表界面调控米级二维单晶原子制造 被引量：2

1

作者 刘天瑶 刘灿 刘开辉 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期352-362,共11页

随着芯片尺寸不断缩小,短沟道效应、热效应日趋显著.开发全新的量子材料体系以实现高性能芯片器件应用已成为当前科技发展的迫切需求.二维材料作为一类重要的量子材料,其天然具备原子层厚度和平面结构,能够有效克服短沟道效应并兼容当... 随着芯片尺寸不断缩小,短沟道效应、热效应日趋显著.开发全新的量子材料体系以实现高性能芯片器件应用已成为当前科技发展的迫切需求.二维材料作为一类重要的量子材料,其天然具备原子层厚度和平面结构,能够有效克服短沟道效应并兼容当代微纳加工工艺,非常有望应用于新一代高性能器件方向.与硅基芯片发展类似,二维材料芯片级器件应用必须基于高质量、大尺寸的二维单晶材料制造.然而,由于二维材料的表界面特性,现有体单晶制备技术不能完全适用于单原子层结构的二维单晶制造.因此,亟需发展新的制备策略以实现大尺寸、高质量的二维单晶原子制造.有鉴于此,本文重点综述表界面调控二维单晶大尺寸制备技术发展现状,总结梳理了米级二维单晶原子制造过程中的3个关键调控方向,即单畴生长调控、单晶衬底制备和多畴取向控制.最后,系统展望了大尺寸二维单晶在未来规模化芯片器件方向的潜在应用前景. 展开更多

关键词 二维材料 表界面调控 外延生长 取向控制

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锂-空气电池正极催化剂表界面调控及构效关系研究进展

2

作者 高睿 王俊凯 +1 位作者 胡中波 刘向峰 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期77-88,共12页

锂-空气电池被认为是最具潜力的新一代化学电源体系之一,具有能量密度高、质量轻便、可逆性高、环境污染小等优点.但其电极上缓慢的氧还原(ORR)与氧析出(OER)动力学过程导致了能量效率降低、过电位高、循环性能差等问题,制约了锂-空气... 锂-空气电池被认为是最具潜力的新一代化学电源体系之一,具有能量密度高、质量轻便、可逆性高、环境污染小等优点.但其电极上缓慢的氧还原(ORR)与氧析出(OER)动力学过程导致了能量效率降低、过电位高、循环性能差等问题,制约了锂-空气电池的发展.双效正极催化剂的设计与开发是解决上述问题的重要途径之一.作者通过总结近几年锂-空气电池正极催化剂的研究进展,并结合其课题组自身的工作,综述了锂-空气电池正极催化剂表界面调控及构效关系研究方面的最新进展,并展望了未来关于锂-空气电池研究的切入点,对设计、开发高效锂-空电池催化剂具有重要指导意义. 展开更多

关键词 锂-空气电池 电催化 表界面调控 高能量密度 协同效应

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水系锌电池正极表界面调控

3

作者 刘新 郑加贤 +2 位作者 郑宇国 王周成 梁汉锋 《中国科学：化学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1510-1526,共17页

水系锌电池是一种安全环保的二次电池,有望作为锂离子电池的补充体系,应用于规模化储能.然而,其所用的正极材料在循环过程中存在结构崩塌和副反应等问题,严重制约了其商业化应用.由于这些问题与正极材料的表界面性质密切相关,因此通过... 水系锌电池是一种安全环保的二次电池,有望作为锂离子电池的补充体系,应用于规模化储能.然而,其所用的正极材料在循环过程中存在结构崩塌和副反应等问题,严重制约了其商业化应用.由于这些问题与正极材料的表界面性质密切相关,因此通过表界面调控有望改善正极材料性能.本文从水系锌电池正极材料的反应机理出发,系统总结和分析了正极材料表界面调控的研究进展,并对未来的研究方向进行了展望,为高稳定高容量的正极材料的设计与创制提供参考. 展开更多

关键词 水系锌电池 正极材料 表界面调控

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表界面调控电催化析氧反应 被引量：3

4

作者 卢明龙 张晓云 +2 位作者 杨帆 王练 王育乔 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第3期547-556,共10页

开发高效绿色清洁能源已引起研究者们的广泛关注。电解水是一种大规模且可持续生产高纯氢能源技术。然而,阳极析氧反应电催化剂的高过电位和不稳定性制约了电解水技术的大规模应用,合理设计电催化剂的结构可显著优化其反应热力学和动力... 开发高效绿色清洁能源已引起研究者们的广泛关注。电解水是一种大规模且可持续生产高纯氢能源技术。然而,阳极析氧反应电催化剂的高过电位和不稳定性制约了电解水技术的大规模应用,合理设计电催化剂的结构可显著优化其反应热力学和动力学,提高电解水技术的能量转换效率。表界面是电催化反应发生的主要场所,通过调控电催化剂表面的本征结构或构筑异质界面等系列表界面化学工程对电催化剂进行改性,可以有效改善材料的催化活性和稳定性。本文概述了当前表界面调控策略在电催化析氧反应中的研究进展,重点介绍了表界面调控层状双金属氢氧化物、钙钛矿型氧化物、尖晶石型化合物及合金材料的研究现状,阐述了高效稳定析氧反应电催化剂的设计思路。讨论了表界面调控策对催化剂表界面微结构和电子态的影响以及设计新型析氧反应电催化剂中面临的问题。最后,展望了表界面调控应用于析氧反应电催化剂的前景。 展开更多

关键词 表界面调控 电子传输 电催化 微观结构 析氧反应

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表界面调控晶体变化微观机制探索与铬渣治理研究的结合 被引量：5

5

作者 刘炜珍 郑嘉毅 +2 位作者 吴智诚 刘章斌 林璋 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1053-1061,共9页

铬作为首要战略金属之一,在国民经济中有着重要地位。我国铬资源匮乏,但同时铬渣污染问题严重,亟需解决。本文阐述了目前对铬渣进行解毒处理和对其中的铬提取处理这两大类技术的优缺点和所面临的瓶颈,指出对铬渣的物相及铬的赋存状态进... 铬作为首要战略金属之一,在国民经济中有着重要地位。我国铬资源匮乏,但同时铬渣污染问题严重,亟需解决。本文阐述了目前对铬渣进行解毒处理和对其中的铬提取处理这两大类技术的优缺点和所面临的瓶颈,指出对铬渣的物相及铬的赋存状态进行深入的微结构分析是实现铬渣中铬有效提取的核心关键。本文综述了目前国际上铬渣微结构分析的研究现状,总结了本研究团队将表界面调控晶相/晶面变化的微观机制的研究认识用以指导铬渣中铬的提取的研究进展,展望了这种新的研究思路和技术手段实现铬渣变废为宝的潜力和发展趋势。 展开更多

关键词 铬渣 资源回收 微观结构 表界面调控 晶体生长

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表/界面调控策略在氢/氧反应电极中的研究进展 被引量：1

6

作者 王亚楠 孟秀霞 +1 位作者 张维民 杨乃涛 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期2416-2428,共13页

高效的非贵金属基电催化剂对于提升氢气析出反应(HER)、氧气析出反应(OER)、氧气还原反应(ORR)等电催化反应的整体效率、促进能源转换技术的发展及应用起着至关重要的作用。近年来,对现有的电催化剂进行表/界面调控以诱导其产生新的理... 高效的非贵金属基电催化剂对于提升氢气析出反应(HER)、氧气析出反应(OER)、氧气还原反应(ORR)等电催化反应的整体效率、促进能源转换技术的发展及应用起着至关重要的作用。近年来,对现有的电催化剂进行表/界面调控以诱导其产生新的理化性质,从而提高催化活性的研究受到了广泛的关注。本文综述了近年来利用形貌尺寸调控、缺陷调控、杂原子掺杂、异质结结构等表/界面调控策略在设计非贵金属基电催化剂方面的研究进展,揭示了催化材料体系改性对优化和提升催化性能的关键特性。从催化剂制备、先进表征手段、理论计算、应用性评价等方面展望了非贵金属基电催化剂在实际应用中存在的挑战和未来的研究方向,为实现清洁能源的大规模应用提供参考。 展开更多

关键词 表/界面调控 电催化剂 能源 改性 优化

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喷墨打印量子点电致发光显示关键材料与技术的前世与今生

7

作者 刘辰 魏昌庭 +3 位作者 罗鑫 孙智国 徐勃 曾海波 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1410-1430,共21页

胶体半导体量子点因其独特的纳米级传输效应、自发光特性以及与大面积工业印刷工艺兼容的流变学属性而备受学术界和工业界的关注。喷墨打印作为一种新兴技术,有望实现新一代可印刷、大面积、高性能图案化量子点发光二极管(QLED)。然而,... 胶体半导体量子点因其独特的纳米级传输效应、自发光特性以及与大面积工业印刷工艺兼容的流变学属性而备受学术界和工业界的关注。喷墨打印作为一种新兴技术,有望实现新一代可印刷、大面积、高性能图案化量子点发光二极管(QLED)。然而,目前喷墨打印QLED的制备过程存在墨水配方不当造成的界面侵蚀以及成膜后发光效率降低等问题,导致其性能与旋涂器件存在较大差距。本文首先概述了量子点显示技术的基本概念及发展现状,分析了三种喷墨打印技术的分类、原理及其优缺点。然后介绍了含镉、含铅和无铅无镉三类量子点,分析了它们在喷墨打印QLED中的研究进展,接着重点介绍了利用喷墨打印实现高性能QLED的几种典型策略,最后展望了喷墨打印QLED的发展趋势和美好前景。 展开更多

关键词 量子点 喷墨印刷 电致发光二极管 墨水工程 表界面调控

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表界面调制增强铋基催化剂的光生载流子分离和传输

8

作者 徐怡雪 李诗诗 +3 位作者 马晓双 刘小金 丁建军 王育乔 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第4期509-518,共10页

光催化是一种理想的洁净能源生产和环境污染治理技术,在推动未来“碳达峰,碳中和”的实现和调整我国能源结构具有重要意义。层状结构的铋基催化剂因其具有合适的禁带宽度所以在光催化领域中备受关注。然而,低效率的光生载流子的分离与... 光催化是一种理想的洁净能源生产和环境污染治理技术,在推动未来“碳达峰,碳中和”的实现和调整我国能源结构具有重要意义。层状结构的铋基催化剂因其具有合适的禁带宽度所以在光催化领域中备受关注。然而,低效率的光生载流子的分离与传输过程却限制了其光催化活性。本文简要地总结了通过表界面调控增强铋基催化剂光生载流子分离与传输效率的策略,包括形貌调控、缺陷工程、杂原子掺杂和异质结构建等。特别地,从电子和几何结构角度分析了上述策略对增强铋基催化剂内建电场的强度、构筑内部高效载流子传输通道和延长载流子寿命的作用机制,为进一步研究设计具有高效载流子分离和传输效率的催化剂提供理论参考依据。最后,分析了不同表面界面策略提高载流子分离和传输效率的具体原因以及铋基催化剂在工业应用中面临的挑战和发展前景。 展开更多

关键词 表界面调控策略 铋基催化剂 光生载流子 电子结构 几何结构

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涉水工程装备用聚合物摩擦副材料改性技术研究进展

9

作者 蔡暾 王学美 +4 位作者 詹胜鹏 贾丹 杨田 李健 段海涛 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期73-85,共13页

聚合物作为摩擦副材料在涉水工程装备上应用前景广阔,然而与金属材料相比,聚合物材料存在强度低、蠕变、老化以及吸水等固有缺陷,并且在低速重载工况下难以形成完整的润滑水膜而导致零部件出现严重的磨损与振动问题,随着涉水工程装备运... 聚合物作为摩擦副材料在涉水工程装备上应用前景广阔,然而与金属材料相比,聚合物材料存在强度低、蠕变、老化以及吸水等固有缺陷,并且在低速重载工况下难以形成完整的润滑水膜而导致零部件出现严重的磨损与振动问题,随着涉水工程装备运动副所面临复杂多样的极端环境和苛刻工况,极大地限制了聚合物材料作为摩擦副部件在涉水工程装备领域的应用。分析了聚合物材料在涉水极端环境中的主要摩擦学问题和面临的挑战,并从辐照与等离子体表面改性技术、填料共混复合改性技术、织构化表面调控技术,以及功能化水润滑表面调控技术4个方面,综述目前国内外关于涉水工程装备用聚合物摩擦副材料改性技术的研究进展,最后对涉水工程装备用聚合物摩擦副材料的制备技术和摩擦学研究方向进行总结和展望。 展开更多

关键词 水环境 摩擦学 聚合物材料 表界面调控 摩擦副材料

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一体化电极电催化二氧化碳还原研究进展 被引量：3

10

作者 宋雨珂 谢文富 邵明飞 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第6期17-32,共16页

电催化二氧化碳还原反应(E-CO_(2)RR)可在温和条件下将CO_(2)转化成高附加值燃料或化学品,近年来受到广泛关注,其在实际反应中涉及到气体扩散和多电子转移等复杂过程,构筑高效、稳定的催化电极是其发展的核心之一。然而,传统涂敷电极制... 电催化二氧化碳还原反应(E-CO_(2)RR)可在温和条件下将CO_(2)转化成高附加值燃料或化学品,近年来受到广泛关注,其在实际反应中涉及到气体扩散和多电子转移等复杂过程,构筑高效、稳定的催化电极是其发展的核心之一。然而,传统涂敷电极制备时,需要将催化剂与粘结剂混合涂覆于集流体表面,此过程会造成活性位点包埋和传质过程受限,致使催化剂活性位利用率下降,同时在反应过程中电极表面容易粉化,造成稳定性下降,难以重复利用。因此,如何调控电极反应界面,提升催化剂活性位的利用率仍面临挑战。将催化剂原位生长于集流体上得到的一体化电极可直接应用于电催化反应,不仅有利于提升活性位利用率以及电荷传输能力,还能有效调控三相界面处的微观反应环境(如pH、反应物及反应中间体的浓度等),从而实现电催化性能强化。本文综述了一体化电极用于E-CO_(2)RR的最新进展,分析了结构和表界面调控对E-CO_(2)RR性能的影响规律,并对该领域仍然存在的挑战和未来一体化E-CO_(2)RR电极的发展进行了评述与展望。 展开更多

关键词 一体化电极 电催化 二氧化碳还原反应 结构化设计 表界面调控

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储氢材料抗杂质气体毒化策略研究进展

11

作者 郑欣 谢青凤 +2 位作者 初德胜 胡发平 严义刚 《当代化工研究》 2022年第23期160-162,共3页

杂质气体毒化导致储氢材料循环性能衰减的关键因素之一。由于在实际应用中高纯度氢气源的处理难度和成本问题,氢气中不可避免存在一定的杂质气体,从而造成储氢材料毒化。提高储氢材料的抗毒化能力,对储氢材料的工程化应用具有重要意义... 杂质气体毒化导致储氢材料循环性能衰减的关键因素之一。由于在实际应用中高纯度氢气源的处理难度和成本问题,氢气中不可避免存在一定的杂质气体,从而造成储氢材料毒化。提高储氢材料的抗毒化能力,对储氢材料的工程化应用具有重要意义。本文从表面改性和表界面调控两方面对抗毒化策略进行总结,并对储氢材料抗杂质气体毒化方法研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 储氢 储氢材料 毒化 表面改性 表界面调控

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适用于合成气制甲烷的Ni基催化剂 被引量：5

12

作者 王晶 姚楠 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1509-1517,共9页

合成气(CO、H_2)甲烷化是合成天然气的有效途径,Ni基催化剂是目前最具有工业化应用潜力的甲烷化催化剂。在催化反应过程中,由于高CO浓度、反应温度,以及原料气中的含硫组分,所以催化剂易发生积碳、烧结和硫中毒,从而导致失活。如何提高N... 合成气(CO、H_2)甲烷化是合成天然气的有效途径,Ni基催化剂是目前最具有工业化应用潜力的甲烷化催化剂。在催化反应过程中,由于高CO浓度、反应温度,以及原料气中的含硫组分,所以催化剂易发生积碳、烧结和硫中毒,从而导致失活。如何提高Ni基催化剂的抗硫性能、抗烧结和抗积碳能力仍是一个挑战。本文分别从金属-载体相互作用、催化剂表界面性质调控以及限域效应这三个方面综述了近年来在提高Ni基催化剂抗积碳、抗烧结和抗硫中毒性能领域的最新研究进展,以期为Ni基甲烷化催化剂微观结构设计及反应性能调控提供理论依据。 展开更多

关键词 NI基催化剂 催化剂失活 金属-载体相互作用 合成气甲烷化 表界面调控 限域效应

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动态硼酸酯键管控邻苯二酚基团与功能黏附性高分子设计 被引量：3

13

作者 武彤 何柳 +4 位作者 郑丹丹 吴小玲 罗伟昂 袁丛辉 戴李宗 《高分子学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第7期796-811,共16页

“黏附”是一种普遍存在的多尺度相互作用,其实质是界面处化学键、氢键或范德华力等的形成.近年来,在贻贝仿生的基础上将黏性因子邻苯二酚基团嵌入到动态硼酸酯聚合物中,成为了功能黏附性高分子的重要发展方向.本专论从分子黏附、微/纳... “黏附”是一种普遍存在的多尺度相互作用,其实质是界面处化学键、氢键或范德华力等的形成.近年来,在贻贝仿生的基础上将黏性因子邻苯二酚基团嵌入到动态硼酸酯聚合物中,成为了功能黏附性高分子的重要发展方向.本专论从分子黏附、微/纳表面黏附和宏观表面黏附3个尺度,介绍硼酸酯键管控邻苯二酚基团在高分子材料功能化方面的研究进展.分子黏附,主要讨论硼酸酯聚合物中邻苯二酚基团与分子或离子相互作用规律及其对材料形貌和刺激响应性能的调控;微/纳表面黏附,论述硼酸酯聚合物体系超分子驱动力和组装机制,介绍其在微/纳材料功能化改性方面的研究进展;宏观表面黏附,讨论硼酸酯键管控邻苯二酚基团与黏附性能调控的关联规律,介绍硼酸酯聚合物功能黏附材料在宏观组装、攀爬机器人领域的应用.最后,从新型硼酸酯聚合物设计、动态键精准管控和器件化应用的角度,对该领域未来前景和发展趋势做出了展望. 展开更多

关键词 硼酸酯聚合物 邻苯二酚基聚合物 贻贝仿生 表界面调控 智能高分子

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石墨炔基复合材料及其在生物小分子检测中的应用

14

作者 宋钊 谷雨 +3 位作者 张宁 范存霞 文海燕 郭春显 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第31期3667-3678,共12页

石墨炔(graphdiyne,GDY)是一种由sp和sp2两种杂化碳构成的新型碳同素异形体,具有独特的sp-sp^(2)碳原子、均匀的孔隙和高度的π共轭结构,不仅能够提供特定反应的活性位点,而且可以有效锚定多种元素,实现高选择性催化的目的.石墨炔及其... 石墨炔(graphdiyne,GDY)是一种由sp和sp2两种杂化碳构成的新型碳同素异形体,具有独特的sp-sp^(2)碳原子、均匀的孔隙和高度的π共轭结构,不仅能够提供特定反应的活性位点,而且可以有效锚定多种元素,实现高选择性催化的目的.石墨炔及其复合材料在生物信号小分子检测方面取得了一系列进展,但目前依然缺少相关综述.本文综述了近年来石墨炔及其复合材料在生物小分子检测领域的应用,讨论了石墨炔复合材料的发展及其在生物小分子检测中的最新研究进展;简单介绍了石墨炔基复合材料相关的结构、电子和光学等物理化学特性,总结了石墨炔复合材料的表界面调控策略;系统总结和分析了石墨炔复合材料在生物小分子检测领域的应用,聚焦于过氧化氢分子、葡萄糖分子、多巴胺分子和活细胞生物信号小分子的研究.最后,对石墨炔基复合材料及其在生物小分子检测应用的未来发展作了展望,特别提出开发更多的表界面工程策略以实现石墨炔基复合材料物化特性的精准调控,开拓其在其他重要信号分子的检测应用及实现多信号分子的同时检测,以及推动其在活体分析上的应用. 展开更多

关键词 石墨炔 表界面调控 掺杂 生物小分子检测 细胞原位监测

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