无机非晶纳米材料的结构与特性

摘要:非晶态材料是凝聚态化学研究的重要内容之一。非晶态材料长程无序、短程有序的原子排列特征,使其结构特性与物理化学性质显著区别于传统晶体材料。本文围绕无机非晶纳米材料近期的研究进展,首先从微观尺度解析了非晶结构的特性,重点探讨了组成非晶态材料的化学键与分子间相互作用的类型及作用机理;随后阐述了非晶结构在无机非晶纳米材料参与化学反应过程及功能应用中的关键作用,并基于多尺度结构视角深入分析了无机非晶纳米材料中电子态调制及原子结构设计对化学反应的调控作用,旨在建立非晶结构与反应活性间的构效关系;最后对无机非晶态材料的未来研究方向与应用前景进行了展望,为凝聚态化学的深化研究提供粗浅的借鉴。

玻璃基中子剂量检测材料研究进展

摘要:随着先进核能系统、医疗中子治疗及核安保需求的不断提升,对中子剂量检测材料的灵敏度、稳定性和工程可加工性提出了更高要求。玻璃基剂量检测材料因成分可设计性高、化学稳定性好、辐照耐受性强且易于制备成块体、薄片或光纤等形态,在复杂中子场中的剂量测定领域展现出独特优势。本文系统梳理了中子与物质的相互作用机制及核裂变、核反冲、核活化与核反应等典型探测方法,总结了硼硅酸盐、锂硅酸盐、磷酸盐玻璃及稀土掺杂玻璃等多类材料在组成结构、缺陷中心形成机制、剂量响应特性及应用性能方面的研究进展。重点分析了10B与6Li俘获反应驱动的色心与载流子陷阱机制、Ce3+/Tb3+等稀土离子在闪烁过程中的能量转换路径,以及不同玻璃网络结构对辐照稳定性和剂量灵敏度的影响。在此基础上,进一步讨论了玻璃基中子剂量材料在高灵敏测量、光纤化探测与宽能区响应等方向的潜在优势及未来发展趋势,有望为下一代高性能中子剂量检测材料的结构设计与工程化开发提供参考。

过渡金属钼酸盐电催化剂研究进展

摘要: 作为一种关键的催化技术,电催化技术在能源、环境和化学工程领域展现出巨大潜力。开发稳定、高效和具有成本效益的电催化剂是这一领域的核心挑战之一。过渡金属钼酸盐电催化剂因其独特的物理化学特性,包括丰富的催化活性位点和优异的结构稳定性,最近已成为一类前景广阔的材料。系统总结了基于过渡金属钼酸盐的电催化剂的最新进展,特别强调了它们在析氢反应(HER)、析氧反应(OER)、氧还原反应(ORR)和二氧化碳还原反应(CO2RR)等关键电催化过程中的性能指标和机理认识。通过全面的结构-活性相关性,我们对当前面临的挑战(包括工业条件下活性不足和长期耐久性问题)进行了分析。最后,对该领域未来的研究方向和发展趋势进行了展望,旨在为过渡金属钼酸盐电催化剂的进一步研究和应用提供全面的参考。

超薄金属基电磁屏蔽玻璃研究进展

摘要:电磁屏蔽玻璃是国防、民生等领域的重要应用材料,但是电磁性能和光学性能往往难以兼顾提升。超薄金属基透明电磁屏蔽薄膜是电磁屏蔽玻璃领域常用的功能性材料。本文对超薄金属基电磁屏蔽玻璃的屏蔽设计原理进行了详细阐述,重点综述了降低超薄金属薄膜阈值厚度的方法,回顾了近年来不同结构的超薄金属基电磁屏蔽玻璃的光学及电磁屏蔽性能,并对电磁屏蔽玻璃的未来发展趋势进行了讨论。

煤系针状焦的制备技术、成焦机理与产业发展现状综述

摘要:煤系针状焦作为高功率与超高功率石墨电极及高端碳材料的重要原料,在我国“富煤、贫油、少气”的资源格局下具有显著的战略意义。本文系统综述了煤系针状焦的发展历程与国内外产业现状,重点总结了以煤焦油沥青为原料的主要制备工艺路线,包括延迟焦化、变温热聚及焦化– 煅烧一体化等技术,并对不同工艺的特点及工业化成熟度进行了比较分析。在此基础上,围绕中间相炭微球的成核、生长与融并过程,评述了传统理论、微域构筑理论及球形单位构筑理论等典型成焦机理模型,阐明了工艺参数对针状结构形成与各向异性发展的关键作用。同时,归纳了煤系针状焦的主要性能指标及其在石墨电极和锂离子电池负极材料中的应用现状。最后,针对当前煤系针状焦在原料净化、过程稳定性及产品一致性等方面面临的技术瓶颈,展望了未来在原料分子结构调控、工艺优化及高质量规模化制备方面的发展方向。

放电等离子体烧结制备玻璃与微晶玻璃研究进展

摘要:放电等离子体烧结(SPS)凭借快速升温、短时致密化和外压辅助等工艺优势,已成为低温制备玻璃与微晶玻璃的重要方法。本文综述了SPS在玻璃与微晶玻璃制备中的最新研究进展,重点梳理了纳米粉体、微米级玻璃粉、微米级微晶玻璃粉、分子筛及金属有机框架(MOFs)等不同原料在烧结行为与性能调控方面的差异与共性;进一步讨论了温度、压力与升温速率等工艺参数对结构形成和最终性能的影响,并展望了SPS在高性能玻璃与微晶玻璃制备中的潜在应用前景。

增材制造水处理用陶瓷的研究现状与发展趋势

摘要:增材制造技术具有高精度、无需模具、可调控陶瓷多级结构的优势,为高性能水处理用陶瓷的开发提供了新途径。本文系统综述了基于光固化和直写挤出等增材制造技术制备的水处理用陶瓷在结构设计、材料复合、水处理性能等方面的最新研究进展,并探讨了其在有机污染物催化降解、油水分离等场景的应用潜力。然而,该技术仍面临难以直接制备分离层、极端工况适应性差以及规模化生产难度大等关键挑战。最后展望了水处理用陶瓷在自愈合智能陶瓷材料和机器学习辅助工艺-结构-性能协同优化的研究。本文旨在为增材制造水处理用陶瓷的研究提供参考,以推动增材制造技术在高通量、长寿命水处理用陶瓷中的工业化应用。

矿物数据库中新型无机电子化合物材料的模式筛选与发现

摘要:无机电子化合物是一类电子被局域在阳离子晶格骨架中的特殊材料,在电极材料、电子发射、催化等领域的应用前景广阔。近年来,发现和设计新型电子化合物成为研究热点之一。然而,当前主流方法均采用“直接”策略,难以有效识别和发现结构复杂的电子化合物前驱体。本工作提出了一种新颖的“间接”策略——不是直接得到电子化合物而是以其前驱体为导向的筛选策略。首次基于美国矿物学家晶体结构数据库(AMCSD),设计了一个结合拓扑模式识别与第一性原理计算的多阶段筛选流程。该流程的核心是定义了一种基于化学局部配位环境的拓扑描述符,用以精准捕捉潜在的电子化合物前驱体结构。基于对AMCSD 数据库中20 488 个矿物晶体结构的系统性筛选,确定了18 个有高潜力的候选材料。从这些材料中不仅识别了已被实验报道的方钠石和磷灰石型电子化合物(验证了本方法的有效性),而且还发现了7 种全新未见报道的结构原型。本工作不仅展示了“间接”策略在筛选和发现新型电子化合物上的有效性,同时也证实了矿物数据库是未被充分开发的电子化合物材料宝库,所建立的模式筛选方法也为系统性发掘其他新型功能材料提供了普适性参考方案。

3D打印碳化硅陶瓷制备及力学性能研究进展

摘要:碳化硅陶瓷具有良好的化学稳定性和优异的耐腐蚀性,可替代传统金属换热器,进而被应用于热风炉、焦炉等工业窑炉。然而,传统的制备工艺存在精细化程度低、制备成本高及生产效率低等问题,制约了碳化硅陶瓷的大规模应用。随着增材制造(3D打印)技术的快速发展,这一成型方式为制备高性能碳化硅陶瓷提供了新途径。本文聚焦碳化硅陶瓷用3D打印成型技术,系统探讨了不同打印方式中浆料配方、制备工艺、后处理技术及设备参数对材料力学性能的影响,指出了当前制备技术的局限性,并对未来发展方向进行了展望。

多组分金属纳米材料的原子凝聚态调控及其催化效应

摘要:在纳米尺度的金属颗粒中,不同元素的原子可呈现多种凝聚态形式:既可充分混合,形成均匀合金相;也可分离成不同的相,进而形成异质结构。这些不同的原子排列方式显著影响材料的电子耦合效应和催化性能。借助化学合成手段精准调控纳米颗粒内的原子凝聚态,有望优化其电子结构,为新型纳米催化剂的创制与新特性的发现提供契机。然而,湿化学合成在精准调控纳米颗粒原子凝聚态方面仍面临挑战。在合金纳米材料的合成中,金属盐间本征还原电势差造成显著的还原动力学差异,难以实现不同金属组分的均匀合金化及含量的精准调控。在异质结构合成中,受本征还原电势差影响,贵金属盐易与活泼金属纳米结构发生置换反应,限制了纳米晶定向生长的可控性。本文系统评述了近年来在克服上述合成限制方面的研究进展。通过引入活性氢(即氢原子或自由基)界面还原机制,有效缓解了金属间本征还原电势差对还原动力学的影响,显著提升了不同金属原子在纳米颗粒内的混合均匀性,实现了对各组分含量的独立精准调控。通过调控金属盐还原电势,成功抑制了其与活泼金属纳米结构间的置换反应,实现了一类以相对活泼的金属为核、贵金属为壳的新型核壳结构的可控合成。通过精准调控多组分金属纳米颗粒的原子凝聚态,实现了电子结构的有效调控,使其在催化反应中展现出显著的性能提升。