纳米储能材料与器件

考试题型：填空题20分；简答题50分；论述题30分

考题分布：汤昊老师60分（10，30，20）；胡友根老师40分（10，20，10） 汤昊老师考题全在网络教学平台试题库中，胡友根老师划定重点。

I汤昊老师部分

一．填空题

1.超载吸附只能改变紧密层和分散层电势差的大小或符号，改变电势分布，但不能改变整个相间电势差。

2.扩散双电层理论认为，溶液一侧的剩余电荷一部分排在电极表面形成紧密层，其余部分按照玻耳兹曼分布规律分散于表面附近一定距离的液层中，形成分散层

3.在有电流通过电极时，电极电势偏离可逆（平衡）电势值的现象称为电极的极化。

4.超电势或电极电势与电流密度之间的关系曲线称为极化曲线，它的形状和变化规律反映了电化学过程的动力学特征。

5.电极反应的基本动力学参数“对称系数α和β”主要决定于电极反应的类型而与反应粒子浓度关系不大。

6.电极电势越小，越容易失去电子，越容易氧化，是较强的还原剂。电极电势越大，越容易得到电子，越容易还原，是较强的氧化剂。 7.电池电动势是通过原电池电流为零时(电池反应达平衡)的电池电势，用E表示，单位为伏特。

8.燃料电池的寿命是指输出电压降至初始值的90%时的运行时间。 9.在PAFC中有3种冷却方式：

相变储能材料的研究

摘要：相变储能材料对于能源的开发和合理利用具有重要的意义，在太阳能利用及工业余热回收方面有显著的优点。综述了固—固相变，固—液相变储能材料的特性及应用，及它们的优缺点。探讨了这方面的发展方向，展望了储能技术市场化应用的前景。

关键词：相变材料 储能 固—固相变 固—液相变

引言：今年来，相变储能材料成为了国内外研究的热点，相变储能技术可以解决能量问题，能提高能源的利用率。相变储能材料是指在其物相的变化中可以从环境中吸收或放出热量，从而达到储能和释放能量的目的。利用此性质，可以在太阳能，工业余热，电力的“移峰填谷”与民用的建筑及空调的节能领域制造出各种提高能源利用率的设施。同时由于在相变的过程中，温度的几乎恒定，因此也可以用于调节周围环境的温度，并且可以反复使用。由于相变材料的应用十分广泛，它已成为人们日益重视的新型材料。

相变储能材料根据相变形式、相变过程主要分为固—固相变、固—液相变储能材料。按相变温度范围分为高温、中温、低温储能材料。通常相变储能材料是由多组分组成的，包括主储热剂，变相点调整剂、防过冷剂、防相分离剂、相变促进剂等。

固—固相变储能材料

目前开发的固—固相变储能材料中，多元醇在实际应用中较多。这类相

储氢材料的储氢原理与研究现状

氢能，即氢气中所含有的能量。具有环境友好、资源丰富、热值高、燃烧性能好、潜在经济效益高等特点。目前，能源危机和环境危机日益严重。许多国家都在加紧部署、实施氢能战略，如美国对运输机械的“FreedomCAR”计划和针对规模制氢的“FutureGen”计划，日本的“NewSunshine”计划及“We-NET”系统，欧洲的“Framework”计划中关于氢能科技的投人也呈现指数上升趋势。但是，氢能的使用至今未能商业化，主要的制约因素就是存储问题难以解决。因此，氢能的利用和研究成为是当今科学研究的热点之一。而寻找性能优越、安全性高、价格低廉、环保的储氢材料则成为氢能研究的关键。

目前，氢可以以高压气态液态、金属氢化物、有机氢化物和物理化学吸附等形式储存。高压气态液态储氢发展的历史较早，是比较传统而成熟的方法，无需任何材料做载体，只需耐压或绝热的容器就行，但是储氢效率很低，加压到15MPa时质量储氢密度不超过3%。而且存在很大的安全隐患，成本也很高。

金属氢化物储氢开始于1967年，Reilly等报道Mg2Cu能大量储存氢气，接着1970年菲利浦公司报道LaNi5在室温下能可逆吸储与释放氢气，到1984年Willims制

第一章 光电材料与器件基础

非平衡载流子：注入方法、准费米能级；

PN结：PN结空间电荷区的形成过程；加偏压的PN结的能带图画法；PN结击穿（齐纳击穿、雪崩击穿）

金属-半导体结：肖特基势垒的形成过程；加偏压的肖特基势垒的能带图；欧姆接触

半导体异质结构：异质结定义；异质结的特性；量子阱；超晶格；量子阱和超晶格的异同

第二章 光电材料的生长与器件制备

外延生长；分子束外延；MBE系统的主要特点；MBE外延生长机理；MOCVD系统的主要特点；MOCVD生长过程的主要阶段；

第三章 LED

辐射复合与非辐射复合：辐射复合、非辐射复合；间接辐射复合的5种主要形式；等电子陷阱；俄歇复合；

LED的基本原理：LED的发光过程

LED的特性参数：I-V特性；外量子效率，内量子效率；LED设计成在P侧发光较为有利的原因；提高注射效率的途径；

LED的光取出原理及方法：减少材料吸收而产生的损失采取的措施；增加光取出效率的方法（增加内部量子效率、改进内部结构、改变表面结构及外形、基本

结构的改变）；

可见光LED：提高红光LED效率通常采用的方法；提高蓝光及绿光LED效率通常采用的方法；FC LED（结构如何，为什么要采用倒装技术）

[储能系统] 太阳能电池与储能设备技术的开发

太阳每小时照射到地球上的光能量可供人类1年所需,如能充分利用,能源缺乏问题将可获得解决,因此太阳能发电系统成为替代传统化石能源的首选。 8 o1 C& z; h& F\ 太阳能电池

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近年来,科技发展迅速使得人类对能源的需求及依赖与日俱增,导致全世界石油储存快速消耗,价格也持续攀升。在数十年后,可能会出现全球性的能源危机,因此发展替代能源已刻不容缓。此外,石油、煤、天然气等化石燃料燃烧时会产生大量的二氧化碳,对环境造成污染与破坏,更导致温室效应,这是近年来地球气候产生巨大变异的元凶。因此全球对再生能源的重视日渐提高,使得太阳能、风力、水力、生质能等自然且低污染性的绿色能源,在未来更具竞争力。

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太阳光能是取之不尽、用之不竭的天然能源,每小时照射到地球上的能量足够人类1年所需,如能充分利用,能源缺乏问题将可获得解决。此外,太阳能发电系统具有安全、无噪音、无污染、不耗费人力、可长期使用等优点,因而成为未来替代传统化石能源的首选。 ( }; k# k& E5 {

1.什么是纳米材料？其内涵是什么？（从零、一、二、三维考虑） 2.纳米材料的四大效应是什么？对每一效应举例说明。 3.纳米材料的常用的表征方法有哪些？

4.用来直接观察材料形态的SEM、TEM、AFM对所测定的样品有哪些特定要求？从它们的图像中能够得到哪些基本信息？

5.纳米颗粒的高表面活性有何优缺点？如何利用？

6.在纳米颗粒的气相合成中涉及到哪些基本环节？气相合成大致可分为哪四种？气相成核理论的机制有哪两种？

7.溶胶-凝胶法制备纳米颗粒的基本过程是怎样的？

8.用溶胶-凝胶技术结合碳纳米管的生长机理，可获得密度不同的碳纳米管阵列（也叫纳米森林），简要阐述其主要步骤及如何控制碳纳米管的分布密度？

9.改变条件可制备不同晶粒大小的二氧化钛，下图分别为两种晶粒尺寸不同的二氧化钛的XRD图与比表面积数据。请用Scherrer方程、BET比表面积分别估算这两种二氧化钛的晶粒尺寸（XRD测试时所用的? = 1.5406?，锐钛矿相二氧化钛的密度是3.84 g/cm3）（默写出公式并根据图中的数据来计算）。

10.氧化物或者氮化物纳米材料具有许多特殊的功能，请以一种氧化物或者氮化物为例，举出其三种主要的制备方法（用到的原料、反应介质、主要的表征手段

上转换纳米材料的合成及其光学性能

姓名：杨利东 学号：5802110035 班级：环境工程101班

【摘要】：近年来,人们开始对荧光标记材料产生了浓厚的兴趣,特别是随着纳米技术的发展,能够进行生物标记的无机纳米晶成为人们追逐的热点,但是由于生物背底同样会产生荧光从而对荧光检测形成干扰,于是不会产生背底干扰的稀土上转换纳米发光标记材料引起了人们的注意。目前世界上上转换纳米荧光材料正处在发展阶段,材料的选择和合成有待于深入细致的研究。稀土上转换发光纳米材料(简称UCNPs)不仅光稳定性强、发射带窄、荧光寿命长、化学稳定性高、潜在生物毒性低,而且采用近红外连续激发光源激发还使其具有较大的光穿透深度、无光闪烁和光漂白、无生物组织自发荧光以及对生物组织几乎无损伤等显著优点,已经成为当前很多领域乃至交叉科学的应用研究热点。

【关键词】：荧光标记 稀土 上转换纳米 光穿透深度

1 引言

上转换发光材料是在长波长光激发下能发出短波长光的发光材料。由于激发波长在红外波段,检测在可见光,可以显著提高信噪比,所以上转换发光材料作为生物分子荧光标记受到了广泛关注和极大发展。采用可见光或紫外光作为激发光源的缺点是生物分子中存在荧光背底,而采用波

无机盐/陶瓷基复合储能材料的制备技术

广东工业大学材料与能源学院(510090)　黄金　张仁元　李爱菊

*

TechniquesforPreparationofSalt/CeramicCompositeEnergyStorageMaterials

【摘要】评述了近年来无机盐/陶瓷基复合储能材料的研究现状,着重对目前研究较多的2种制备工艺进行分析,总结了其存在的问题,并讨论了其发展趋势。关键词　无机盐/陶瓷基　相变材料　储能材料　复合材料

Keywords　salt/ceramic,phasechangematerials,energystoragematerials,composites

中图分类号:TB332　　文献标识码:A

　　为了实现工业余热、太阳能等能源利用上更好

的供需时间匹配,世界各地正在积极开发新型的热能储存技术(简称TES)[1]。由无机盐和陶瓷基构成的显热/潜热复合储能材料(CompositeEnergyStorageMaterial,CESM)具有多孔结构,无机盐分布在陶瓷基体超微多孔网络中,当温度高于无机盐的熔点时,无机盐熔化而吸收潜热且因毛细张力而不流出[2]。由CESM构成的储热系统可同时利用熔盐的潜热和陶瓷与无机盐材料的显热储存

纳米材料 耐热材料 碳纳米管 制备技术 表征技术

第31卷第4期2010年8月热处理技术与装备

RECHULIJISHUYUZHUANGBEIVo.l31,No.4

Aug.2010

综 述

纳米材料国内外研究进展

!!!纳米材料的应用与制备方法

朱世东,徐自强,白真权,尹成先,苗 健

1,2

3

2

2

1,2

(1.西安交通大学材料科学与工程学院,陕西西安 710049;

2.中国石油天然气集团公司石油管力学和环境行为重点实验室,陕西西安 710065;

3.中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司油气工艺研究院,陕西西安 710018)摘 要:由于纳米材料的特殊结构以及所表现出来的特异效应和性能,使得纳米材料具有不同于常规材料的特殊用途。本文就纳米材料的应用及制备方法进行了综述,并对其发展前景进行了展望。关键词:纳米材料;应用;制备方法

中图分类号: TB383 文献标识码: B 文章编号:1673-4971(2010)04-0001-08

ResearchoftheNano MaterialsatHomeandAbroad

!!!theapplicationsandpreparationofthenano mate

纳米材料与技术试题(2011)【温馨提醒：看到此文档的朋友，这份试题的答案都在我所提供的另一份课件中，请各位一并下载以便参考，由于答案太多，不暇整理，请见谅!】 姓名： 学号： 1.填空题

1) 纳米是一个（ ）单位，1纳米等于（ ）米。纳米材料按照其维度来分，可以分为（）、

（）、（）、（）等四类。纳米材料通常表现出不同于常规材料的一些特性，这主要表现为（）和（）效应等。

2) 水热法和化学沉淀法制备的纳米粉末，再结晶和分散性和反应速度上通常存在明显差

异，在一般情况下（）法合成的粉末结晶度高，（）法合成的粉末分散性好，（）法合成的粉末速度快。

3) 纳米颗粒材料的制备方法可分为（）和（）两大类，其中前者包括（）法（）法（）法

（）法等，后者包括（）法（）法（）法（）法等

4) 当我们开发一种新的一维纳米材料的制备方法时，需要考虑控制（）、（）、和（）。 5) 一维纳米材料的合成策略通常分为（）（）（）（）（）（）六类。 6) 可以作为一维纳米材料合成模板的种类很多，比如（）（）（）（）（）都可以作为模板，

模板法提供了一种简单、（）、（）的一维纳米合成方法，但它也存在（）（）等问题。 7) 多孔材料的孔道通常用作一