鼎
,
陆学斌
,
夏洪洋
,
曹姗姗
贵金属
doi:10.3969/j.issn.1004-0676.2006.04.006
采用混合水溶液浸渍,硼氢化钠还原的方法制备了微型直接甲醇燃料电池用电催化剂,包括碳载铂、碳载铂基合金电催化剂.XRD、SEM、EDX测试结果表明催化剂的粒度达纳米级,且分散性好、原子摩尔配比合理.将Pt/C、Pt合金/C分别作为电池的阴极和阳极电催化剂,通过电池的极化曲线和功率密度曲线筛选出最佳的催化剂组成.在室温下,甲醇浓度为2mol/L时,阴极采用30wt%Pt的Pt/C,阳极采用n(Pt)∶n(Ru)∶n(Ir)∶n(Mo) = 2∶1∶2∶3的PtRuIrMo/C电催化剂,其电池的性能最好.
关键词:
物理化学
,
直接甲醇燃料电池
,
电催化剂
,
Pt催化剂
,
Pt合金催化剂
索春光
,
刘骁
,
朴贞真
,
刘晓为
,
张宇峰
,
赵晓光
,
裘俊
功能材料与器件学报
doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2008.02.031
分别采用溅射和化学镀法在质子交换膜Nafion117膜表面获得薄钯层,通过扫描电镜(SEM)、能量色散法(EDX)、X射线衍射(XRD),甲醇渗透、质子电导率等性能测试来表征钯镀层的性能.SEM测试发现,采用溅射法在质子交换膜表面获得的薄钯镀层有不均匀的裂纹,而采用化学镀的方法获得的钯膜未发现有皲裂现象;EDX测试表明,镀层只含有钯和少量的磷;XRD测试表明形成的钯以微晶态存在;甲醇渗透测试证明化学镀钯层可以使Nafion117膜的甲醇渗透率降低一个数量级,这表明采用化学镀方法获得薄钯镀层的方法在降低直接甲醇燃料电池质子交换膜的甲醇渗透方面具有很好的应用前景.
关键词:
直接甲醇燃料电池
,
化学镀
,
钯膜
,
甲醇渗透
张宇峰
,
张鹏
,
张博
,
王路文
,
刘骁
,
马原芳
,
刘晓为
功能材料与器件学报
doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2008.02.028
随着社会的发展与进步,具有便携式及可移动性概念的电子产品迅速发展,人们迫切需要能为这些电子产品供电的,具有简单结构、能量密度更高的电源.直接甲醇燃料电池具有低污染、高效率、燃料补充方便且安全性高、结构简单、质量轻、体积小、比能量密度高、容易操作等优势,所以它更适宜成为便携式电子装置的理想动力源.本文采用微机械加工技术制作了新型结构的被动式自呼吸微型直接甲醇燃料电池组,每个单体电池的有效面积为2cm×2cm,在室温条件下,阳极供给浓度为2M甲醇时,电池组开路电压为3.676V,短路电流为153.5mA,最大输出功率为128mW.
关键词:
微机械加工
,
微型直接甲醇燃料电池组
,
被动式
,
自呼吸
陆晓东
,
赵洋
,
王泽来
,
张鹏
,
吴元庆
,
张宇峰
,
周涛
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.14.031
利用频域有限差分法计算获得的金属背反镜吸收损耗谱及其光电流密度谱,分析了c-Si、a-Si和GaAs三种材料电池的银背反镜的吸收损耗情况.分析过程中,电池结构采用两种形式,即平板型和织构型,且两种形式的电池结构具有相同的有源层厚度、减反膜结构、缓冲层结构、银背反镜厚度.分析表明:直接带隙a-Si和GaAs材料的银背反镜损耗小于间接带隙c-Si材料;平板型电池银背反镜的TE模损耗随入射角增加而减小,TM模损耗随入射角增加而增加;织构型电池银背反镜吸收谱的吸收峰较平板型电池多,相应的银背反镜的损耗也较平板型电池大;TM模激励的等离子体振荡吸收效应在织构型电池中表现明显.
关键词:
金属背反镜
,
吸收损耗
,
平板型电池
,
织构型电池
张宇峰
,
张溪文
,
任兆杏
,
韩高荣
材料导报
离子束辅助沉积(IBAD)是在气相沉积的同时辅以离子束轰击的薄膜制备方法,可在低温下合成致密、均匀的薄膜.介绍了IBAD技术的概况,列举了具体应用领域,描述了射频ICP离子源辅助电子束蒸发,最后对IBAD的前景加以评论.
关键词:
离子束辅助沉积
,
薄膜
,
感应耦合等离子体
王刚
,
张宇峰
,
郭豪
,
王翔
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2009.03.005
以NF270纳滤复合膜对几种不同分子量的天然药物(如大黄素、咖啡因)进行了纳滤行为研究,并考察了操作压力、浓度、pH、离子浓度等因素对纳滤膜截留行为的影响.结果表明,NF270纳滤复合膜截留分子量在300左右(例如对相对分子质量为270.23的大黄素几乎100%截留,对相对分子质量较小的咖啡因截留率小于60%);随着pH的增大,纳滤膜对大黄素的截留率稍有下降,对其他三种药物的截留率略有升高;改变溶液的离子浓度,纳滤膜的截留率和通量均下降.选择适宜的操作条件可以实现天然药物的提取、分离和浓缩.
关键词:
纳滤
,
天然药物
,
截留率
,
通量
,
离子浓度
张宇峰
材料导报
主要进行了4个方面的研究,首先系统分析和研究了哌嗪水溶液/均苯三甲酰氯正己烷溶液界面聚合体系特征、界面聚合反应中各影响因素对膜性能的影响等,结果表明:当界面处两相单体(哌嗪和酰氯)分子摩尔比为某一比值时,通过控制界面聚合时间,可以形成超低压高通量高脱盐的致密功能层,如复合膜(Ⅰ),水相浓度为0.4%,有机相浓度为0.1%,聚合时间1min.改变两相单体浓度可以获得不同通量和脱盐性能的纳滤复合膜,如适当提高有机相浓度至0.5%得复合膜(Ⅱ).70℃,20min下热处理可以进一步改善复合膜的脱盐性能.分析认为造成平板复合膜(Ⅰ)和中空纤维复合膜(Ⅲ)性能差异的主要原因,除了平板基膜与中空纤维基膜因表面曲率不同可能引起在涂覆时形成的致密功能层结构上的差异之外,由于中空纤维膜受外压时,膜内部承受的应力形式与平板膜不同,同时在径向(膜厚度方向)和环向(膜面内方向)两个方向产生压应力,因此,所发生的形变也较为复杂,可能造成表面复合层的起皱或脱落,引起脱盐率下降.利用衰减全反射傅立叶变换红外(FTIR-ATR)对不同聚合时间的平板复合膜表面进行了特征吸收定量分析,研究发现,聚酰胺功能层随聚合时间不断增厚,这说明已形成的聚酰胺功能层不能屏障两相而使反应终止,相反由于哌嗪单体的分子量远低于纳滤截留分子量的范围,很易扩散穿过功能层达到两相界面,继续与有机相单体酰氯反应.而随着功能层厚度的增加,分子的扩散阻力增大,一方面使得界面聚合反应趋缓,功能层厚度的增加逐渐减慢,另一方面,单体分子扩散速率的减小会引起界面处两种单体摩尔数的比值失衡,使后期发展的功能层结构不完善,因此,脱盐率随后期功能层的发展变化不大,而使膜通量逐渐下降.其次,研究了非溶剂添加剂对聚砜/DMAc溶液的作用:(1)PVP、PEG、水、LiCl饱和水溶液等都与DMAc有较强的作用,因而对溶液有较大的增粘作用;(2)醇类(甲醇、乙醇)对溶液没有明显的增粘作用,甚至稍有稀释作用;(3)丙酮稀释作用较强,使溶液粘度降低.此外,对含有第一类NSA的PSf/DMAc溶液的流变性研究,均属于切力变稀流体.利用双插入管纺丝组件/共挤出复合纺丝技术,通过调整内外纺丝液组成、挤出比和凝固条件等纺制了不同形态结构的中空纤维基膜,并进行了复合研究,结果表明,具有薄而致密皮层结构的基膜,复合时间短,所得复合膜的脱盐率高、通量大、操作压力低.目前纺制的复合效果较好的聚砜中空纤维基膜通量高于200 L·m-2·h-1,对PEG20000的截留率达99%.第三,利用多种手段对聚哌嗪酰胺/聚砜复合膜的结构与性能进行了研究,特别是针对聚哌嗪酰胺功能层的结构进行了研究.主要发现有两点:一是利用分子模拟技术推断聚哌嗪均苯三甲酰胺分子为准平面网状结构,"网眼"直径约1.5nm;又由于广角X光衍射(WAXD)结果显示聚哌嗪均苯三甲酰胺为无定型结构,因此推断致密功能层是这些"网"无规地层叠而构筑的.当分子层间距小于"网眼"直径时,层间距就决定了功能层的截留性能,当受压层间距减小时,复合膜的脱盐率也因此增大.因此,从理论上讲,聚哌嗪均苯三甲酰胺功能层的最大孔隙应为1.5nm.二是利用XPS技术对超低压高通量高脱盐纳滤平板复合膜进行了分析,发现聚酰胺脱盐功能层在基膜表面上是整体覆盖的,厚度在2～5nm.最后,将所制的低脱盐纳滤中空纤维复合膜应用于多肽的分离实验,结果表明它能够脱除体系中的柠檬酸和磷酸二氢钠,截留分子量约800的多肽,从而实现盐/多肽混合溶液体系的分离.
关键词:
纳滤
,
复合膜
,
中空纤维
,
聚砜
,
聚酰胺
,
哌嗪
,
均苯三甲酰氯
,
复合纺丝
,
分子模拟
,
X光电子能谱(XPS)
肖长发
,
孙维敏
,
刘振
,
贾广霞
,
安树林
,
张宇峰
高分子材料科学与工程
采用红外二向色性法对聚四氢呋喃醚二醇／4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯系聚氨酯薄膜样品的拉伸取向行为进行了研究，结果表明,随着拉伸倍率的增大,CH2角基团发生取向。当拉伸倍率大于80%时，NH基团也发生取向，即在外力作用下,软链段较易取向,而硬链段的取向较难。同时发现，在拉伸过程中，聚氨酯大分子中的氢键受到破坏。
关键词:
红外二向色性
,
聚氨酯薄膜
,
取向
温文峰
,
张宇峰
,
马爱斌
,
符冠华
,
江静华
腐蚀与防护
doi:10.3969/j.issn.1005-748X.2007.11.016
悬索桥是现代跨越大江大河的首选桥梁结构形式之一.主缆作为悬索桥的主要承重构件是全桥的生命线,其有效的防腐蚀措施是悬索桥运营安全和使用寿命的保障.本文对国内外悬索桥主缆的防腐蚀方法和技术作了简要介绍,阐述了悬索桥主缆腐蚀的机理及影响因素,介绍了两种可能用作主缆的新型材料和一种主缆防腐蚀新技术.
关键词:
悬索桥
,
主缆
,
腐蚀
,
防护
