微生物燃料电池（Microbial fuel cells, MFCs）是一种绿色能源技术，通过微生物的催化氧化代谢污水中的有机物同时产生电能，具有清洁环境和产电的双重优势，为可生物降解及可循环利用的废弃物转变成清洁能源提供了潜在的机会，在环境治理和能源利用方面表现出较好的应用前景。然而，目前相对较低的产电效率限制了MFCs的实际应用，其中阳极电极是产电微生物富集和传递电子的重要场所，与电池极化、电子导电性、生物相容性密切相关，是影响电池性能和运行成本的关键因素。碳纳米材料具有导电性好、比表面积大、孔隙率高、成本低等特点，被认为是微生物燃料电池重要的阳极材料，得到了广泛的研究和关注。本文主要从阳极电极种类、电极结构设计和电极材料改性等方面总结改善电极生物相容性、增加产电微生物附着量、提高反应活性位点的方法，并对提高产电性能的机理进行论述。最后对碳基电极材料进行展望，以期为制备高电化学活性的阳极材料提供理论指导

以特殊钢渣超微粉与废弃核桃壳为研究对象，利用特殊钢渣超微粉的化学成分对废弃核桃壳进行改性处理制备钢渣基生物质活性炭。研究废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超微粉的质量比、特殊钢渣超微粉细度和吸附环境温度对钢渣基生物质活性炭吸收氯气性能的影响。结果表明：废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超微粉的质量比为100∶6，特殊钢渣超微粉的细度为600目，吸附环境温度为30 ℃时钢渣基生物质活性炭吸收氯气性能较好。特殊钢渣超微粉中Fe2O3具有磁性有利于氯气在钢渣基生物质活性炭表面形成富集，提高其吸附能力，CuO和MnO具有催化性可以协助促进钢渣基生物质活性炭的吸附能力。特殊钢渣超微粉细度过大，会造成小粒径颗粒团聚，从而影响钢渣基生物质活性炭对氯气的吸附能力进一步提高；在特殊钢渣超微粉粒径较小时，均匀性较好的特殊钢渣超微粉对提高钢渣基生物质活性炭吸附氯气较小。较高的吸附环境温度可能导致钢渣基生物质活性炭对氯气出现解析现象；同时钢渣基生物质活性炭表面没有出现特殊钢渣超微粉团聚与沉积的现象，具有层状结构特征，为吸附氯气提供了空间

以聚丙烯腈预氧化纤维为先驱纤维,使其在真空烧结过程中原位转化生成碳纤维来增韧氧化铝陶瓷材料.利用热重–差热分析和X射线衍射研究了聚丙烯腈预氧化纤维的相结构和化学结构以确定制备复合材料的升温烧结工艺,并探讨了加压方式和聚丙烯腈预氧化纤维含量对复合材料组织结构和性能的影响.研究发现聚丙烯腈预氧化纤维在差热曲线上444℃左右的放热峰和X射线衍射图谱中17左右的衍射峰是由预氧化阶段残留的未充分氧化的聚丙烯腈分子引起的;而1073℃左右的吸热峰和25.5左右的衍射峰说明预氧化纤维在加热烧结过程中已开始向碳纤维转变.热压烧结制备的复合材料的力学性能明显优于无压烧结.随着聚丙烯腈预氧化纤维含量的增加,复合材料的密度和显微硬度降低,而断裂韧性则先升高后降低,当聚丙烯腈预氧化纤维体积分数为20%时,复合材料的断裂韧性最大,达9.39MPa·m1/2,说明原位碳纤维的生成提高了复合材料的断裂韧性,其增韧机制主要为纤维拔出和脱黏

为了更好地了解镁电解中及熔盐氯化中铁的行为,对铁离子在氯化物中的化学平衡作了研究。求出在PCl3=101.325kPa和实验温度下,反应FeCl_2(熔)+1/2Cl2(气)=FeCl3(熔)的表观平衡常数K。在PCl2=0和实验温度下,FeCl3完全分解。K的测量值与回归方程的预报值很吻合。熔盐体系、氯分压和温度对K值影响较大,总铁浓度的影响稍小一些。在其他条件相同时,体系3的K值最大,这表明,用光卤石作为电解质时,镁电解的电流效率会低一些,而氯化钾含量高时,在熔盐氯化中铁的催化作用较好

采用同时平衡和质量守恒原理对全液相常温常压法制备CuInSe2(CIS)粉体过程中Cu+-In3+-Se2--NH3-L2--Cl--H2O体系的热力学平衡进行分析,并绘制一系列的浓度对数lgc-pH值曲线.依据平衡图,发现溶液中[NH3]T的变化主要影响溶液中[Cu+]T在体系中的浓度变化,[L2-]T的变化主要影响的是体系中[In3+]T的浓度变化,而[Cl-]T的变化对[Cu+]T和[In3+]T的浓度变化均有影响,并可发现在pH7.0~8.5时沉淀率最高.依据Cu+-In3+-Se2--NH3-L2--Cl--H2O体系的同时平衡和质量守恒原理,采用全液相常温常压法,在pH7.0~8.5条件下制备出粒径在20~50nm且基本符合标准化学计量比的CIS纳米粉体

本文比较系统地研究了钴对Fe-Cr-Ni-Co基Refractoloy26合金组织结构的影响。实验采用光学显微镜,电子显微镜,X射线衍射分析及化学相分析等方法对不同含钴量合金的显微组织进行了观察和分析。结果表明:减少Refractoloy26合金中的含钴量将使γ析出相的重量百分数和γ'相颗粒尺寸增加,而使γ-γ'相之间的点阵错配度减小;使合金中析出的MC碳化物稳定性降低,从而使合金在时效过程中形成较多的M23C6和M6C碳化物,并使析出的各类碳化物总量增加,在高钴合金中,M23C6碳化物不再存在,但有μ相析出。另外,定量金相分析结果证明合金含钴量对孪晶形成的数量和形貌也均有影响

通过空冷和水冷实验研究了高硅钢的铸态组织，发现高硅钢铸态组织主要由粗大的柱状晶构成，水冷铸锭中柱状晶比例高达90%以上.依据铸锭的化学成分和晶粒统计结果，确定了3D-CAFE法模拟所需的枝晶生长动力学系数及高斯分布等参数.采用CAFE法对不同冷却条件下高硅钢的凝固过程进行模拟研究，发现空冷铸锭较水冷铸锭的温度场更均匀，糊状区更宽阔；空冷铸锭呈“过渡式”凝固，水冷铸锭呈“分层式”凝固；空冷流场较水冷流场更稳定，凝固末期冒口处出现明显的抽吸现象，而水冷模拟结果中未观察到该现象.组织模拟结果发现，模拟得到的高硅钢凝固组织无论是形貌还是晶粒尺寸都与实验结果相一致；最后通过改变浇注温度模拟研究了过热度对高硅钢凝固组织的影响，结果表明，随着过热度的降低，铸锭中心等轴晶率提高，晶粒数量增加，晶粒尺寸变得细小

本工作用化学平衡法研究了本熔盐体系中铁离子的存在价态。证明:在Pc12→O时,FeCl3几乎全部分解。在Pc12=1atm时,Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)=1.36(700℃)。温度升高,Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)减小。用循环伏安法研究了铁离子在本熔盐体系中的电极反应的动力学特点。实验证明,阴极反应Fe(Ⅱ)+2e→Fe(O)受离子扩散控制,其表观活化能为12.9±2.4KJ/mol,Fe(Ⅱ)的扩散系数为(4.31±0.79)×10-5cm2/s。阳极反应Fe(Ⅱ)-e→Fe(Ⅲ)也受离子扩散控制,且其产物Fe(Ⅲ)随即迅速分解。因此,铁离子的交价对电解除铁的电效影响不大。电解除铁的实验室实验证实了上述结果,并找出:镁与铁共同析出是降低除铁电效的主要原因;电解除铁的较好条件为:700℃,阴极电流密度为0.2A/cm2,阴极区氯分压应尽可能低。在这些条件下,电效可达70%

以经典工艺矿物学研究方法为基础，结合化学物相分析、矿物解离分析(MLA)、X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜-X射线能谱仪(SEM-EDS)等手段对印尼典型海砂矿的矿物学及其固态还原特征进行了系统研究。结果表明：印尼海砂矿的矿物组成主要为钛磁铁矿、次为少量假象赤铁矿、赤铁矿、钛铁矿以及辉石等。绝大部分钛磁铁矿呈致密单体或铁的富连生体产出，偶有由固熔体分离析出形成的微细钛铁矿片晶。赋存于钛磁铁矿中的铁占总铁的89.79%、钛为85.42%、钒则高达97.97%。海砂矿在C/Fe摩尔比1.2、温度1300 ℃条件下还原60 min可较好实现金属化。其还原历程遵循：Fe2.75Ti0.25O4 → FeTiO3, (Fe, Mg)Ti2O5 → (Fe, Mg)Ti2O5 → Fe，稳定的黑钛石相是影响金属化程度的主要因素。经固态还原处理Fe元素最终富集于金属相，V、Ti则赋存于渣中富钛相，为后续的分离提取创造了有利条件

采用激光熔覆与微弧氧化技术相结合在海洋钢表面制备了复合膜层.运用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）表征复合膜层的微观结构，采用极化曲线、电化学阻抗谱、腐蚀磨损实验和浸泡腐蚀实验等测试方法研究膜层在质量分数3.5%的NaCl水溶液中腐蚀行为，并与熔覆涂层和基体进行对比.结果表明：复合膜层主要分为内致密层和外疏松层，疏松层主要由γ-Al2O3组成，致密层主要由α-Al2O3组成，与基底层结合较好，复合膜层表面硬度最大能达到HV0.2 1423.3，比熔覆涂层高47.6%，其硬度较S355海洋钢有显著提升.基体在腐蚀和磨损交互作用中主要以腐蚀加速磨损为主，涂层在交互作用中主要以磨损加速腐蚀为主，在经过微弧氧化处理后，膜层的自腐蚀电位负移，钝态电流密度上升，抗磨蚀性能明显提高.熔覆涂层的浸泡腐蚀方式以点蚀为主，复合膜层腐蚀较轻微，阻抗模值最大能达到105.3 Ω·cm2，比熔覆层提高两个数量级，这表明复合处理可进一步提高涂层的耐腐蚀性