2026年, 第57卷, 第8期　刊出日期：2026-08-30

  

• 全选
  |

目录
• Select
  本期中英文目录、封面

  功能材料. 2026, 57(8): 0-0.

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
热点·关注
• Select
  碳点/碳纤维复合材料光催化降解染料废水

  邬晨曦, 童怀洲, 吴涛, 王婵

  功能材料. 2026, 57(8): 1-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.001

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  为解决印染废水污染及粉末光催化剂回收难题,开发一种易回收、高效的光催化复合材料。以植物油脂和罗丹明染料为前驱体制备碳点,并利用其独特的两亲性和自分散特性,通过简易浸渍法使其均匀负载于碳纤维上,构建碳点/碳纤维复合材料;采用多种表征手段分析材料形貌与结构,并通过染料降解实验评价其光催化性能。利用碳点自身的表面活性实现其在水相中的稳定分散及在碳纤维上的自发、均匀负载,无需添加任何分散剂或粘结剂。实验表明,该复合材料在可见光下对染料展现出优异且稳定的降解性能,归因于碳点良好的光催化活性、碳点与碳纤维之间的紧密界面接触、有效电荷传递以及宏观易回收特性。为开发高效、易回收的废水处理光催化材料提供了新思路。
• Select
  MXene基异质结材料制备及钠离子电池性能研究

  杨培宁, 魏玫玫, 金鑫, 张泓瑞, 石越, 李天晶

  功能材料. 2026, 57(8): 11-14. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.002

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  为解决可再生能源存储问题及钠离子电池体积膨胀、动力学缓慢的瓶颈,设计“MOFs衍生-硫化-硒化”分步策略,以Ti₃AlC₂制备MXene,经水热构筑MXene/MIL-100前驱体,再通过硫化、硒化制得MXene/Fe₃S₄@FeSe₂多异质结。该材料呈“空心管状花簇结构”,MXene保障结构稳定,Fe₃S₄/FeSe₂异质界面促电子转移。储钠性能测试显示,0.1 A/g时其比容量约450 mAh/g,2 A/g时仍达400 mAh/g且容量可复原,100次循环后容量保持率高、库伦效率稳定,为高性能钠离子电池电极材料开发提供新路径与理论实验支撑。
• Select
  Au/TiO₂纳米片复合结构的制备与光解水制氢性能研究

  张勇, 彭帮国, 周伟, 魏浩山, 何媛, 胡飞, 崔接武, 吴玉程

  功能材料. 2026, 57(8): 15-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.003

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  面对日益严峻的能源短缺与环境污染问题,开发清洁可持续的能源技术已成为当务之急。氢气凭借其高能量密度和零排放特性,被视为极具潜力的清洁能源载体。在众多制氢技术中,太阳能驱动的光催化分解水因其直接利用太阳能转化为化学能的优势,展现出广阔的应用前景。采用光沉积法与沉积-沉淀法制备了Au纳米粒子修饰的TiO₂纳米片复合光催化材料,深入探讨了不同制备策略对材料微观结构及光催化活性的影响规律。研究结果显示,沉积-沉淀法制备的TiO₂-0.1Au-DP样品展现出卓越的光催化产氢性能,其产氢速率达到1 325.9 μmol/(g·h),显著优于同等Au负载量的光沉积法样品,性能提升幅度达1.88倍。这一优异表现主要得益于该方法制备的Au纳米粒子具有更小的粒径和更均匀的分散度,有效构建了肖特基结,大幅提升了光生载流子的分离效率。时间分辨PL光谱分析证实,TiO₂-0.1Au-DP样品的载流子平均寿命为1.4888 ns,远高于TiO₂-0.1Au-PD样品的1.1438 ns。XPS表征进一步揭示了小尺寸Au粒子与TiO₂基体间存在特殊的电子相互作用。为高效光催化剂的理性设计提供了新思路。
• Select
  稀土Y对原位生成Ni₃Al析出相WC-Ni硬质合金组织与性能的影响

  刘金明, 赖兴, 李恩泽, 袁利豪, 刘伟涛, 吕健

  功能材料. 2026, 57(8): 24-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.004

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  为了研究稀土Y对WC-Ni-Ni₃Al硬质合金微观组织形貌、力学性能及抗氧化性能等的影响,采用粉末冶金方法在WC-Ni硬质合金中添加AlN,制备了系列不同含量稀土Y的WC-Ni-Ni₃Al硬质合金。结果表明:添加稀土Y后WC晶粒得到细化,异常长大WC晶粒减少。随着稀土Y含量的增加,合金平均晶粒度、维氏硬度都呈先上升后下降的趋势,硝酸钇的添加量为1.0%(质量分数)时,晶粒细化作用最显著,合金平均晶粒度为1.192 μm,硬度值达到最高977.75 kgf/mm²。XRD物相分析发现,通过添加AlN在硬质合金粘结相中原位生成了γ′- Ni₃Al有序析出相,稀土Y的添加能够促使Ni₃Al析出相沿〈100〉方向生长,且添加量越高,这种取向越发显著。稀土Y诱导Ni₃Al取向生长,促进致密的Al₂(WO₄)₃在更低温度下生成,有效阻碍合金的氧化进程,从而提升了硬质合金的抗氧化性能。
• Select
  长波红外非线性光学晶体PbIn₆Te₁₀的生长和缺陷研究

  杜宇航, 刘礼俊, 鄢震, 唐国洪, 汪驰, 黄柯鑫, 陈宝军, 黄巍, 何知宇

  功能材料. 2026, 57(8): 33-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.005

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  β锰型晶体-PbIn₆Te₁₀是中远红外非线性光学中性能优异的光学材料,能够实现8 μm以上激光的高效输出。然而,由于合成的PbIn₆Te₁₀多晶原料存在杂相和生长晶体红外残余吸收大等问题,使得高质量完整无开裂的晶体生长十分困难。本工作中,我们通过第一性原理计算和晶体生长实验研究了组分条件对PbIn₆Te₁₀晶体中本征缺陷和光学性能的影响。分析DFT计算结果发现,在PbTe-rich情况下,In_Pb缺陷和V_In缺陷具有更低的缺陷形成能,为生长晶体中的占优缺陷;而在In₂Te₃-rich情况下,In_Pb缺陷和V_Pb更易在生长晶体中形成。采用改进的布里奇曼法分别在PbTe-rich和In₂Te₃-rich条件下生长出PbIn₆Te₁₀晶体并进行退火,通过红外透过测试、EDS、XPS比较了它们之间的差异。结果表明,In₂Te₃-rich下生长的晶体具有更高的光学透过率,相对PbTe-rich下生长的晶体提高了约37%,且相对更符合化学计量比。XPS研究显示了在上述两种不同条件下会导致元素的化学价态存在差异。综上表明在In₂Te₃-rich组分条件下可以生长出光学质量良好的PbIn₆Te₁₀晶体。
综述·进展
• Select
  电催化硝酸根还原制氨的研究进展

  包维维, 周旭晖, 崔佳伟, 张军军

  功能材料. 2026, 57(8): 41-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.006

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  氨作为关键的工业原料与无碳氢载体,其传统合成主要依赖Haber-Bosch工艺,该过程需高温高压条件,能耗高且伴随大量温室气体排放,带来显著环境负担。电催化硝酸根还原(NO^-₃RR)制氨技术因其温和的反应条件受到广泛关注,不仅可在常温常压下实现绿色合成氨,还为硝酸盐污染治理提供了可持续路径。高性能电催化剂是提升NO^-₃RR效率的核心,直接决定氨合成路径的选择性与产率。系统综述了NO^-₃RR的反应机制及近年来电催化剂的设计策略,重点探讨了掺杂工程、空位调控、界面构建及单原子结构等关键手段在提升催化剂活性、选择性与稳定性方面的作用,并总结该领域当前面临的挑战与未来发展方向。综述旨在为硝酸盐还原研究提供新视角,推动高效合成氨电催化剂的开发,助力能源体系绿色转型。
• Select
  Cantor基高熵合金耐腐蚀性能的影响因素、机理与环境适应性研究进展

  李涛, 徐文燕, 郝英楠, 郑裕, 胡函玙, 王宇杰, 炊鹏飞, 张洋, 李江华, 景然

  功能材料. 2026, 57(8): 51-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.007

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  在航空航天、油气开采、石油化工、核电等高端装备制造领域,对高性能耐腐蚀合金材料的研发既是亟待突破的核心科学问题,也是支撑该领域技术升级的关键工程需求。高熵合金(High-Entropy Alloys,HEA)突破传统合金设计范式,依托其独特的多主元固溶体微观结构及局部化学环境无序特性,展现出潜在的优异耐腐蚀性能。系统综述了高熵合金耐腐蚀性能的核心影响因素与典型应用场景,梳理了近年来耐腐蚀高熵合金的先进设计策略与研究进展,并对其未来工程化应用前景及关键发展方向进行了展望。
• Select
  焦耳热法合成锂离子电池正极与负极材料研究进展

  宋江兰, 雷文, 张海军, 吕文中

  功能材料. 2026, 57(8): 65-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.008

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  锂离子电池因其高的能量密度和长的循环寿命而成为现代能源技术的关键,但传统的电极材料制备方法存在着能耗高、流程复杂及产物可控性差等问题。焦耳热法作为一种新型超快速加热技术,凭借其瞬时升降温、能量集中和非平衡反应等特性,为电极材料的结构调控与性能提升提供了新途径。系统综述了焦耳热法在锂离子电池正极材料(橄榄石型、层状结构及尖晶石型)和负极材料(碳基、硅基及其他金属化合物)合成中的最新研究进展,深入分析了其在诱导缺陷、构建异质结结构、增强界面稳定性和提升电化学性能等方面的作用机制,并展望了该方法在高效、节能及规模化制备高性能锂离子电池材料方面的未来发展方向。
• Select
  锌碘电池正极材料研究进展

  张钧壹, 温俊杰, 雷文, 张海军

  功能材料. 2026, 57(8): 78-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.009

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  锌碘电池因其具有大的理论容量、高的资源丰度及良好的安全稳定性,在大规模电网储能与柔性电子器件领域具有显著的应用前景。然而,锌碘电池的正极材料在循环过程中易发生多碘离子溶解与穿梭现象,导致活性物质的不可逆流失、锌负极的腐蚀及电池库仑效率的衰减;同时碘的本征导电性差,其固-液转化动力学迟缓,最终导致电池的倍率性能受限,严重阻碍了其产业化进程。基于此,从锌碘电池的电化学机制出发,系统综述了近年来该电池正极材料的研究进展,分析和讨论了提高其电化学性能的策略,以期为锌碘电池正极材料的设计和开发提供参考,最后总结了锌碘电池正极材料的不足以及该领域未来的发展方向。
研究·开发
• Select
  3D打印铬铁渣低碳水泥基材料的制备及力学性能研究

  杭美艳, 欧阳, 师海霞, 俞柯楠, 杨午杰, 张炀

  功能材料. 2026, 57(8): 90-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.010

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  在“双碳”的背景下利用工业固废制备3D打印铬铁渣低碳水泥基材料,通过单因素试验确定铬铁渣微粉和偏高岭土掺量范围,进一步利用响应面法研究它们对流动度、坍落度和抗压强度的影响,确定胶凝材料最优掺量,在此掺量下探究不同掺量铬铁渣砂对水泥基材料的影响,最后进行水泥基材料的打印并研究其力学性能。结果表明,通过响应面法建立的回归模型的相关系数R²分别为0.99、0.9923、0.9893,预测精度优异,胶凝材料最优掺量是铬铁渣渣微粉15%,偏高岭土12%。铬铁渣砂完全替代河砂时,水泥基材料具有良好挤出性与建造性。通过微观结构揭示因打印路径和打印时间的差异使界面水化反应不充分,形成薄弱层导致力学性能的各向异性。研究为铬铁渣在3D打印中的资源化利用提供了理论依据和实践路径。
• Select
  十四醇-十八烷相变微胶囊的制备与性能研究

  朱宇, 孙志高

  功能材料. 2026, 57(8): 102-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.011

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  采用原位聚合法,以三聚氰胺-脲醛树脂(MUF)为壁材,十四醇-十八烷(TD-OC)为芯材制备了TD-OC/MUF微胶囊。研究了乳化剂配比、芯壁比、pH值对微胶囊制备的影响,探究了TD-OC/MUF微胶囊制备的最佳条件。使用生物显微镜、扫描电镜(SEM)、导热系数测定仪、差示扫描量热仪(DSC)、红外光谱仪(FTIR)和热重分析仪(TG)等对微胶囊的形貌、导热性能、相变特性、化学组成、泄漏性和热稳定性进行表征。将制备的微胶囊掺入水泥砂浆制备成相变微胶囊墙板,研究其温度响应特性。使用导热系数测定仪、高低温箱对墙板的导热性能、温度延迟能力进行表征。实验结果表明,使用聚苯乙烯马来酸酐共聚物-十二烷基苯磺酸钠(SMA-SDBS)复配乳化剂(m_SMA∶m_SDBS=2∶1),在芯壁比为2.4∶1,pH值为4.7~5.0的条件下所制备的TD-OC/MUF微胶囊形貌良好,平均粒径为11.9 μm,其相变温度和相变潜热分别为23.75 ℃和174.3 J/g,微胶囊的导热系数为0.197 W/(m·K),400次冻/熔循环后微胶囊未发生泄露,仍具有较好的相变性能。热重测试表明微胶囊耐热性和稳定性良好,适用于建筑墙体。将微胶囊掺入水泥砂浆制成墙板,墙板的内外表面温度均有所下降,峰值温度下降,达到峰值温度的时间明显延长。随着微胶囊含量的增加,墙板表面温度下降幅度增大,峰值温度延迟时间增加。普通墙板以及含5%、10%和15%微胶囊的墙板导热系数分别为为 1.072、0.898、0.714和0.520 W/(m·K),微胶囊的添加降低了墙板的导热系数。
• Select
  ZrB₂/MXene复合材料的制备及在锂硫电池中的应用

  曾求宽, 冯嘉亮, 李争晖, 李运勇

  功能材料. 2026, 57(8): 112-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.012

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  锂硫电池因其高理论比容量、原材料丰富、成本低廉,受到各界广泛关注。然而,硫和硫化锂(Li₂S)的绝缘性、循环过程中的体积膨胀、多硫化锂(LiPSs)的穿梭效应和缓慢的多硫化锂转换动力学极大地限制了锂硫电池的实际应用。为了解决这些问题,采用复合材料是应对这些挑战的有效途径,这主要源于其多组分间的协同效应与可设计的材料架构。通过一步硼热法设计了一种二元亲硫ZrB₂/MXene复合结构,并将其作为硫正极宿主材料。B原子和Zr原子都可以和多硫化物的阴离子键合,金属硼化物的双亲硫性可以加速电子向硫原子转移,丰富催化活性位点。MXene的引入可以减轻金属硼化物的团聚,进一步增加活性催化位点,加速多硫化锂的转化。实验结果表明,ZrB₂/MXene复合材料电催化剂表先出了良好的多硫化锂转化能力,极大提高了催化效率。倍率测试下,S/ZrB₂/MXene电极0.1 C首圈放电比容量为1 395.9 (mA·h)/g,1 C下首圈实现801.6 (mA·h)/g的放电比容量,循环500圈后放电比容量为512.3 (mA·h)/g,每圈的衰减量为0.072%。研究可以为设计其他硼化物电催化剂提供参考思路。
• Select
  SAO型磷酸铝合成及其超低温再生吸附热变换性能

  吴扬飞, 许闽, 李勋锋, 陈林

  功能材料. 2026, 57(8): 118-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.013

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  在“双碳”目标引领全球能源结构转型的背景下,吸附式热变换技术直击“低品位热能闲置”与“高品位能源消耗”的核心矛盾,对在供冷供热领域内实现“双碳”目标起到了至关重要的作用。但当前吸附式热变换采用的吸附剂存在驱动温度高以及性能不足的问题。研究通过优化模板剂用量,开发了一种SAO型磷酸铝晶体合成路径,并系统评估了其吸附性能。结果表明,该材料具备优异的超低温驱动特性:在制冷模式下,于冷凝温度30 ℃、蒸发温度5 ℃的严苛工况中,仅需63 ℃的再生温度即可实现性能系数COP_c,max=0.78;在热泵模式下,80 ℃驱动时可达到COP_h,max=1.80,在储热模式(T_ev=10 ℃,T_con=30 ℃,T_des=77 ℃)下,储热密度可达1 067 kJ/kg。研究为高效吸附式热变换系统的材料设计提供了新策略,具有良好的节能与应用潜力。
• Select
  赤铁矿形貌调控及其限域亚铁活化过氧乙酸

  蒋婷玉, 于华莉, 付金林, 秦永哲, 郭海燕, 王连峰

  功能材料. 2026, 57(8): 125-133. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.014

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  研究通过水热法制备不同形貌赤铁矿(HNPs_x,x为乙醇/水体积比,x=9∶1、5∶5和1∶9),并将其应用于限域Fe(Ⅱ)活化过氧乙酸(PAA)降解罗丹明B (RhB)。较HNPs_5∶5和HNPs_1∶9相比,HNPs_9∶1展现出较好的限域Fe(Ⅱ)能力和催化性能,在5 min内对RhB (25 mg/L)的降解率可达95.7%。淬灭实验表明,HNPs_9∶1/Fe(Ⅱ)/PAA体系中主要的活性物种为·OH、Fe(Ⅳ)及R-O·。其中,·OH对RhB降解的贡献最大,约占45.9%。相比于HNPs_5∶5和HNPs_1∶9,HNPs_9∶1具有更高的(001)晶面暴露比,这更有利于限域Fe(Ⅱ)促进其活化PAA降解污染物。研究为设计具有表面约束效应的高效催化剂提供理论依据,进一步阐明了在晶面效应下赤铁矿催化剂在高级氧化过程中的机制。
• Select
  二维MOF衍生Co基催化剂活化过硫酸盐降解吡虫啉的研究

  袁宇康, 张庆, 成欢, 汤子建, 李溪, 于鹏

  功能材料. 2026, 57(8): 134-140. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.015

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  吡虫啉作为新烟碱类农药的代表,因其广泛使用、环境持久性及对非靶标生物的毒性,引起生态和健康方面的广泛关注。过一硫酸盐高级氧化技术因能够高活性自由基(^·OH和SO^·-₄)被视为降解此类结构稳定农药污染物的有效手段。研究以二维ZIF-67为前驱体制备了碳基Co₃O₄催化剂,系统研究了PMS浓度,催化剂投加量、pH等对其活化PMS降解吡虫啉的性能影响。研究结果表明,以Co/二甲基咪唑比例为2:1制备得到的衍生催化剂ZDCO-2实现了高效的PMS活化效果,在15 min内对10 mg/L IMI的降解效率能达到96.04%,且在pH 7-11内能够高效降解IMI,通过淬灭实验确定SO^·-₄和¹O₂是反应中的主要活性物种。研究为降解新烟碱类农药废水领域提供了一种可持续高效的催化剂。
• Select
  炭黑与葡萄糖还原法制备Ti₄O₇及光学性能研究

  郎华博, 王杰, 高化仙, 王广瑞, 蒋显全

  功能材料. 2026, 57(8): 141-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.016

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  随着全球对清洁能源和环境污染治理的迫切需求,开发高效、稳定且低成本的功能材料成为关键。Ti₄O₇属于亚氧化钛的一种,其优异的催化性能和电导率等使其在光催化、新能源电池等多个领域受到关注。本研究分别以炭黑和葡萄糖作为碳源,以二氧化钛粉末作为钛源,通过调节反应温度、保温时间和配料比等工艺参数,制备Ti₄O₇粉末。基于X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见近红外分光光度计(UV-VIS-NIR)、荧光分光光度计(SPF)等对所制备的Ti₄O₇粉末的物相、微观形貌和光学性能进行表征,并研究了其对亚甲基蓝的可见光催化降解。结果表明,两种方法均可制备出单相且尺寸均匀的Ti₄O₇粉末,颗粒粒径约为1~2 μm;在可见光下对亚甲基蓝的光降解效果分别可达到92.1%和95.15%,均高于TiO₂。这表明通过葡萄糖还原TiO₂制备Ti₄O₇粉末,不仅从原料上更具备环境友好性,且性能更加优异。
• Select
  钢渣-赤泥基发泡陶瓷的制备及其性能研究

  李镒成, 刘应寿, 陈友梅, 谢江涛, 储智尧, 薛安, 陈璐, 王华, 黎阳

  功能材料. 2026, 57(8): 149-155. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.017

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  我国作为冶金大国,钢渣与赤泥资源化利用率低、堆存风险高,对生态环境构成了严重威胁。以钢渣为主原料,搭配霞长石与白泥,以赤泥(RM)与石英砂(QS)作为添加料,以碳化硅(SiC)为发泡剂,经混料、压制成型及高温发泡等工艺,制备钢渣-赤泥基发泡陶瓷(S-R/FC),以期实现钢渣与RM协同利用的目标,研究了原料物相及SiC、RM和QS添加量对S-R/FC性能影响。结果表明,RM和QS含量均为10%的RS-1-1组的发泡成效较理想。此组中,随SiC含量增加,S-R/FC体积膨胀率和孔隙率先增大后减小,体积密度先减小后增大;SiC含量为1%时,S-R/FC性能最优,体积膨胀率为173.70%、体积密度为1.66 g/cm³、孔隙率为52.52%、抗折强度达15.94 MPa,有望为钢渣与RM的协同综合利用提供有效途径。
• Select
  基于数值模拟的PVDF管式膜应力分布与爆破压力分析

  田政, 赵涵, 俞永江, 李坤

  功能材料. 2026, 57(8): 156-161. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.018

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  在水处理系统运行中,超滤膜的结构稳定性是保障系统连续、高效、安全服役的核心前提。为系统性揭示PVDF管式超滤膜的力学行为并量化其爆破压力,研究通过准静态拉伸试验获取材料本构参数,通过反演方法得到材料参数,并结合有限元数值模拟方法,系统分析了不同渗透压力下膜结构的应力分布与变形特征,定量化阐释了膜片厚度对爆破压力的影响规律。结果表明,PVDF膜材料呈现显著的非线性粘弹性力学行为,其实测抗拉强度为88.1MPa,断裂应变为0.36;在内部渗透压作用下,管式膜的最大应力集中于几何中心区域,且应力水平随渗透压增大而显著升高。当膜片厚度从0.05 mm增至0.5 mm时,其爆破压力由0.49 MPa升高至1.88 MPa。膜厚增加提升了抵抗内部压力的有效承载面积,导致相同压力下膜内应力降低,从而提高爆破压力。研究可为管式超滤膜的结构优化设计、服役安全阈值设定及工程稳定运行提供技术支持。
• Select
  晶体硅中深浅能级掺杂电子结构差异的第一性原理研究

  张洪嘉, 蔡宏政, 卢建光, 张晨光, 张立峰, 李亚琼

  功能材料. 2026, 57(8): 162-167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.019

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  为探究晶体硅中浅能级与深能级掺杂的电子结构差异,研究基于密度泛函理论的第一性原理计算,对B、P和Se 3种典型掺杂元素在硅中的缺陷结构、能带特征、态密度及电荷转变能级进行了系统研究。通过构建Si(2×2×2)超胞模型并采用替位掺杂方式,建立了Si₆₃B、Si₆₃P和Si₆₃Se模型,并对其进行结构优化与电子结构计算。结果表明,B和P掺杂后体系整体能带结构与本征Si基本一致,杂质能级分别靠近价带顶和导带底,费米能级分别向价带和导带方向移动,表现出典型的浅受主和浅施主特征;而Se掺杂在禁带中部引入局域化杂质态,在总态密度和分波态密度中均表现为明显的禁带内峰值,呈现深能级缺陷特征。缺陷形成能分析得到的电荷转变能级进一步表明,B和P掺杂体系的电荷转变能级分布在带边附近,具有较低的电离能;相比之下,Se掺杂体系的转变能级位于禁带中部区域,电离能明显增大。研究结果有助于从电子结构层面理解晶体硅中深、浅能级杂质的本质差异,并为半导体掺杂调控提供理论参考。
• Select
  CeO₂-Ga₂O₃共掺杂制备高密度氧化铟锡靶材及其电性能研究

  覃洪斌, 陈永华, 董玲, 龙神峰, 徐华蕊, 黄誓成, 朱归胜

  功能材料. 2026, 57(8): 168-174. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.020

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  为实现高密度和低电阻率氧化铟锡(ITO)靶材的制备,采用CeO₂-Ga₂O₃共掺杂的方式调控ITO靶材成分,并对靶材烧结温度和保温时间进行优化。在烧结温度为1 450 ℃,保温时间为6 h的条件下,掺杂0.25%CeO₂~0.75%(质量分数)Ga₂O₃的靶材获得了99.88%的相对密度,电阻率为2.4×10^-4 Ω·cm,并且在1 350~1 550 ℃区间内,靶材具有相对低并且稳定的电阻率。实验结果证明,Ga₂O₃的引入促进了晶界扩散过程,显著提升了ITO的烧结活性,降低了成瓷温度,CeO₂的引入则提供了更多的自由电子,降低了电阻率。CeO₂-Ga₂O₃共掺杂ITO靶材的电阻率成功稳定在2.4~2.6×10^-4 Ω·cm的低水平,同时获得了更高的相对密度。
工艺·技术
• Select
  聚羧酸减水剂-缓凝组分对煤矸石混凝土的协同调控

  景宏君, 崔源泉, 单俊伟, 高萌, 许蕾, 张衡飞, 陈少杰

  功能材料. 2026, 57(8): 175-185. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.021

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  针对全煤矸石粗骨料混凝土因骨料高吸水率、高含泥量导致的各项性能差的问题,根据化学补偿机制,研究了聚羧酸高效减水剂(polycarboxylate superplasticizer,PCE)与葡萄糖酸钠(Sodium gluconate,SG)、三聚磷酸钠(sodium tripolyphosphate,ST)及木质素磺酸钠(Sodium lignosulfonate,SL)3种缓凝组分复配对全煤矸石粗骨料混凝土性能调控规律和协同效应。通过单因素试验确定了PCE最优掺量为1.0%(胶凝材料质量比),在此基础上通过梯度掺量(0.05%~0.2%)试验分析缓凝组分复配效应;通过塌落度、扩展度、抗压强度等宏观测试,以及核磁共振孔隙结构分析和X射线衍射物相分析等微观表征,揭示复配体系的协同补偿机理。结果表明,适宜的缓凝组分引入构建了时间—结构双重补偿机制,在时间维度上延缓早期水化,改善工作性能损失,0.15%SG的60 min砂浆流动度损失率仅为2.1%。在结构维度上通过不同作用机理调控水化进程,优化孔隙结构,提升力学性能。微观测试表明SG复配体系可以显著提高胶凝孔比例,降低有害孔含量,形成致密的微观结构。PCE与3种缓凝组分复配均能改善性能,效果排序为SG＞ST＞SL,并存在最佳掺量0.15%,其中SG通过精准调控水化动力学,掺量效应实现了最佳补偿效果,ST通过优异的分散性能提供了良好的初始工作性,SL因竞争吸附和引气效应限制了补偿效能。复配协同大幅度提升了全煤矸石粗骨料混凝土的各项性能,使得其能更广泛的应用于各项工程建造之中。
• Select
  硼掺杂碳负载镍基催化剂制备及其氧还原性能研究

  黄媚佳, 张瑞权, 谢尚诺, 姚振华

  功能材料. 2026, 57(8): 186-190. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.022

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  氧还原反应(ORR)是质子交换膜燃料电池(PEMFCs)、金属-空气电池等先进能源转换装置的核心阴极反应,但其动力学速率缓慢的本征特性,以及现有商用催化剂(如铂基催化剂)因资源稀缺导致的高成本问题,严重制约了这类能源装置的规模化应用与产业化进程。为突破上述瓶颈,采用简便可控的合成方法制备了硼(B)掺杂碳负载镍基(Ni/B-C)催化剂,并系统研究其ORR催化性能。电化学测试结果表明,所制备的Ni/B-C催化剂展现出优异的ORR活性,其电催化性能与商用Pt/C催化剂的催化性能相当。该研究为开发低成本、高性能的非贵金属ORR催化剂提供了可行思路,对推动PEMFCs及金属-空气电池等能源转换装置的低成本化发展提供重要参考。
• Select
  真空热处理对多弧离子镀CrAlN涂层物相结构与力学性能的影响

  刘金明, 李恩泽, 袁利豪, 赖兴, 刘伟涛, 吕健, 王友群

  功能材料. 2026, 57(8): 191-199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.023

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  为系统研究温度对CrAlN涂层结构与性能的影响,采用多弧离子镀技术制备CrAlN涂层,并在800、900、1 000及1 100 ℃下进行2 h的真空热处理。利用XRD、SEM-EDS、显微维氏硬度计、声发射自动划痕仪及摩擦磨损试验机等,对沉积态和热处理后涂层的物相结构、力学及摩擦学性能进行了表征分析。结果表明:随着温度升高,涂层的硬度、结合强度等性能呈现下降趋势,但在900 ℃时由于h-Cr2N、w-AlN析出相的产生,导致涂层的硬度(1 852 HV)和结合强度(57.6 N)出现短暂地回升;当温度≤900 ℃时,涂层随热处理温度升高摩擦系数逐渐降低且都较为稳定,表现出较好的耐摩擦性能,当温度≥1 000 ℃时涂层的磨损量陡然升高,涂层对基体的保护作用基本消失。在实际应用时,应将CrAlN涂层的应用温度控制在900 ℃或更低水平,以实现CrAlN涂层性能的稳定发挥以及对刀具的长效保护,避免涂层保护功能过早失效。
• Select
  甲酸钙对铁铝酸盐水泥基灌浆材料物理力学性能的影响

  方新羽, 梅军鹏, 戴俊杰, 张明杰, 杨士林

  功能材料. 2026, 57(8): 200-206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.024

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  研究了甲酸钙(CF)对铁铝酸盐水泥(FAC)基灌浆材料流动度、凝结时间、抗压强度、干燥收缩、质量损失、电阻率等物理力学性能的影响,并借助XRD和SEM对其水化特性进行了分析。结果表明:低CF掺量(0.3%)可改善FAC浆体初始流动度,30 min流动度、凝结时间、初始电阻率及24 h电阻率随CF掺量增加而减小;CF的掺入可有效提升FAC浆体28 d龄期内的抗压强度,在0.3%~1.2%掺量范围内,6 h抗压强度最高提升50.3%,28 d最高提升11.7%;当CF掺量为0.3%时,FAC浆体干燥收缩和质量损失与基准样相当,继续增加掺量,二者均显著增大。微观测试表明,CF提升了钙矾石的生成量和生成速率,水化6 h时其促进作用与CF掺量呈正相关,而28 d时0.3%掺量下对水化促进最明显。
• Select
  La₂O₃-C催化剂对Mg基储氢合金动力学的改性研究

  赵梦晨, 林金保, 杨雪霞, 王向宇, 郭禹璠

  功能材料. 2026, 57(8): 207-211. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.025

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  研究采用化学碳化法成功合成了La₂O₃-C复合催化剂。同时,也对其缺陷水平、孔隙分布和比表面积进行了表征。此外,还通过机械球磨合成了Mg₉₆La₄+5.0%(质量分数)La₂O₃-C复合材料,并通过XRD、TEM、PCT等表征了La₂O₃-C对Mg-La合金微观结构、储氢动力学的影响。结果表明,La₂O₃-C的存在改善了脱氢/吸氢动力学。添加La₂O₃-C的镁基合金比不添加的合金吸放氢动力学更优越。其中,氢化后生产的LaH₃为纳米颗粒。在340 ℃下,添加La₂O₃-C的复合合金5 min内氢吸收量是3.9%,同样的时间内氢释放量是3.0%,且将氢解吸活化能降至100.3 kJ/mol。复合材料的优异性能主要归因于复合催化剂中碳和稀土氧化物之间的共催化作用。
• Select
  基于原子尺度模拟的液态Al-Ni-La合金混合体积预测

  黄昊, 潘少鹏, 牛晓峰

  功能材料. 2026, 57(8): 212-220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.026

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  采用分子动力学模拟结合亚正规溶体模型,研究了La-Al、Ni-Al、La-Ni 3种二元合金及Al-Ni-La三元合金体系的高温体积性质。对于二元合金,通过引入随温度变化的拟合参数,并采用二次函数形式描述其温度依赖关系,成功实现了由高温数据向低温体积性质的外推。计算结果与实验值吻合良好,验证了模型的可靠性和外推能力。对于Al-Ni-La三元合金,在简单叠加二元合金混合体积的基础上,进一步引入含三元交互作用项的扩展Redlich-Kister-Muggianu(RKM)模型。结果表明,该模型能有效减小预测误差,尤其在三元交互作用较强时优势明显。研究获得的温度依赖体积参数及三元交互作用参数,可为高温Al-Ni-La基合金的成分设计、热膨胀行为调控及工程应用提供重要的理论指导和数据支撑。
• Select
  掺杂钨酸铋的氧化还原性能的第一性原理计算

  袁斌霞, 汪立, 侯笑飞, 钱红, 朱瑞

  功能材料. 2026, 57(8): 221-228. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.027

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  基于第一性原理计算,针对层状钨酸铋Bi₂WO₆构建了6种La/Mo掺杂构型,通过调控掺杂元素的空间位置及其与反应位点的关系,评估其对氧还原反应性能的影响。采用结构弛豫、形成能与电子结构分析,并在计算氢电极框架下建立反应自由能台阶图以比较不同构型的反应驱动力。结果表明,掺杂位点与构型会同时影响材料的形成能、电子结构特征以及氧还原关键步骤;La掺杂更有利于稳定晶体结构的形成,Mo的近邻调控有助于降低理论过电势,而La-Mo共掺可在氧分子吸附与后续转化之间呈现更均衡的趋势。该研究为Bi₂WO₆基非贵金属阴极催化剂的位点工程与掺杂策略设计提供理论依据。
• Select
  氮掺杂与碳包覆的协同调控优化蔗糖基硬碳储钠性能

  卢思威, 李智标, 袁雯意, 孙志鹏

  功能材料. 2026, 57(8): 229-236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.08.028

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  针对钠离子电池蔗糖基硬碳负极首周库伦效率低、倍率性能差等问题,提出一种氮掺杂和碳包覆协同改性方法。以蔗糖为碳源、L-赖氨酸为氮源,通过水热法制备氮掺杂前驱体,再与聚乙烯醇(PVA)复合,经高温碳化成功制备出氮掺杂-碳包覆的蔗糖基硬碳材料(SC@NHC)。结构表征表明,SC@NHC的层间距扩大至0.400 nm,并引入吡啶氮和吡咯氮提供更多储钠活性位点;其表面缺陷减少,比表面积降至101.7 cm²/g,有利于减少副反应提升首效;同时材料获得更多适于储钠的微孔结构。电化学测试结果显示,SC@NHC具有优异的综合性能:在0.1 A/g的电流密度下可逆比容量达到319.6 mA·h/g,首效高达88%,在5 A/g的高倍率充放电条件下仍能稳定提供127.8 mA·h/g的有效比容量,并具有良好的循环稳定性。动力学分析证实,SC@NHC的储钠机制为电容与扩散混合控制,且电容贡献随扫速增加显著上升,电荷转移阻抗降低且钠离子扩散系数大幅提升,共同解释了其优异的倍率性能。以SC@NHC为负极、氟磷酸钒钠(Na₃V₂(PO₄)₂F₃)为正极组装的全电池体系,在充放电过程中具有良好的倍率性能和循环稳定性。研究为硬碳材料的设计与改性提供了关键的新思路。