在这项研究中,采用了创新的电氧化技术来创建基于石墨烯的前向渗透(FO)膜。这涉及在可伸缩的平板底物上构建聚乙二胺还原氧化石墨烯(PEI:RGO)层,该层用聚乙烯甘油 - 甘油 - 氧化物(3,4-乙烯 - 二羟基苯乙烯)官能化,可通过电苯甲酸酯(P:P:p:p:p:p:p:p:p:p:p)(p:p:p:p:p:p:p:p:p:p:p:p)。在10 V的优化电势下,我们成功地将PEI:RGO层压与P:P:P:P支持层相结合,导致高度多孔结构。与单面PEI:RGO膜(SS-PEI:RGO)相比,双面涂层PEI:RGO膜(DS-PEI:RGO)表现出色。ds-PEI:RGO显示出比SS-PEI:RGO(90.1%)的离子盐排斥更高(95%),但略低于实验室大规模的质量质量质量降低过程。有趣的是,与SS-PEI:RGO和CTA-FO膜(分别为0.017 g/L和2.549 g/L)相比,所得的DS-PEI:RGO膜表现出降低的特异性盐通量(0.014 g/L)。使用与藻酸钠的合成海水评估了PEI:RGO膜的防染色特性。在3.0 V DC电位下,与没有电场的膜相比,PEI:RGO膜的恢复通量增加了30%。这种改进归因于PEI:RGO和相对带电的离子之间的电氧化机制,以及PEI:RGO和P:P:P:P链形成的独特纳米复合结构,有助于增强的膜完整性。
酶联交联是一种聚合途径,依赖于酶作为裂解或形成共价键的试剂。酶是高度底物特异性的,具有短反应时间,用于催化交联的同时抑制潜在的毒性侧反应,这使得这些交联方法比其化学对应物更有效(Bae等,2015; Hu等,2019b)。这些反应也具有细胞相容,无创,并通过控制酶浓度来良好地控制水凝胶形成(Sperinde&Griffith,1997)。酶联交联是一种在组织工程和再生医学中使用的水凝胶的有趣方法,因为它可以在温和的生理条件下提供快速的凝胶化(通常不到10分钟),使其适合于体内形成水凝胶在内的生物学应用(Hu等,2019b; Mohammed&Murphy; Mohammed&Murphy,2009; Moreira; Moreira teixeira exeira and exeira。此外,通常可以通过修改温度,pH或离子强度等外部因素来控制酶活性(Claaßen等,2019; Heijnis等,2010)。酶已用于催化反应。使用黄嘌呤氧化酶将黄牛蛋白氧化为白细胞蛋白酶(Kalckar等,1950)。最早描述的酶用于水凝胶交联应用的一种历史可以追溯到1990年代后期,当时Sperinde和Griffith使用经凝集丁胺酶通过交联功能化的多型(乙烯甘氨酸)(PEG)(PEG)(PEG)(PEG)和裂解的polypeptepepte&Grifififififififf和1997的盐酸和盐酸盐(Sperififififififf)来形成水凝胶网络。从那时起,转透明酶一直是组织工程中最广泛使用的酶,以及辣根过氧化物酶(HRP)。以后的酶通过将过氧化氢(H 2 O 2)作为氧化剂催化苯酚或苯胺衍生物的偶联(Ren等,2017)。这种反应可以轻松调整胶凝时间,机械强度,降解动力学和随后水凝胶的多孔结构,通过控制成分的浓度(Bae等,2015; Cheng等,2018)。酶线交联的水凝胶的多功能性和可调性转化为使用
基于过渡金属氧化物[4]的Docapators。但是,这两种类型的超级电容器都是完美的。对于基于碳的EDLC,尽管它可以提供更高的功率密度,短充电和放电过程以及良好的稳定性,但能量密度限制在电极/电解质界面处有限的电荷分离以及活性材料的可用表面积[5]。对于依靠金属氧化物(仅用于MNO 2)的假性数据电容器,它具有较高的理论能力,自然丰度和环境能力,但循环寿命短和低功率密度[6]。因此,将碳基材料和MNO 2的复合材料是最佳选择。许多努力已经在这一方面进行了。例如,基于复合材料的超级电容器,例如石墨烯/MNO 2/碳纳米管(CNTS)[7],激光标记的石墨烯MNO 2 [8],MNO 2 @CNTS/CNTS [9] [9],都可以实现更高的能力,而大多数可以为其提供更大的功能,但可能会构成大多数的应用程序,因此,他们的范围很高,因此[10]的范围很高。因此,找到具有较高兼容性和低成本的碳材料作为复合材料的基础很重要。生物量前体,可以产生具有分层多孔结构和高表面积的活性碳(AC)的自然元素,满足了先前对自然界中的友好性和丰富性的要求[11]。如今,水热合成和电沉积法是制备生物碳/MNO 2复合材料的主要方法[12]。但是,这些方法不适合大规模生产。为了进一步降低生产成本大规模商业应用,一种可行的方法是将纳米结构化的MNO 2固定在红薯衍生的碳框架(SPCF)中,通过低体温溶液的生长技术,以生成SPCF,以产生与MNO 2 Nano 2 Nanopartects同步负载的SPCF。生成的复合材料SPCF/MNO 2显示出具有高特异性的电容性能(0.5 A/G时为309 f/g),并且具有良好的放电速率能力(在20 A/G时为94 f/g)。这些特性证明了SPCF/MNO 2复合材料作为超级电容器的竞争电极材料。
染料敏化太阳能电池(DSSC)一直是材料与能源领域的研究热点,这主要归功于其制备工艺简单、成本低廉、颜色多样、灵活性强等特点(Bajpai et al.,2011)。典型的DSSC由光阳极、电解液和对电极三部分组成。光阳极接收光子并发射电子到外电路(Hong et al.,2008),电子经过负载后通过对电极被送到电解液中,还原电解液中的I3−(Zhu et al.,2017)。Pt作为贵金属,凭借优异的导电性和催化性能,是目前传统对电极的主流选择(Ghosh et al.,2020),但Pt资源稀缺且价格昂贵,不利于DSSC的大规模生产(Hauch and Georg,2001)。此外,碘基电解液和空气对Pt也有腐蚀作用,缩短电池寿命(Olsen等,2000)。因此,寻找廉价、耐腐蚀的对电极替代材料十分必要(Sun等,2014)。石墨烯作为二维碳材料,因其电导率、多孔结构、比表面积、耐腐蚀等特性,在DSSC研究领域被广泛用作对电极(Kavan等,2011;Battumur等,2012;Liu等,2020a;Liu等,2020b;Liu等,2020c)。 Roy-Mayhew 观察到调整石墨烯中碳氧比例可提高电池效率(Roy-Mayhew et al.,2010)。Choi 等对石墨烯进行高温处理,并将其用于 DSSC 中,以提高效率(Choi et al.,2011)。近年来,将其他性能优异的材料与石墨烯复合成为研究热点(Peng et al.,2011;Wang et al.,2012)。Dou 等将 Ni12P5 粒子与石墨烯复合作为 DSSC 的对电极,获得了 5.7% 的效率,表明电化学性能有所提高(Dou et al.,2011)。Wen 等将 TiN 与氮掺杂的石墨烯复合材料用于提高电催化性能(Wen et al.,2011)。石墨烯与其他材料的复合材料已成为研究的热点(Peng et al.,2011;Wang et al.,2012)。
摘要:多孔介质中的自然对流代表了一种基本的运输现象,其在工程和自然系统中具有广泛的应用。这项全面的综述研究了包含嵌入物体的正方形外壳内的流体流,传热和多孔结构之间的复杂相互作用。通过分析最近的理论发展,数值研究和实验研究,本文提供了有关通过多孔培养基增强传热增强的机制的见解。特别注意几何配置,材料特性和操作条件对系统性能的影响。此处介绍的发现对热管理系统,地热应用和储能技术的设计和优化具有重要意义。KEYWORDS: Natural convection, Porous media, Heat transfer, Darcy flow, Computational fluid dynamics, Square enclosure, Thermal transport, Buoyancy-driven flow, Heat exchangers, Numerical simulation, Rayleigh number, Nusselt number, Thermal optimization, Geothermal systems, Energy storage, Embedded objects, Isotherm analysis, Streamline visualization, Finite volume method, Heat transfer enhancement I.引言1.1背景和动机多孔介质中自然对流的研究已成为研究的关键领域,因为它在众多工程应用和自然现象中的基本作用。从地热能提取到电子冷却系统,浮力驱动的流动结构的原理继续塑造技术进步。本综述旨在综合该领域的当前理解和最新发展,特别强调涉及带有嵌入式对象的正方形外壳的应用。1.2历史发展多孔媒体对自然对流的调查可以追溯到亨利·达西(Henry Darcy)在19世纪的开创性作品。Forchheimer,Brinkman等研究人员的后续发展已建立了通过多孔材料分析流量的理论框架。近几十年来计算方法的整合已大大提高了我们对这些复杂系统的理解。1.3 Applications and Significance The principles of natural convection in porous media find applications across diverse fields: • Geothermal energy systems and underground heat storage • Environmental remediation and groundwater flow • Heat exchangers and thermal management systems • Nuclear waste disposal • Solar energy collectors • Building thermal insulation • Chemical reactors and process equipment
过去一二十年,由于成功开发了由金属、绝缘体,尤其是半导体制成的纳米结构,研究和技术取得了许多重大进展。纳米结构是人造物体,具有亚微米到纳米范围内的一维、二维或三维尺寸。由半导体量子阱制成的纳米结构首次展示于 20 多年前,这种结构由两种不同半导体的交替层组成,厚度通常为 10 纳米以下。如今,它们是大多数半导体激光器的核心。最近,碳纳米管和半导体量子点因其独特性质和广泛潜在应用而吸引了大量科学关注。即使是 20 世纪末以来的主导行业也开始使用纳米结构。事实上,在微电子行业,单个晶体管的尺寸远低于 100 纳米,10 年内可能接近量子尺寸效应开始发挥作用的范围。纳米结构的一个重大困难是如何制备它们。可以区分两种方法:自上而下和自下而上。在自上而下的方法中,尺寸越来越小的物体是从较大的物体中雕刻出来的。这种方法在半导体行业中很常见,其中先进的光刻技术借助选择性氧化等特定步骤,将典型尺寸不断缩小到 1 μ m 以下。然而,这种方法越来越复杂,成本也越来越高。自下而上的方法包括将小物体生长到所需的尺寸和形状。这通常通过化学方法实现。这种方法非常灵活,通常成本低廉,但它也存在重大问题,其中最主要的是尺寸和定位控制以及吞吐量。多孔纳米结构引起了广泛关注,因为它们结合了自上而下和自下而上方法的许多优点。典型尺寸可以从几纳米到几微米不等,多孔结构可以用多种材料制成并有序排列,整个晶圆可以在几分钟内处理完毕。自 1990 年以来,人们投入了大量精力来理解和控制孔隙形成机制,并评估多孔纳米结构在技术中的实用性。这本书由 Ralf Wehrspohn 编辑,是对有序多孔纳米结构及其应用的最新进展的一次非常及时和出色的回顾。它包含由顶尖专家撰写的九章。关于材料和制备的章节涵盖了最
层次上的多孔结构结合了微孔度,中膜性和微孔度,以增强孔隙可及性和运输,这对于开发高性能材料至关重要,用于生物制造,食物和药物应用。这项工作旨在通过3D打印Pickering型高内相乳液(Pickering-iphipes)来开发4D打印的智能分层大孔结构。关键是表面活性(羟基丁基化)淀粉纳米材料的液化,包括淀粉纳米晶体(SNCS)(从蜡质玉米淀粉通过酸水解)或淀粉纳米颗粒(SNP)(SNPS)(通过超声处理获得)。通过使用冷等离子体技术嫁接1,2-叔丁烯氧化物来增强其表面疏水性,改善其聚集,从而获得胶体稳定的拾音器,从而通过每种表面稳定的凝固性凝固性凝聚力来提高其表面疏水性,从而提高其表面疏水性,从而增强其表面疏水性,从而提高其表面疏水性,从而提高其表面疏水性,从而提高其表面疏水性,从而实现来制造功能化淀粉材料的创新程序。 在加入了修改后的SNC或SNP之后,开发了液滴的液滴,从而形成了类似凝胶的结构。 这些皮克林船的3D打印开发了一种高度相互连接的大孔结构,具有具有热响应行为的自组装特性。 作为一种潜在的药物输送系统,这种热重孔3D结构在体温下提供了较低的临界溶液温度(LCST)型相变,可用于生物活性化合物的智能释放领域。来制造功能化淀粉材料的创新程序。在加入了修改后的SNC或SNP之后,开发了液滴的液滴,从而形成了类似凝胶的结构。这些皮克林船的3D打印开发了一种高度相互连接的大孔结构,具有具有热响应行为的自组装特性。作为一种潜在的药物输送系统,这种热重孔3D结构在体温下提供了较低的临界溶液温度(LCST)型相变,可用于生物活性化合物的智能释放领域。
实践,其容量要低得多,而且其速度性能也很差。循环与高电位高有关,导致低能量效率,而随附的寄生反应会导致循环寿命短。锂,带来了其自身的一系列问题,包括较差的库仑效率(由于一系列寄生反应导致固体电解质相间(SEI)(SEI)和树突形成)。可能需要合适的膜来防止在电极上形成的氧气和降解产物的交叉,至少从原则上讲,以帮助减轻树突问题。此外,这些挑战是用于使用氧气,严格锂 - 氧气电池(LOB)的细胞,并且空气的使用带来了其他问题,这主要是由于存在二氧化碳。我们和其他人广泛讨论和审查了实验室的各种挑战。1,2,例如,我们中的一些讨论系列(Ellison等人,https://doi.org/10.1039/d3fd00091e)提出,要构建一个实用的高能量 - 能量实验室,该实验室将以适度的周期速率运行,需要将空气压缩到20 bar左右,并且需要大约100 m的碳电极(> 90%)碳电极厚度约为100 m。电解质也需要具有高沸点(约大约250°C)防止过量蒸发并具有有利的氧运输特性,例如通过,例如,溶剂分子和/或含有Apolaruorasined或烷基区域的盐。可以缓解这些要求的可能方法包括使用分层多孔结构,泵送电解质,通过细胞泵送电解质或进一步增加电池中架空气体的压力。其中一些方法表现出重要的工程挑战,可以实现,所有这些方法都带来了相关的成本和/或质量。本文仅限于对一些用于理解锂氧气中功能和故障的表征方法的简短讨论。已用于研究电池的各种技术,包括拉曼光谱研究排放产品,3 X射线光电光谱(XPS),用于研究锂SEI,4和X射线差异(XRD)5的组成,以研究晶体排放产品,以及其他许多内容,以及许多现有评论中的晶体排放产品。1,2因此,我们主要关注的是审查一些作者开发的许多方法,这些方法通常(但并非独家)涉及使用NMR光谱,然后最终通过对这些系统中使用EIS和Operando nmr的lithium-Metal So s so tarriake the Tarre fer呈现新的结果。
2011-2013),项目编号:10-ADV1367-04,项目标题:基于YSZ的多孔管状阳极支持和用于固体氧化物燃料电池的密集的单粒电解质层的开发,资金授权授权:NSTIP,预算,预算:19400,000 SR。角色:PM2013-2015),项目编号:AT-32-21,项目名称:用于氢气分离及其水热稳定性的纳米晶复合氧化物氧化物膜,KACST,预算:9,800,000 SR。 Role: PM 2013 to 2015), Project no: KACST ARP 34-79, Project Title: Self-Assembly of Janus-Dendrimers into Nanostructured Supramolecular Architectures, Funding Authority: KACST, Budget: SR 1,306,000.00 SR, Role: Co-I 2013 to 2015, Project no: KAP-11-616, Title: Molybdenum (Mo) based Dispersed重油升级的催化剂,角色:共同投资者,资金管理局:KACST,预算:1,462,000 SAR。角色:CO-I2013-2015,项目编号:12-Ene3204-04,标题:表面改装的铅硫代基因异质结构的太阳能收获,资金授权机构:NSTIP:预算,预算:1984,200 SAR。1)2016年3月 - 2018年3月,项目号nstip,15-Ene4617-04,角色:Co-I。2018年4月至4月2021年,多孔结构对太阳能热量储能材料的影响,PI,H。Zahir,Co.-I:M。Maslehuddin,Amir al-Ahmed,M。M. M. Rahman,DSR/ dsr/ in171036,资金授权:DSR,DSR,KFUPM,Budgupm,预算:300,000.00 sar。角色:PM2020年4月至2023年3月,LACO3OH NANOPRISM:光致发光和有毒的NOX降低特性”(DF191-Corere-109)资金授权机构:DSR,KFUPM,PI,H。Zahir预算SR。299,835。角色:PM2020年4月至2023年3月,层次多孔和空心MGO微球用于太阳能储能”(DF191-Corere-107)资金授权机构:DSR,KFUPM,PI,H。Zahir,H。Zahir,预算SR。279,940。279,940。角色:PM2019年4月至2022年4月,小说(Co-,Ni)-Calixarenes作为重油升级的分散催化剂,Mohammad Mozahar Hossain; Co-I:Hasan Zahir博士,Shaikh Abdur Razzak博士; Sagir Adamu博士,DF181018; 3年,资金管理局:DSR,KFUPM。预算:299,910.00 SAR。角色 - co-i
共价有机框架(COF)和金属有机框架(MOFS)是两种新兴的延长多孔结构,试图开发分子以外的网状化学,并为组成,结构,结构,性能和应用开放新的视野(Yaghi,2019; Yaghi,2019; Lyu et et lyu等。像将无机金属复合物扩展到2D和3D框架的MOF一样,COF将有机化学从分子和聚合物扩展到2D和3D有机结构(Diercks和Yaghi,2017)。MOF/COF的建造旨在通过拓扑指南(基于含金属的单位有机连接器/有机有机有机单体)之间通过牢固的键(坐标/共价相互作用)扩展多孔框架(坐标/共价相互作用)。这些方法的优点包括可控的合成,可设计的结构和可管理的功能(Geng等,2020)。除了具有高表面积和可调孔外,MOF和COF还显示出许多有趣的特性,包括通过π -π堆积和高稳定性的分层晶体结构和高稳定性,这仅在Graphene(Fritz and Coskun,2020年)中显示出由于存在强大的共振键。然而,无金属的COF远非满足众多领域的不断增长的需求,在这种情况下,金属在框架结构中的作用被强调。这包括诸如气体吸附和分离,异质催化,电子,电催化和电化学能量存储等应用。应对这些挑战的有效方法是将靶向金属离子引入COFS框架中以形成金属共价有机框架(MCOFS)(Dong等,2020)。与无金属COF相比,MCOF不仅具有上电催化活性,而且由于金属成分的参与而显示出更高的内在传导。开发独特的综合方法/策略来实现新颖的MOF,而COFS在促进其应用方面具有很大的希望。例如,通过液体液体界面聚合在室温和大气压下通过液体界面聚合制备灵活和独立的纯COF膜,这解决了一个主要问题,因为COF通常是无法解决的且无法实现的粉末(Liu等,2020)。已经有大量有机单体在其产生的结构中有效的功能化可能性。这导致基于实验室机器人和人工智能(AI)(AI)的“数字网状化学”,可以实现涉及合成和表征的高吞吐量实验。这种方法有望使MOF和COF中的发现更加重要,更容易实现(Lyu等,2020)。自1962年第一份报告使用葡萄糖氧化酶检测葡萄糖以来,电化学传感已被很好地接受为一种强大的工具,在各种领域中,需要高灵敏度,简单的操作,快速反应和低成本。电化学传感特别适合小型化,因此为制造灵活,一次性和廉价设备提供了多种施工优点(Amiri等,2018)。将新型元素引入MOF和COF为电化学传感带来了增强的范围,这有望促进其合成。