2025年, 第56卷, 第10期　刊出日期：2025-10-30

  

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  本期中英文目录、封面

  功能材料. 2025, 56(10): 0-0.

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  聚乙烯醇缩丁醛分子量对MLCC配料流延参数的影响

  朱东萍, 王新, 汪宏显, 侯少星, 王晓慧

  功能材料. 2025, 56(10): 10001-10008. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.001

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  聚乙烯醇缩丁醛(PVB)因其与其他有机添加剂有好的相容性、强的尺寸稳定性、高的抗拉强度,被广泛应用于片式多层陶瓷电容器(MLCC)的陶瓷浆料配制中。研究了3种不同分子量的PVB对黏合剂及陶瓷浆料黏度、对黏合剂薄片及陶瓷膜片强度、对陶瓷浆料分散性、对陶瓷膜片微观形貌及对MLCC电性能的影响。实验表明,当PVB分子量从53 000、95 000增加到110 000时,黏合剂黏度分别增加37.70%和150.00%;瓷浆黏度分别增加43.97%和69.85%;陶瓷膜片的拉伸强度分别增加26.38%和52.08%;并对黏度和拉伸强度变化的机理进行了深入分析。PVB分子量为95 000时,获得了平整致密的陶瓷膜片,制备的MLCC电性能优异。当PVB分子量增到110 000时,由于黏合剂黏度过大,增加了配料的难度。因此,流延约20 μm厚度的膜片,使用95 000的分子量类型较为合理。
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  含异喹啉基团的低温固化聚酰亚胺的制备与性能研究

  潘浩楠, 杜啟源, 袁慧波, 王柏霖, 卢治宇, 谭婉怡, 闵永刚

  功能材料. 2025, 56(10): 10009-10016. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.002

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  低温固化聚酰亚胺(LPI)由于其较低的固化温度,在微电子领域日益受到关注。其中,引入固化促进剂是降低PI固化温度的有效方法。向主链中引入固化促进单元可赋予PI较高的尺寸热稳定性,同时促进单元也受到聚合物链间的空间位阻效应,可能影响聚酰胺酸(PAA)的亚胺化效率。通过制备含异喹啉结构的单体,将碱性基团固定在分子链内部,从而获得了具有高尺寸热稳定性的LPI。与参考PI(ODA-PMDA)相比,异喹啉基PI可在200 ℃的低固化温度下达到较高的亚胺化程度。异喹啉作为有机碱的碱性较强,在催化相邻的聚酰胺酸链时受到的空间位阻效应较小,具有较强的催化活性。此外,异喹啉基分子链可与相邻分子链形成分子间氢键,进而形成更规整的聚合物链结构。在50~200 ℃范围内,热膨胀系数(CTE)低至(14.1~15.8)×10^-6/K。
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  基于缩醛分子稀释剂的新型钠离子电池阻燃电解液

  周浩然, 高彦峰, 刘宇

  功能材料. 2025, 56(10): 10017-10024. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.003

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  研究了一种新型阻燃钠离子电解液及其界面稳定化机理,将乙缩醛二甲醇(dimethyl acetal,DA)引入常规的阻燃电解液(trimethyl phosphate,TMP)体系中,在维持原有电解液阻燃特性同时,减弱了TMP对于硬碳负极材料的循环性能的不利影响。对比电化学性能发现,对于未添加DA的电解质(ETP),添加DA的电解质(EDT)对电池的电化学性能提升明显。通过多尺度表征及电化学技术测试手段,分析了使用EDT和ETP电解质的硬碳半电池和全电池的电化学性能以及硬碳电极循环后固态电解质界面(solid electrolyte interface,SEI)膜的成分与结构,结果表明,使用EDT电解质的硬碳半电池在0.2 C(1 C=300 mA/g)倍率下循环150圈后仍有300 mAh/g的放电比容量,且循环性能明显优于采用ETP电解质的电池。此外,使用EDT电解质的HC‖NVP全电池在20 mA/g电流密度下以100 mAh/g (基于NVP正极)的放电比容量循环100圈无衰减,在100 mA/g的电流密度下循环500圈容量保持率超过80%,证明EDT电解质在改善高安全硬碳基钠离子电池性能的有效性。研究设计的新型阻燃电解质有助于推动有机钠离子电池的发展和应用。
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  酸碱环境对草酸配位沉淀制备8YSZ粉体的影响

  周金龙, 吴可荆, 鲁厚芳, 胡强

  功能材料. 2025, 56(10): 10025-10031. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.004

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  氧化钇稳定氧化锆(YSZ)材料因其良好的机械性能、热稳定性和高温下具有较高的氧离子导率而广泛用于固体氧化物电池(SOCs)。通过草酸配位实现Zr⁴⁺和Y³⁺共同沉淀,探究了酸碱环境对草酸盐配位沉淀制备8YSZ粉体的影响。详细讨论了酸碱环境下草酸盐前驱体的形成机理。结果表明,在中性条件下制备的8YSZ粉体烧结得到晶粒小、活化能低的电解质片;碱性条件则使粉体烧结的电解质片具有晶粒大、氧空位多的特征;酸性条件则不利于粉体烧结和四方/立方相氧化锆的形成。通过酸碱环境的调控,可以显著提高YSZ粉体的烧结和电化学性能。
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  新型Co²⁺比色探针CDAH的制备与性能研究

  杨世立, 徐培培, 光善仪, 徐洪耀

  功能材料. 2025, 56(10): 10032-10038. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.005

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  以香豆素衍生物为荧光基团,并以水杨酰肼为配体的席夫碱反应设计并制备了一种功能性比色探针(CDAH)。该探针在DMSO与水溶液中(v/v, 9/1)能够特异性地识别Co²⁺,并与Co²⁺结合形成配位化合物,溶液颜色由淡绿色变为黄色。实验结果表明,向探针溶液中加入Co²⁺后,配合物的紫外-可见吸收波长从在380 nm处呈现特异性减弱,在431 nm处吸收增强。同时该探针对其他金属离子无明显响应,证明它有较好的专一性和抗干扰能力。此外,探针CDAH具有高灵敏性,其检出限为1.04×10^-6 mol/L,准确度高,Job-Plot曲线、核磁滴定、质谱实验以及模拟理论计算证实了探针与Co²⁺以1∶1形成配位化合物。同时探针也能应用于水环境检测,灵敏度好,准确性高,便携试纸实验表明探针CDAH试纸能裸眼识别Co²⁺。
综述∙进展
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  压电尼龙的研究进展

  马小鹏, 郑毅, 侯春曰, 汪晓东

  功能材料. 2025, 56(10): 10039-10050. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.006

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  压电尼龙材料具有优异的柔韧性、机械稳定性能和高温稳定性,其在换能器、传感器、能量收集装置等多个领域具有广阔的应用前景。然而,尼龙材料压电系数相对较低,且其压电机理尚不明确,这限制了其大规模应用。目前有很多方法来调控尼龙的压电系数,进而阐明尼龙的压电机理。首先分析了压电尼龙的机理,接着归纳了不同类型的调控压电尼龙结构和性能的方法,其中静电纺丝方法研究比较广泛。最后,总结了压电尼龙材料的应用领域,并对其未来研究方向进行了展望。
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  相变传热强化研究进展

  达金龙, 温建军

  功能材料. 2025, 56(10): 10051-10062. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.007

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  相变蓄热是通过可逆的状态变化来进行热量的积累与释放,高、低温介质与相变材料之间的传热效率是影响其蓄热效果的关键因素之一。相变材料在其相变温度范围内具有良好的温控能力和较高的能量储存密度,但普遍面临导热能力不足的挑战,因此需要通过传热强化技术进行优化。基于相变材料类型和特性及其传热机理,介绍了诸如翅片、热管、纳米颗粒及多孔材料等几种单一的传热强化技术,同时也分析了热管与翅片、热管与多孔材料、以及翅片与纳米颗粒、翅片与多孔材料、纳米颗粒与多孔材料的组合传热强化技术,以及梯级传热强化和对流传热强化的研究现状,分析了这些传热强化方法在提升蓄热性能方面的独特优势。最终对相变传热强化技术的局限性进行了总结,并展望了其未来的应用潜力,强调需结合理论与实践,力求优化相变蓄热系统在热力学性能及经济效益方面的表现。
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  超黑材料的设计与应用研究进展

  张天赐, 赵伟伟, 刘小青

  功能材料. 2025, 56(10): 10063-10070. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.008

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  吸光率大于97%的材料通常被称为超黑材料。由于优异的吸光性能,超黑材料在精密光学、太阳能收集、红外热探测以及军事伪装等领域展现出广泛的应用前景。除了本征黑属性以外,超黑材料还都具有精细设计的表面微观结构,以达到超黑水平,这二者是超黑材料必不可少的部分。将目前超黑领域中不同的材料分为金属基超黑、生物质基超黑、碳基超黑和聚合物基超黑。着重阐述了这四类超黑的制备方法、结构设计及性能表征,并对其优缺点分别进行了总结分析。最后对超黑材料的实际应用和未来发展进行了展望。
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  过渡金属钼酸盐电催化剂研究进展

  谯冠宇, 贾紫怡, 范焱杰, 包维维, 韩婕, 蒋鹏, 艾桃桃

  功能材料. 2025, 56(10): 10071-10083. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.009

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  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。
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  黑色光热涂层的研究进展

  秦自周, 杨雨萌, 张光前, 张洋, 朱本峰, 刘娇, 郭伟荣, 卫国英

  功能材料. 2025, 56(10): 10084-10099. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.010

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  在经济与技术的飞速发展下,对涂层的要求越来越高,具有较高吸收率与发射率的黑色涂层在航空航天、精密设备等方面发挥着重要的作用。综述了常见黑色涂层的种类和制备方法的优缺点。黑色涂层包括金属复合涂层和碳纳米管复合涂层两大类,碳纳米管复合涂层具有优异的吸光能力,但耐磨性较差,相较而言,金属复合涂层综合性能更好,应用场景更为广泛。制备金属复合涂层的方法有:电沉积法、化学沉积法、喷涂法、微弧氧化法,其中电沉积法可以通过控制工艺参数来对涂层的结构进行调控,从而改善涂层的性能,且电沉积法工艺简单、无污染,是一种优异的制备方法。黑色涂层最基本的性能是光的高吸收率和热辐射性能,就目前来看,涂层的性能已不能满足日益增长的应用需求,是目前的研究瓶颈。影响涂层性能的因素主要有工艺参数、电解液组成和涂层结构,文章综述了常用的黑色涂层、涂层制备方法和影响涂层性能的因素,以提高涂层的综合性能。最后,提出了黑色涂层未来的发展方向,包括不断提高的吸收率与发射率及涂层的耐久性,不断扩大涂层的应用场景。
研究∙开发
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  Pr₂TeSiO₄的电子结构、光学和力学性能的第一性原理研究

  张国浩, 胡朝浩, 王殿辉, 钟燕

  功能材料. 2025, 56(10): 10100-10105. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.011

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  研究采用第一性原理方法计算了正交Pr₂TeSiO₄的晶体结构、电子、光学特性和力学性质。利用HSE杂化泛函精准预测了Pr₂TeSiO₄的带隙为2.78 eV,是一种直接带隙材料,其具备在光催化领域应用的潜力。计算的光学性质表明Pr₂TeSiO₄在可见光区域表现出高折射率和强的光吸收能力,以及其沿不同晶向的各向异性光学性能。此外,计算的弹性常数表明Pr₂TeSiO₄在力学性能方面有很强的稳定性,并进一步验证了Pr₂TeSiO₄在不同方向上显现出的各向异性。研究为该材料的进一步开发和应用提供了重要的理论依据和科学指导。
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  Mo替代Si调控FeSiBCCu纳米晶合金晶化行为以及软磁性能

  陈子成, 朱乾科, 陈哲, 康树杰, 张克维

  功能材料. 2025, 56(10): 10106-10114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.012

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  电磁器件的节能和小型化要求软磁材料具有优异的性能。然而,开发低损耗的非晶/纳米晶软磁材料仍然具有挑战性。研究了Mo替换Si对Fe₈₀Si_4-xB₁₄C₁Cu₁Mo_x(x=0%,0.3%,0.6%,0.9%,1.2%)带材非晶形成能力(GFA)、退火窗口以及软磁性能的影响。结果表明,随着Mo元素含量的增加,带材的GFA先降低后升高。从热力学角度分析,随着Mo的添加量从0增加到0.9%,退火窗口ΔT_x(=T_x2-T_x1)从93.3 ℃增加到119.6 ℃,拓宽了28%。晶粒长大激活能E_p1从383±26 kJ/mol增加到(423±36)kJ/mol,表明原子扩散受到了抑制,从而细化了晶粒尺寸。Fe₈₀Si_3.1B₁₄C₁Cu₁Mo_0.9带材在445 ℃退火3min后具有良好的综合软磁性能,矫顽力H_c为3.2 A/m,有效磁导率μ_e为12 900,饱和磁感应强度B_s为1.67 T。Mo添加后,带材的平均晶粒尺寸的减小(从32.3 nm到20.8 nm)以及磁畴结构的平滑性是带材获得优异的软磁性能的原因所在。研究开发的Fe₈₀Si_3.1B₁₄C₁Cu₁Mo_0.9带材为高性能软磁应用提供了一个很有前景的候选材料。
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  PEN/Al₂O₃柔性阻隔膜的制备及其性能研究

  孙小杰, 陈兰兰, 封伟

  功能材料. 2025, 56(10): 10115-10120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.013

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  以PEN为柔性基底材料,分别利用热原子层沉积(T-ALD)和等离子体增强原子层沉积(PEALD)制备氧化铝(Al₂O₃)薄膜。通过对比发现,当沉积温度为80 ℃时,PEALD制备的Al₂O₃薄膜O和Al元素比更接近标准值,薄膜纯度更高;薄膜厚度不均匀性更低,仅为1.43%,说明此条件下利用PEALD技术成膜质量更好。另外,利用PEALD技术分别在80 ℃、100 ℃和120 ℃条件下镀膜,结果表明:当温度提高至120 ℃时,沉积循环数为300 cycles的Al₂O₃薄膜表面粗糙度最低,为0.48 nm,薄膜的密度逐渐增大至2.97 g/cm³,且水蒸气透过率最低,为1.955×10^-3 g/m²/day。
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  碳纳米管负载钌基高效电催化剂的构建及其在碱性介质中氢氧化性能研究

  金君, 郑嘉悦, 王树雄, 杜子富, 刘娟娟, 方思涛, 李楠, 达范, 简选

  功能材料. 2025, 56(10): 10121-10128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.014

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  氢气(H₂)作为一种清洁的能源载体,被认为是下一代能源的候选者。氢氧燃料电池将氢气(H₂)和氧气(O₂)化学能转化为电能的装置,其中贵金属Pt由于其良好的催化性能被认为是最优的电极材料,但是它们稀缺的资源、昂贵的价格(963.58 美元/盎司)直接限制了其大规模实际应用。基于此,通过水热法将钌(Ru)负载在碳纳米管(carbon nanotube, CNT)上,成功地制备出Ru-CNT催化剂。首先,通过透射电子显微镜和X射线光电子能谱分别对该催化剂的表面形貌和元素价态结构进行表征,然后在0.1 M KOH电解液中进行电催化氢氧化性能的详细探究研究。电化学测试数据表明,Ru-CNT催化剂的氢氧化反应(hydrogen oxidation reaction, HOR)性能比商业20%Pt/C催化剂更优:在过电位50 mV下,Ru-CNT催化剂的动力学电流密度可达14.49 mA/cm² (商业20%Pt/C是5.05 mA/cm²),表观交换电流密度是1.59 mA/cm² (商业20%Pt/C是1.34 mA/cm²),且经过12 000 s稳定性测试后,仍然保持较高的催化活性。
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  氢气析出对电沉积铜粉颗粒形貌演变及功能特性影响的研究

  王泽家, 安娟, 夏文堂, 杨文强, 殷亚坤, 咪色友坡, 杨梅, 王宏丹

  功能材料. 2025, 56(10): 10129-10135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.015

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  电解法制备铜粉时阴极表面同时发生铜粉的电沉积和氢气的析出。为深入探讨氢气析出对铜粉枝晶生长和功能特性的影响规律,分别在柱状阴极和平板阴极上进行了铜粉电沉积实验。结果表明:在柱状阴极上,随着电解时间的延长,析氢效率逐渐降低,分形维数增大;当电解时间为30 min时,析氢效率和分形维数分别达到41.73%和1.86,此条件为最优值;析氢促使铜粉枝晶长大为具有多级枝晶臂的簇状结构。在平板阴极表面,铜粉颗粒优先在析氢形成的孔洞附近生长,并逐渐演变为树枝状结构;提高电流密度,铜粉粒度和松装密度均呈现下降趋势,当电流密度为1 300 A/m²时,铜粉粒度为39.92 μm、松装密度为0.6474 g/cm³,此时铜粉粒度和松装密度达到最优;提高铜离子浓度,铜粉由树枝状逐渐转变为花椰菜状,粒度和松装密度整体呈增大趋势;当铜离子浓度为6 g/L时,粒度和松装密度分别达到42.71 μm和0.6199 g/cm³,此条件最利于氢气析出。论文探讨了氢气析出在铜粉枝晶生长中的重要作用和关键电解参数对铜粉功能特性的影响,可为铜粉的可控制备提供参考。
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  超细复合矿物掺合料的制备与性能研究

  明阳, 黄登科, 李玲, 瞿鑫明, 陈飞翔, 张欣, 唐小春, 姚大游

  功能材料. 2025, 56(10): 10136-10143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.016

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  采用多元固废制备超细矿物掺合料,分析了不同粉磨细度对多元固废超细掺合料流动性和活性的影响,通过正交试验确定了最佳原材料配比,利用X射线衍射测(XRD)、热重-热差测试(TG-DTG)与微观形貌测试(SEM)分析了作用机制。结果表明,采用35%矿渣、39%水淬锰渣、20%钢渣和6%脱硫石膏,添加0.3%助磨激发剂,粉磨至比表面积为735 m²/kg时可制得性能优异的超细复合矿物掺合料,经测试胶砂流动度比可达99%、7 d活性指数可达89.2%、28 d活性指数可达108%,掺入超细复合矿物掺合料可降低水泥基材料的氯离子渗透性、水化放热量和水化放热速率。研究结果为多元固废协同制备高品质矿物掺合料提供了参考,对低活性固废高附加值利用具有指导意义。
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  LiNO₃/NaCl@气相二氧化硅相变复合材料的制备及热性能

  潘子才, 肖博, 莫松平, 程文柯, 贾莉斯, 陈颖

  功能材料. 2025, 56(10): 10144-10152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.017

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  针对熔盐相变过程易泄露与热导率低的问题,开发了一种LiNO₃/NaCl@气相二氧化硅(FS)复合材料并研究了其性能。经泄露测试和扫描电子显微镜(SEM)的评估,发现FS的最佳含量为15%。为提高复合材料的热导率,制备了掺杂MgO的LiNO₃/NaCl@FS+MgO复合材料,并通过SEM和能谱仪分析了其组份。傅里叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪结果表明,吸附过程没有改变PCM的晶体结构。差示扫描量热仪结果显示,LiNO₃/NaCl@FS+1%MgO复合材料的熔化温度和熔化潜热分别为224.5 ℃和261.8 kJ/kg。采用Hot Disk热常数分析仪对复合材料悬浮液进行测量,发现与LiNO₃/NaCl@FS悬浮液相比,LiNO₃/NaCl@FS+3%MgO复合材料悬浮液的热导率提高了14.4%。结果表明,LiNO₃/NaCl@FS+MgO复合相变材料具有良好的相变性能、导热性和热可靠性,在中温储能领域具有广阔的应用前景。
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  改性花生壳生物炭吸附左氧氟沙星的性能研究

  王磊, 方振, 谢磊

  功能材料. 2025, 56(10): 10153-10161. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.018

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  以KOH作为改性剂、花生壳为原料,制备改性花生壳生物炭(Post-MBC)。利用N₂吸附-脱附、SEM、FTIR、XRD、EDS、BET等手段对Post-MBC进行表征分析,并探究Post-MBC吸附左氧氟沙星(LEV)的影响因素及吸附机理。结果表明:Post-MBC的比表面积为241.14 m²/g,较改性前提高了3.02倍;总孔体积提高了4倍;平均孔径较改性前下降了0.6 nm;微孔体积为0.08 cm³/g,较改性前提高了2.98倍。0.05g的Post-MBC在吸附最佳条件下(温度为25 ℃、pH值=4、t=120 min)对50 mL 10 mg/L的LEV去除率高达98.94%,较改性前去除率提高了400%。吸附过程放热且自发进行,主要以化学吸附为主并且受不同的扩散步骤控制,符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型。KOH改性花生壳生物炭对于LEV的去除具有良好的选择性。
工艺∙技术
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  Au@Mg²⁺-Sn₃O₄/SnO₂微米花的制备及其乙醇敏感性能研究

  罗晴, 李振宇, 颜贵龙, 王犁, 武元鹏, 陈靖禹

  功能材料. 2025, 56(10): 10162-10170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.019

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  采用水热法和烧结技术相结合,成功的制备了Mg²⁺-Sn₃O₄/SnO₂微米花。并通过紫外还原技术成功将Au纳米粒子附着在微米花表面,得到了Au@Mg²⁺-Sn₃O₄/SnO₂微米花。SEM清晰的探测了微米花的生成演变过程,XRD和XPS分析表明Mg²⁺离子的引入可以有效抑制在高温烧结过程中Sn₃O₄向SnO₂的相变,且其最佳掺杂量为3%(原子分数)。Au和Mg²⁺共掺杂能有效降低Sn₃O₄/SnO₂在乙醇探测中的最佳工作温度,并增强响应,缩短响应和恢复时间,且实现了远程线性响应。
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  具有高效析氧性能的CeO₂/Fe-NiO异质纳米催化剂的制备

  孙豪杰, 郭瑞华, 王瑞芬, 王丽, 张国芳, 刘媛媛

  功能材料. 2025, 56(10): 10171-10181. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.020

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  电解水制氢因为在实际应用过程中无碳排放,可持续等优点而被重视。然而在阳极的析氧反应(OER)能垒高和反应动力学缓慢,限制了高效电解水制氢的发展。设计出具有低成本,高效率和稳定耐用的OER催化剂的重要性日益凸显。研究采用共沉淀法和煅烧法制备出以Fe掺杂NiO固溶体为基底,CeO₂为第二相的异质纳米催化剂,即CeO₂/Fe-NiO。CeO₂与Fe-NiO之间具有良好的协同效应,能够优化活性中间体的吸附,降低了反应过程中电子转移需要的能量,在碱性条件下表现出优异的催化性能,OER的过电势η₁₀、塔菲尔斜率和双层电容(C_dl)分别为198.7 mV、63.48 mV/dec和2.76 mF/cm²。研究所制备的催化剂具有成分多样、基体元素地球储量丰富和催化性能好等优势,为探索开发高效廉价且在碱性环境中稳定耐用的OER催化剂提供了理论支撑。
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  钛表面BTO/MoS₂纳米阵列构建及光响应抗菌性能研究

  陈俊亦, 鲁舒心, 姚晓红, 张翔宇

  功能材料. 2025, 56(10): 10182-10187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.021

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  术后细菌感染是临床骨植入手术失败的主要原因之一, 光响应抗菌涂层在治疗植入部位感染方面具有远程可控、无耐药性等优势。通过水热处理在钛基底原位构建了钛酸钡/二硫化钼(BTO/MoS₂)纳米阵列。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射图谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱确认了BTO/MoS₂纳米阵列的合成。通过甲基紫(MV)和氯化硝基四氮唑蓝(NBT)的降解实验验证了BTO/MoS₂纳米阵列在808 nm光照下能够稳定高效的产生羟基自由基(·OH)和超氧阴离子自由基(O2^-·)。体外抗菌实验表明BTO/MoS₂纳米阵列在808 nm光照下对金黄色葡萄球菌具有优秀的杀灭能力,抗菌率达到99.1%。
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  NaNbO₃掺杂BNT基弛豫铁电陶瓷的电学性能研究

  潘子岳, 麻仙蕾, 高萌萌, 荔淼, 任嘉煜, 纪红芬, 纪小苗

  功能材料. 2025, 56(10): 10188-10193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.022

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  采用固相反应法制备了陶瓷(1-x)[0.6(Bi_0.5Na_0.4K_0.1)_0.955Er_0.03TiO₃-0.4[2/3(SrTiO₃)-1/3(Bi(Mg_2/3Ni_1/3)O₃)]]-xNaNbO₃,(x=0.15,0.3,0.45,0.6),并对其相结构、微观形貌、介电性能及储能特性进行了研究。结果表明,所制备陶瓷材料展现出良好的介电温度稳定性,其以150 ℃为基准温度的介电温度稳定区间可达到25~365 ℃。P-E电滞回线显示样品具有较长的滞回特性,表明掺杂NaNbO₃影响了铁电畴的长程有序性,破坏了铁电畴的有序排列,导致极化过程的变化。在不同掺杂比例中,x=0.3的样品表现出最佳的储能性能,其具有1.18 J/cm³的有效储能密度,储能效率为81.8%,并且击穿场强高达170 kV/cm。该研究表明,通过调控NaNbO₃掺杂对陶瓷材料的和极化行为的影响,可显著提高储能性能,并为开发具有宽介电温度区间且环保的陶瓷电容器材料提供了新的思路。
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  La_1-xSr_xMnO₃底电极对Hf_0.5Zr_0.5O₂铁电性的影响

  景思凡, 白智金, 柴林雪, 胡帅, 徐泽东

  功能材料. 2025, 56(10): 10194-10199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.023

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  HfO₂基薄膜由于其与互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide-semiconductor,CMOS)工艺的兼容性以及在微小尺寸下保持铁电性的能力,在高密度逻辑器件和非易失性存储器等新型器件中具有广阔的应用前景。在HfO₂基薄膜中,亚稳铁电相(正交相)的稳定调控及铁电性的优化对于实现高性能铁电器件至关重要。系统研究了La_1-x Sr_xMnO₃(L(S)MO)底电极中Sr掺杂比例对Hf_0.5Zr_0.5O₂(HZO)铁电薄膜正交相和铁电极化的影响,通过X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)和铁电极化分析发现,底电极中Sr掺杂浓度显著影响HZO薄膜的铁电性,当Sr掺杂比例为30%时(La_0.7Sr_0.3MnO₃),其上的HZO薄膜具有最强的铁电正交相衍射峰强度,展现出最高的极化(25 μC/cm²),两者呈正相关,进一步证实了正交相HZO的铁电性。研究为外延HZO薄膜的底电极选择提供了重要实验依据,对HfO₂基铁电器件的设计与优化具有指导意义。
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  Bi₂O₃二次绝缘化对SrTiO₃介电性能的影响

  校梦航, 郭彤, 冯凯, 何创创, 庞锦标, 谢强, 杨昌平

  功能材料. 2025, 56(10): 10200-10205. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.024

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  研究了Bi₂O₃二次绝缘化对SrTiO₃(STO)晶界层电容器陶瓷基片介电性能的影响,并利用XRD、SEM和XPS等对二次绝缘化前后STO样品的相组成、晶体结构、形貌和元素价态进行了表征。结果表明:当条件为1 000 ℃×5 min 时,经Bi₂O₃二次绝缘后,STO样品在介电常数和损耗几乎保持不变的情况下,其绝缘电阻值大幅增加,从未经处理的21 GΩ升高至299 GΩ,提升了14倍,表明Bi₂O₃二次绝缘化是提升STO晶界层电容器陶瓷绝缘电阻值和综合介电性能的有效新方法。
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  二元共晶相变材料对沥青性能影响

  马峰, 庞萌, 周礼, 傅珍, 代佳胜

  功能材料. 2025, 56(10): 10206-10212. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.025

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  有机共晶相变材料因潜热性能优异、相变温度稳定,为沥青路面零热量调温提供了潜力。为了研究共晶相变材料对沥青结合料性能的影响,选用硬脂酸/肉豆蔻酸二元共晶相变材料(SA/MA-PCM)作为相变热管理单元,以不同掺量(2%、4%、6%、8%(质量分数))引入SBS改性沥青制备相变改性沥青。基于偏光显微镜和傅里叶红外光谱仪分析二元共晶相变材料的晶体结构和化学结构,通过三大指标、布氏旋转黏度以及动态剪切流变测试分析相变改性沥青的各项性能。结果表明,当SA/MA-PCM掺量增加到8%(质量分数)时,沥青的延度增加,降温速率延缓,低温性能得到改善;布氏黏度和复数模量G^*降低,车辙因子G^*/sinδ下降和蠕变恢复率R下降,不可恢复蠕变柔量J_nr增加,高温抗车辙能力下降;疲劳因子G^*·sinδ减小,抗疲劳性能得到改善。
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  Ag₂O@TiO₂-PAN复合膜吸附-光催化协同去除水中碘离子

  聂亮, 曾懿, 邓慧宇, 王诗平, 陈庆春

  功能材料. 2025, 56(10): 10213-10220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.026

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  水中放射性及过量碘离子的存在对环境和大众健康具有危害。与化学沉淀、离子交换、膜分离相比,吸附法简便易行、成本低,但是颗粒型吸附剂的回收存在困难。本实验转换思路,采用静电纺丝法构建易于回收的Ag₂O@TiO₂-PAN复合膜用于水中碘离子的去除。SEM、EDX及XRD分析证实Ag₂O、TiO₂的成功引入。随着TiO₂用量的增加,膜对碘离子的吸附容量增大,其中,TiO₂加入量为0.05 g制备的A-T-PAN-05膜静态吸附容量达到85.61 mg/g,吸附动力学符合准二级动力学模型。后期辅助光催化效应,碘离子脱除率达到94.9%,具有良好的应用前景。
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  电化学法从磷酸铁锂粉末中选择性浸出锂

  杨小娜, 吴腾, 王磊, 王旭东, 安家君

  功能材料. 2025, 56(10): 10221-10231. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.027

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  将废旧磷酸铁锂(LFP)粉末负载在石墨毡(GF)上作为阳极,以石墨片为阴极,采用电化学法浸出废旧LFP电池正极材料中的锂,通过控制变量法详细探究了电压、LFP负载量、pH、反应温度和电解质浓度五种因素对锂浸出效率的影响。并使用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)等手段对浸出过程中LFP的形貌、结构、元素组成及价态变化进行表征,深入分析其物化性能和浸出机制。浸出表观动力学分析表明浸出过程首先受表面化学反应控制(R²=0.988),浸出反应1 h后再受Li⁺扩散控制(R²=0.995)。结果表明,在不添加任何酸液和氧化剂的条件下,仍然可以实现Li⁺的高效浸出及回收,Li⁺的浸出率可达98.27%,铁离子的浸出率小于0.05%,Li⁺回收率为92.53%,所得Li₃PO₄产品纯度为99.6%。
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  硫掺杂二氧化钌用于高效酸性氧析出反应

  冷顺欣, 赵浩, 杨晨璐, 陈驰, 李军, 王国樑, 杨辉

  功能材料. 2025, 56(10): 10232-10236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.10.028

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  二氧化钌(RuO₂)在酸性介质中具有比二氧化铱(IrO₂)更高的氧析出反应(OER)活性,被广泛认为是IrO₂理想的低成本替代材料。然而,传统RuO₂中晶格氧的高反应性导致严重的Ru流失,结构稳定性差。本研究提出了一种晶格硫(S)掺杂策略,利用强S-O键抑制晶格氧直接参与OER反应,以稳定RuO₂中高活性的Ru位点。所制备的催化剂在酸性条件下表现出优异的活性和良好的稳定性,10 mA/cm²下OER过电位仅为268 mV,同时能够稳定运行50 h以上,显著优于商业化RuO₂催化剂,证实了晶格S掺杂对于RuO₂活性和稳定性的增强作用,为设计高性能Ru基催化剂提供了新思路。