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太阳能电池与能源材料 || 2. 太阳能
摘要： 人类为自己构建的社会与技术高度依赖能源消耗。然而地球能源资源长期被消耗，若想发展可持续的人类社会，我们必须直面能源问题并寻求解决方案。若继续以当前速度使用化石燃料，它们将在21世纪内彻底枯竭。因此当务之急是转向利用太阳能、核聚变、风能、生物质能与地热能等可再生能源，而非持续依赖化石燃料?？稍偕茉创⒘糠岣磺叶宰匀换肪秤跋旖闲?，但其能量密度低且受时空因素剧烈波动影响。以当前技术水平与我们所处的社会体系而言，实现能源稳定供应存在困难，这些能源资源在实际应用中也面临诸多挑战。
关键词： 太阳能、全球变暖、可再生能源、热力学、化石燃料
更新于2025-09-11 14:15:04
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阳离子掺杂钼酸铋光催化剂用于固氮的密度泛函理论评估
摘要： 本研究采用密度泛函理论（DFT）方法，结合实验验证的模型输入参数，探究了正交晶系与单斜晶系构型中阳离子掺杂表面（BixMy）2MoO6（M=Fe、La、Yb）的光催化固氮性能。重点讨论了与氮还原相关的Heyrovsky型反应（包括缔合与非缔合反应路径），通过分析取代离子材料特性与氮/氢亲和力的关联，揭示了还原机制的关键基础原理?；诒砻媸康缱犹慕馕龌袢∥锢肀局剩焊吲ǘ菷e/Yb组分相导致Mo-O键减弱，同时增强表面Mo与N/H物种的亲和力。Yb/Fe引入引发的应变调控了Mo-O键作用，进而使能级偏移并调节带隙约0.2 eV。这种取代导致的Mo-O键修饰源于MeO（M=Fe、Yb）轨道杂化引发的强轨道相互作用，促使电子态向费米能级上移。预测最优组分为正交晶系的(Bi0.75Fe0.25)2MoO6，其热力学能垒最大值仅1.4 eV，该组分展现出符合缔合或生物固氮路径的高效氮/氢亲和特性。
关键词： 吉布斯能、热力学、无机化学、密度泛函理论、固氮作用
更新于2025-09-11 14:15:04
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热传输的测量、机制与模型 || 具有启示意义的黑体辐射宏观模型
摘要： 对气体、可倾倒液体及非金属固体的传热测量表明，辐射扩散是热传输的重要组成部分（第5章、第6章和第7章）。热的扩散辐射是包含碰撞非弹性特性的气体动理论直接产生的结果（第5章）。早在1878年，Lommel就将固体发出的黑体（BB）辐射与非弹性损失联系起来，并特别讨论了原子振动的阻尼（Kangro，1976），但未能提供热辐射的公式。他的观点在20世纪初被搁置。然而，当热力学定律以光的宏观行为来表述时（第1章和第5章），对非弹性的有力理论支持就存在了。傅里叶定律将传热描述为通过介质流动的能量（第3章），也与解释固体中传导的辐射扩散相一致。
关键词： 黑体辐射、非弹性碰撞、漫射辐射、热传递、热辐射、动力学理论、傅里叶定律、热力学
更新于2025-09-10 09:29:36
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同时协同从太阳和外太空获取能量
摘要： 太阳和外太空是人类在地球上最重要的两大基础热力学资源。人类文明史上，太阳能利用能力始终至关重要；而利用辐射冷却技术获取外太空冷量的方法同样历史悠久，近期更重获关注。但此前从未实现过同步协同利用这两种热力学资源。我们首次通过实验验证了这种协同能量采集方案：将中红外透明的太阳能吸收器置于辐射冷却器上方。该太阳能吸收器升温至高于环境温度24°C，同时其遮光机制使辐射冷却器降温至低于环境温度29°C。这项工作为可再生能源开发开辟了新途径。
关键词： 热力学、可再生能源、能量收集、太阳能、辐射冷却
更新于2025-09-10 09:29:36
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可见光下Sm掺杂CdS光催化降解酸性红1的优化、动力学及热力学研究
摘要： 通过超声辅助共沉淀法合成了Sm掺杂CdS纳米颗粒，并将其应用于可见光下酸性红1（AR1）的光降解以研究其光催化效率。采用响应面法系统评估了操作参数对光催化过程的影响。在最优条件下（[AR1]0=15 mg L-1，[2% Sm-CdS]0=1 g L-1，pH=4，t=94 min），超过83%的AR1分子被降解。该过程动力学符合Langmuir-Hinshelwood准一级模型（kapp=0.0163 min-1）。此外，通过Eyring活化络合物理论证实了该过程的热力学特性，表明在25-45°C温度范围内该光催化过程为吸热且非自发反应。另通过GC-MS技术测定了AR1降解的主要产物及中间体。
关键词： 掺杂Sm的CdS，热力学，可见光光催化，动力学，酸性红1，响应面法
更新于2025-09-09 09:28:46
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八(3,5-二叔丁基苯氧基)酞菁钴(II)与2'-(吡啶-4-基)-5'-(吡啶-2-基)-1'-(吡啶-2-基甲基)-2',4'-二氢-1'H-吡咯并[3',4':1,2][C60-Ih][5,6]富勒烯的配合物形成
摘要： 通过化学动力学（热力学）和光谱学方法研究了甲苯中八(3,5-二叔丁基苯氧基)酞菁钴(II)与2'-(吡啶-4-基)-5'-(吡啶-2-基)-1'-(吡啶-2-基甲基)-2',4'-二氢-1'H-吡咯并[3',4':1,2][C60-Ih][5,6]富勒烯(Py3C60)的给体-受体复合物形成过程，并与基于4-甲基吡啶(Pic)的类似体系进行对比。两种情况下反应均一步完成，生成1:1化学计量的给体-受体复合物，其特征通过关键光谱参数(UV-vis、IR、1H NMR)和热力学平衡参数得以表征；对于吡啶基取代富勒烯的反应，获得了完整的动力学描述。(Pic)CoPc(3,5-tBuPhO)8和(Py3C60)CoPc(3,5-tBuPhO)8的稳定常数分别为(1.01±0.16)×10? L/mol(logK=4.00，ΔG=–22.84 kJ/mol)和(1.84±0.16)×10? L/mol(logK=5.26，ΔG=–30.04 kJ/mol)。所得结果对开发基于酞菁-富勒烯体系的高效光伏电池新组分具有重要意义。
关键词： 4-甲基吡啶、热力学、酞菁-富勒烯复合物、动力学、给体-受体复合物形成、吡啶基-富勒烯、光谱性质、钴(II)酞菁
更新于2025-09-09 09:28:46
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三位一体：介晶芳香酸作为液晶基质、液晶手性掺杂剂及纳米粒子稳定剂
摘要： 对新液晶材料——(R)-2-[4”-(反式-4-丁基环己基)-2’-氯-p-三联苯-4-氧基)丙酸的N*-I相变热力学及光学特性进行了研究。这些研究旨在分析该液晶同时作为无机半导体纳米粒子(NP)基质、液晶手性掺杂剂以及稳定CdSe NP表面的手性配体的能力。通过测量可见光的选择性透射率证实了向列相液晶的手性掺杂。将NP嵌入向列相液晶会导致TN*I升高，这归因于NP的形状各向异性。配体壳层的各向异性可能源于配体与液晶基质间的相互作用，促使球形壳层转变为椭球形。当嵌入由相同配体稳定的NP时，(R)-2-[4”-(反式-4-丁基环己基)-2’-氯-p-三联苯-4-氧基)丙酸(R-MPA)液晶基质的TN*I降低，这与先前实验结果和理论高度吻合，但存在显著定量差异。
关键词： 光学性质、液晶、热力学、纳米粒子、手性掺杂剂
更新于2025-09-09 09:28:46
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采用短扩散器概念的太阳能电站：通过纳入导叶拓扑结构对重力涡流形状及稳定性的影响来进一步改进数值模型
摘要： 一种替代性可再生能源概念——短扩散器太阳能发电厂（SPD）的概念，通过更先进的计算流体动力学（CFD）模型进行了数值研究。所开发的模型具有更复杂且简化的导叶拓扑结构。本工作的主要创新点在于针对该替代性可再生能源概念（SPD）的特定新型应用，对导叶拓扑结构进行了优化。优化过程涉及使用最少数量的几何影响参数来确定所需的导叶拓扑结构。目标是实现与所需周向速度相关的涡流生成和稳定化，并最小化SDP电厂稳定运行所需的压力势。所提供的数值研究是必要的，无疑是迈向考虑实验性电厂（将引入涡轮机）的一步。需要考虑到我们处理的是复杂的流动结构，这需要逐步进行数值研究，以便能够详细了解各种可能强烈影响SPD运行参数的影响和过程。导叶拓扑结构被改变，以开发出能够在类似于大气涡流现象的压力范围内建立和维持稳定重力涡流的SPD（适用于开发紧凑系统，且烟囱喉部区域的最大速度低于20 m/s）。该研究概述了九种案例，每种案例代表改变后的导叶设计，其中确定了最佳案例，并与其他研究小组的现有实验数据进行了比较。比较表明，尽管该数值模型相当简单，但在预测局部速度和压力分布方面准确且稳健，适合应用于风力涡轮机，以确定未来研究中安装的涡轮机对涡流形状和稳定性的影响。一个重要发现是，通过改变导叶形状可以操纵旋流比，并且它与雷诺数无关（这在设计阶段将很重要，因为它可以作为涡流生成的控策略，并防止意外生成多个附加涡流）。所获得的数值结果揭示了确保SPD周围更安全环境并实现无碳电力生产的特定运行条件。
关键词： 太阳能发电厂、数值模拟、无碳电力生产、热力学、涡旋、太阳能
更新于2025-09-04 15:30:14