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物理化学学报 2022年第8期38卷 74-80页

作者：张则尧姚艺希李彦北京大学深圳研究院广东深圳518057 北京分子科学国家研究中心纳米器件物理与化学教育部重点实验室稀土材料化学及应用国家重点实验室北京大学化学与分子工程学院北京100871 北京大学前沿交叉学院北京100871 深港产学研基地广东深圳518057 北京大学工学院北京100871

单壁碳纳米管的直径可控生长是碳纳米管生长与应用领域的重要问题。直径在0.9–1.2 nm范围内的碳纳米管非常适合应用于近红外荧光生物成像领域和量子器件单光子光源之中。本文使用FeCo/MgO催化剂生长出了直径在这一范围内的体相单壁碳... 详细信息

单壁碳纳米管的直径可控生长是碳纳米管生长与应用领域的重要问题。直径在0.9–1.2 nm范围内的碳纳米管非常适合应用于近红外荧光生物成像领域和量子器件单光子光源之中。本文使用FeCo/MgO催化剂生长出了直径在这一范围内的体相单壁碳纳米管,并研究了催化剂制备和CVD生长条件对碳纳米管直径的影响。催化剂前驱体的制备是获得小尺寸催化剂颗粒的关键步骤。在浸渍过程中,使用难水解的金属硫酸盐作为前驱体、降低浸渍pH以及加入络合剂分子都会抑制溶液干燥过程中金属盐的水解,从而控制催化剂的尺寸,使其适合于生长出直径可控的单壁碳纳米管。在CVD生长过程中,使用乙醇作为碳源、使用较低的碳氢比例也有利于小直径碳纳米管的生长。

关键词：单壁碳纳米管化学气相沉积可控生长直径金属催化剂前驱体纳米颗粒

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稀土异相纳米催化剂的控制合成及应用研究进展

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陕西师范大学学报（自然科学版） 2022年第2期50卷 1-28,F0002页

作者：王德九张亚文北京分子科学国家研究中心稀土材料化学及应用国家重点实验室北京大学化学与分子工程学院北京100871

以稀土元素独特的理化性质及其在异相催化等领域的广泛应用为前提,结合纳米异相催化剂更大的比表面积和更优异的催化活性,针对稀土纳米催化剂丰富多样的结构和优异的催化性能,详细综述了近年来稀土异相纳米催化剂的控制合成和应用进展... 详细信息

以稀土元素独特的理化性质及其在异相催化等领域的广泛应用为前提,结合纳米异相催化剂更大的比表面积和更优异的催化活性,针对稀土纳米催化剂丰富多样的结构和优异的催化性能,详细综述了近年来稀土异相纳米催化剂的控制合成和应用进展。文章首先根据稀土异相纳米催化剂中稀土元素的存在形式和活性成分,将稀土异相纳米催化剂分为稀土氧化物、稀土合金、稀土助催化剂和稀土单原子催化剂4类。在此基础上系统概述了各种稀土异相纳米催化剂的结构特点、控制合成方法和应用情况,总结了稀土异相纳米催化剂在CO氧化、CO_(2)加氢、水汽变换等C1转化反应和氢析出反应(HER)、氧还原反应(ORR)等电催化反应中的最新研究进展,简要分析了稀土异相纳米催化剂的结构与催化性能之间的关系,并对稀土异相纳米催化剂的发展前景进行了讨论和展望。

关键词：稀土异相催化纳米材料控制合成催化性能

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非离子型表面活性剂Tween 60用于碳纳米管的双水相分离

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中国科学：化学 2022年第1期52卷 102-107页

作者：陈少闯吕敏李彦北京分子科学国家研究中心纳米器件物理与化学教育部重点实验室稀土材料化学及应用国家重点实验室北京大学化学与分子工程学院北京100871 北京大学深圳研究院深港产学研基地深圳518057

单壁碳纳米管以其优异的电学和光学性能受到了广泛的关注,高性能器件等应用要求使用性质均一的单壁碳纳米管.因此,不同结构的单壁碳纳米管的分离具有重要意义.双水相萃取是一种能够对单壁碳纳米管进行结构分离的新方法,分离结果稳定可靠... 详细信息

单壁碳纳米管以其优异的电学和光学性能受到了广泛的关注,高性能器件等应用要求使用性质均一的单壁碳纳米管.因此,不同结构的单壁碳纳米管的分离具有重要意义.双水相萃取是一种能够对单壁碳纳米管进行结构分离的新方法,分离结果稳定可靠,且不需要复杂的设备,具有简捷、高效、易扩大规模等特点.本文通过调节脱氧胆酸钠(DOC)和非离子型表面活性剂Tween 60的浓度,实现了单壁碳纳米管的管径分离及高纯度(6,5)的分离.分离可以在较高的表面活性剂浓度下进行,提高DOC与Tween 60对单壁碳纳米管表面的竞争包覆,进一步提高复合表面活性剂体系分离效果.Tween 60-DOC复合表面活性剂体系与SDS-DOC复合表面活性剂体系中的分离结果对比表明,Tween 60非离子表面活性剂的引入有利于分离得到更高纯度的(6,5)单壁碳纳米管.

关键词：单壁碳纳米管双水相萃取非离子表面活性剂

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d-f跃迁发光稀土配合物研究进展

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中国稀土学报 2021年第1期39卷 58-76页

作者：方培玉霍培昊刘志伟黄岩谊卞祖强黄春辉北京大学化学与分子工程学院北京分子科学国家研究中心北京大学稀土材料化学及应用国家重点实验室北京100871 北京大学工学院北京100871

稀土配合物独特的发光性质使其在众多领域有很大的应用价值。其中, d-f跃迁发光稀土配合物具有跃迁宇称允许、激发态寿命短和光谱可调等特点,但相关研究还有待进一步深入。本文介绍了稀土配合物的发光机制,综述了具有d-f跃迁发光性质的... 详细信息

稀土配合物独特的发光性质使其在众多领域有很大的应用价值。其中, d-f跃迁发光稀土配合物具有跃迁宇称允许、激发态寿命短和光谱可调等特点,但相关研究还有待进一步深入。本文介绍了稀土配合物的发光机制,综述了具有d-f跃迁发光性质的稀土配合物(主要是Ce^(3+), Eu^(2+), Yb^(2+)和Sm^(2+)配合物)的研究进展,并初步总结了配合物分子结构对d-f跃迁发光性质的影响规律。

关键词：稀土配合物发光机制 d-f跃迁

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内嵌金属碳氮化物团簇富勒烯的稳定性与生成机理

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物理化学学报 2021年第10期37卷 40-45页

作者：施俊杰胡子琦杨逸豪步宇翔施祖进山东大学化学与化工学院济南250100 北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学及应用国家重点实验室北京分子科学国家研究中心北京100871

对新结构富勒烯金属包合物的探索是富勒烯领域中的研究重点。本文从内嵌团簇与富勒烯碳笼尺寸匹配的角度出发,对基于金属碳氮化物团簇的新结构富勒烯金属包合物进行了研究。通过量子化学计算研究了M_(3)NC团簇(M=Y,La,Gd)内嵌在D_(2)(18... 详细信息

对新结构富勒烯金属包合物的探索是富勒烯领域中的研究重点。本文从内嵌团簇与富勒烯碳笼尺寸匹配的角度出发,对基于金属碳氮化物团簇的新结构富勒烯金属包合物进行了研究。通过量子化学计算研究了M_(3)NC团簇(M=Y,La,Gd)内嵌在D_(2)(186)-C_(96)和D_(2)(35)-C_(88)分子中所形成包合物的稳定性和电子结构,发现富勒烯碳笼接受内嵌团簇转移的六个电子形成了稳定结构。结合文献已报道过的Sc_(3)NC@Ih(7)-C_(80)分子,阐明了M_(3)NC团簇与富勒烯碳笼之间的尺寸匹配效应,并发现D_(2)(186)-C_(96)、D2(35)-C_(88)和Ih(7)-C_(80)三种富勒烯碳笼均具有五元环均匀分布的结构特点。我们对富勒烯之间的转变路径进行了研究,提出了不含Stone-Wales异构化过程的富勒烯直接生成机理,即可以通过增加碳原子的过程使五元环重排,在保持稳定性结构单元的同时转变为更大碳笼。

关键词：富勒烯金属富勒烯密度泛函理论电子结构稀土元素

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单壁碳纳米管内腔中的分子行为

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中国科学：化学 2022年第3期52卷 409-420页

作者：张则尧夏陈马雅吕敏李维红张奇涵李彦北京分子科学国家研究中心纳米器件物理与化学教育部重点实验室稀土材料化学及应用国家重点实验室北京大学化学与分子工程学院北京100871 北京大学工学院北京100871 北京大学深圳研究院深圳518057 深港产学研基地深圳518057

单壁碳纳米管可以作为纳米尺度的分子容器装填多种分子.结合高分辨透射电子显微镜的原位表征技术,将分子装填进入单壁碳纳米管的内腔中为在原子尺度研究分子的结构和化学性质提供了一种有效的策略.碳纳米管内腔的限域效应往往会驱使装... 详细信息

单壁碳纳米管可以作为纳米尺度的分子容器装填多种分子.结合高分辨透射电子显微镜的原位表征技术,将分子装填进入单壁碳纳米管的内腔中为在原子尺度研究分子的结构和化学性质提供了一种有效的策略.碳纳米管内腔的限域效应往往会驱使装填分子形成一些与体相中完全不同的全新结构,同时也经常会对化学反应的路径产生显著影响.碳纳米管还可以充当模板,影响内腔中化学反应的产物结构.本综述总结了装填分子在碳纳米管内腔中形成的独特结构、碳纳米管内腔中分子的化学反应研究以及装填分子与碳纳米管内壁之间的化学反应.

关键词：碳纳米管分子装填限域效应原位表征

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联动萃取分离流程设计理论的建立及其运用

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中国稀土学报 2021年第3期39卷 490-503页

作者：程福祥吴声廖春生严纯华五矿(北京)稀土研究院有限公司北京100085 北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学及应用国家重点实验室北京分子科学中心北京100871

稀土是对于现代工业发展至关重要的一组元素,全球对稀土产品的需求量仍在持续增长。然而,稀土的萃取分离生产过程始终伴随环境污染问题,降低酸碱消耗始终是稀土萃取分离理论与技术研究的追求目标。在串级萃取理论的指导下,稀土萃取分离... 详细信息

稀土是对于现代工业发展至关重要的一组元素,全球对稀土产品的需求量仍在持续增长。然而,稀土的萃取分离生产过程始终伴随环境污染问题,降低酸碱消耗始终是稀土萃取分离理论与技术研究的追求目标。在串级萃取理论的指导下,稀土萃取分离工艺流程的运行经济性不断提升。尤其是2000年后联动萃取分离工艺的出现,使得稀土萃取分离流程的酸碱消耗水平显著降低。联动萃取工艺在逐步成为中国稀土分离工业基本技术的同时,也极大促进了串级萃取理论的发展。近年,以邻级杂质比概念的提出和分析为基础建立了联动萃取分离流程设计理论,其中推导得到的系列理论公式可用于设计具有理论最小萃取量和最小洗涤量的多组份联动萃取全分离流程,无需通过动态模拟和静态计算即可实现。该理论方法也可用于非联动萃取流程优化工艺参数的计算。另外,理论公式推导和运用的同时也增进了对稀土萃取分离过程物料运行规律的理解。

关键词：串级萃取理论稀土萃取分离联动萃取流程设计理论最小萃取量

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能源材料新时代

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无机材料学报 2022年第2期37卷 113-115页

作者：曾海波黄富强南京理工大学材料科学与工程学院新型显示材料与器件工信部重点实验室中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学及应用国家重点实验室

人类发展的历史,也是能源变革的历史,人类社会的每一次技术革命无不伴随着对能源认识、开发和利用的创新与进步。当下,我国已经成为全球排名第一的能源生产和消费大国,并且两个总量还在不断攀升。能源技术是解决对传统化石能源过度依赖... 详细信息

人类发展的历史,也是能源变革的历史,人类社会的每一次技术革命无不伴随着对能源认识、开发和利用的创新与进步。当下,我国已经成为全球排名第一的能源生产和消费大国,并且两个总量还在不断攀升。能源技术是解决对传统化石能源过度依赖及环境污染等问题,构建合理的社会能源结构,推进可持续发展,实现“双碳”减排的关键手段。2020年,我国以太阳能、风能为代表的可再生能源增长达到全世界的三分之一,发展迅速。这其中,能源材料是能源工业和能源技术体系中涉及的特殊材料,在实现清洁能源的转化和利用,发展新能源技术,以及支撑整个能源系统中扮演着核心角色。

关键词：能源材料新时代

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氢燃烧特性对氢内燃机性能的影响

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自然杂志 2023年第1期45卷 57-67页

作者：李星国北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学及其应用国家重点实验室/北京分子科学国家研究中心北京100871

氢能开发是“双碳”战略中的重要一环,目前氢能主要是通过氢燃料电池把化学能转变成电能的形式得以应用。与此不同,氢内燃机则是将氢能直接转变成机械能,应用在交通、机器运转、发电等众多领域,对氢能发展具有重要的推动作用。氢内燃机... 详细信息

氢能开发是“双碳”战略中的重要一环,目前氢能主要是通过氢燃料电池把化学能转变成电能的形式得以应用。与此不同,氢内燃机则是将氢能直接转变成机械能,应用在交通、机器运转、发电等众多领域,对氢能发展具有重要的推动作用。氢内燃机与传统内燃机的最大区别是用氢气取代传统的化石燃料,因此,氢气的燃烧特性对内燃机的性能具有很大影响,对内燃机的结构也提出新的要求。至今从氢燃烧特性的角度去理解氢内燃机的研究不多,为此,文章尝试从氢气燃烧特性的角度出发理解氢内燃机的性能,并重点对氢内燃机的热效率、输出功率、NOx排放、异常燃烧等性能进行分析和讨论。结果显示,氢内燃机比传统内燃机和氢燃料电池在节能减排、输出功率、成本等方面具有更加优异的综合性能,是氢能-电能转换的另一种有效的方法。氢内燃机的发展也能促进氢能的大规模应用,其性能受到氢气燃烧特性的影响,氢燃烧特性的控制对氢内燃机性能的提高非常重要。

关键词：氢内燃机氢气燃烧特性热效率 NOx排放异常燃烧

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金属的吸氢和氢的状态及影响

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金属功能材料 2023年第2期30卷 1-12页

作者：李星国北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学及其应用国家重点实验室北京分子科学国家研究中心北京100871

氢对金属性能的影响非常敏感,不论是从防止氢的不利影响,还是积极利用氢能的角度上都需要更深地理解氢和金属的相互作用。以工业常用金属为对象,对氢进入金属的过程和在金属中的状态、氢在金属中的固溶及位置、影响氢浓度的因素、氢扩... 详细信息

氢对金属性能的影响非常敏感,不论是从防止氢的不利影响,还是积极利用氢能的角度上都需要更深地理解氢和金属的相互作用。以工业常用金属为对象,对氢进入金属的过程和在金属中的状态、氢在金属中的固溶及位置、影响氢浓度的因素、氢扩散行为、金属-氢相图以及氢对金属性能影响的规律等内容进行了整理,从电子、原子、晶体结构、热力学等方面进行理解,以通俗易懂的方式进行了介绍。

关键词：金属氢吸附氢固溶氢扩散金属-氢相图

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