稀土氧化镨对氧化镁陶瓷的性能影响

采用氧化镁（MgO）粉末为原料,稀土氧化镨（Pr₆O₁₁）作为添加剂,聚乙烯醇（PVA）为粘结剂,干压成型后常压烧结制得氧化镁陶瓷材料。其成型烧结温度为1 580 ℃并保温3 h,然后检测MgO陶瓷的物相、烧结性能、硬度、表面形貌及抗热震性能等。添加不同添加量的稀土Pr₆O₁₁并探究其对MgO陶瓷材料烧结、硬度及抗热震性能的影响。结果表明： Pr₆O₁₁对MgO陶瓷材料的烧结性能（密度和收缩率）有一定增强效果但增幅不大;而其对MgO的硬度和抗热震性增强效果显著,当稀土Pr₆O₁₁的添加量ω为8%时,MgO陶瓷的硬度和抗热震次数最高,分别为60.2 HRA和17次。     

稀土Sm2O3对WCoB-TiC复相陶瓷组织的影响

以WC、TiB₂、Co粉末为基本原料,添加稀土Sm₂O₃为抑制剂,采用真空液相反应烧结技术制备WCoB-TiC复相陶瓷材料,利用XRD、SEM和EDS对其微观形貌和相组成进行表征。结果表明,添加一定量稀土Sm₂O₃后,WCoB-TiC复相陶瓷晶粒细小且分布均匀,晶粒的长大得到抑制;随着稀土Sm₂O₃的过量加入,复相陶瓷中有棒状晶粒出现,晶粒有粗化的趋势。在1400℃下烧结时,当Sm₂O₃添加量为0.3%时,制成的WCoB-TiC复相陶瓷材料密度达到10.01g/cm³,硬度HRA达到 91。     

纳米Al2O3颗粒对Cu-Al2O3性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备纳米Al₂O₃颗粒,通过粉末冶金法制备氧化铝铜（Cu-Al₂O₃）。采用X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、洛氏硬度仪和涡流计分别测试了Cu-Al₂O₃的结合能、微观组织、硬度和导电率。结果表明：随Al₂O₃颗粒含量的增加,Cu-Al₂O₃的硬度先升高后降低,当Al₂O₃颗粒的质量分数达到0.084%时,Cu-Al₂O₃的硬度达到最大值75.73（HRB）。Cu-Al₂O₃的导电率随着Al₂O₃颗粒含量的增加逐渐下降。Al₂O₃颗粒的质量分数为0.084%时为最佳值,Cu-Al₂O₃的硬度达到最大值,导电率达到69.1% IACS。     

Al2O3对Mo-W-Co高温合金力学性能的影响

通过改变Mo-W-Co高温合金中Al₂O₃的含量,研究Al₂O₃对Mo-W-Co高温合金硬度和耐磨性能的影响.采用球磨、压制成形和真空烧结等工艺制备Mo-W-Co-Al₂O₃高温合金,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和金相显微镜(OM)对制备好的合金的相结构、形貌和粒度进行分析,并测试合金的硬度和耐磨性能.结果表明:添加Al₂O₃能提高Mo-W-Co高温合金的硬度和耐磨性能,当w_Al2O3为5%时,Mo-W-Co高温合金的硬度和耐磨性能达到最佳效果;在真空烧结时,Al₂O₃在合金中形成了γ-Al₂O₃相,是影响合金组织和性能的关键相.     

Y2O3,La2O3及其混合物对ZrO2陶瓷材料烧结及抗热震性能的影响

以纳米级ZrO2、Y203,La203和黏结剂聚乙烯醇为原料,通过干压成型后烧结,成功制备出稀土增强型ZO2,陶瓷材料,得到其最佳烧结温度为1 450 ℃。先探究了单一稀土对Zx0。的烧结及抗热震性能影响,确定了Y,0。和La,0。的最佳添加量o分别为3%和5% ,然后在总混合稀土添加量o为3%时,探究了Y,0,和La,0,五种不同添加比例对Zx0。的烧结、硬度及抗热震性能影响。结果表明:当Y203和La2O3的质量添加比例为3:1时,制得的ZxO。陶瓷的烧结及抗热震性能最好,此时抗热震次数为15次,硬度为90.2 HRB,密度为5.13 g/ cm''。     

Al2O3/WO3/ZrO2催化剂的制备及在酯交换反应中的研究

以松木为模板,采用模板法将不同含量的Al₂O₃添加到WO₃/ZrO₂复合氧化物中,采用X射线衍射、BET比表面积分析、拉曼光谱和NH₃等温吸附测试等手段对其进行表征,以评估其改进结果。将Al₂O₃/WO₃/ZrO₂催化剂应用到甲醇与乌桕油（非食用油）的酯交换反应中,在其他反应条件相同,Al₂O₃质量分数为3%时,生物柴油最高产率达到83.1%。结果表明：添加Al₂O₃稳定了ZrO₂的四方相结构,使得催化剂比表面积更大、孔数量增加;模板法制备的催化剂孔径分布均匀,WO₃呈高度分散无定型状态;引入Al₂O₃增加了WO₃/ZrO₂催化剂的中强酸性,对弱酸性和强酸性无明显改变。     

O3/H2O2工艺控制太湖原水中致嗅氨基酸

针对太湖原水中氨基酸氯化消毒后可能引发的嗅味问题,采用太湖某水厂滤后水为研究对象,考察了O₃/H₂O₂深度处理工艺对水中致嗅氨基酸的去除效果及影响因素。结果表明滤后水中致嗅氨基酸占总游离氨基酸的81.6%,采用O₃/H₂O₂工艺降解致嗅氨基酸的最佳投量为1.5 mg·L^-1 O₃和0.06 mM H₂O₂,去除率91.28%,致嗅氨基酸浓度降至484.62 ng·L^-1,加氯消毒后几乎没有致嗅风险。水温10~30℃范围内,O₃/H₂O₂对致嗅氨基酸的去除率随温度升高而增大;pH=6~8范围内,去除率随pH的升高而增大。另外,该组合工艺较单独O₃/H₂O₂对溴酸盐的生成也有明显抑制作用。     

原位合成CNTs/Cu-Al2O3复合材料的性能研究

对Al的质量分数分别为0.20%,0.35%,0.60%的Cu-Al合金粉末进行内氧化,得到Cu-Al₂O₃粉末。采用化学气相沉积法在Cu-Al₂O₃粉末表面原位生长碳纳米管(carbon nano tubes, CNTs),采用放电等离子烧结工艺成功制备了CNTs/Cu-Al₂O₃复合材料。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察了CNTs/Cu-Al₂O₃复合粉末、复合材料断口的形貌。采用显微硬度计、微拉伸试验机、摩擦磨损试验机分别对纯Cu及复合材料的维氏硬度、抗拉强度、摩擦因数进行测试。采用电化学工作站测试复合材料在3.5%NaCl (质量分数)水溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,随着Al的质量分数的增加,粉末表面合成的CNTs的数量也增多。Al的质量分数为0.35%时,CNTs/Cu-Al₂O₃复合材料的综合性能最佳,与纯Cu相比,复合材料的抗拉强度和腐蚀电势分别提高了86.4%和43.2%,分别为315 MPa和-0.268 V,摩擦因数降低了53.3%,仅为0.28。     

尿素辅助模板法合成介孔氮掺杂CeO2及其CO2捕获应用研究

以硝酸铈为前驱物,以尿素为助剂,采用一种简单的模板法合成了介孔氮掺杂CeO₂材料.利用X射线衍射仪(XRD)、吸附-脱附仪(BET)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等设备对合成材料进行表征.多种测试结果证明:试验得到的纳米材料具有均一的介孔结构和较高的比表面积(124.8 m²·g^-1)并掺杂了氮元素.同时,测定了介孔CeO₂材料对于CO₂的吸附性能,并研究了氮掺杂对CeO₂材料的CO₂吸附性能的影响.结果表明:相比未掺杂氮的介孔CeO₂,氮掺杂的介孔CeO₂具有更好的CO₂吸附性能和循环吸附脱附性能.     

CoFe2O4-Al2O3复合材料的制备及其在含日落黄废水处理中的应用

制备了铁酸钴-氧化铝（CoFe₂O₄-Al₂O₃）复合材料,并采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、比表面积和孔径分析仪对多孔CoFe₂O₄-Al₂O₃复合材料的物相和形貌进行了分析. 利用制备的CoFe₂O₄-Al₂O₃复合材料活化过硫酸氢钾（PMS）来降解废水溶液中的日落黄（SY）,通过研究CoFe₂O₄-Al₂O₃材料制备过程中Co²⁺,Fe³⁺和Al³⁺的物质的量之比、煅烧温度和时长对材料催化性能的影响,发现Co²⁺,Fe³⁺和Al³⁺的最佳物质的量之比为1:2:12,最佳煅烧温度为400 ℃和最佳煅烧时长为3 h. 对采用在最优条件下制得的CoFe₂O₄-Al₂O₃复合材料作为催化剂,PMS氧化降解含日落黄废水进行研究,考察了pH值、温度、不同体系、PMS用量、CoFe₂O₄-Al₂O₃材料用量和一些阴离子对日落黄降解的影响. 结果表明：在pH=7,温度为55 ℃条件下,用0.1 g催化剂和0.125 g PMS能使100 mL质量浓度为0.6 g·L^-1的日落黄溶液在30 min内降解率达到99.5%. 同时,碳酸氢根负离子（HCO₃^-）和硝酸根负离子（NO₃^-）的加入抑制了日落黄的降解,而Cl^-则能促进日落黄的降解. 此外,在进行4次循环使用后,CoFe₂O₄-Al₂O₃仍表现出很好的催化性能,日落黄去除效果仍能达到90%以上.     

SnO2/n-Si双层结构的湿度敏感性及其物理机制*

在室温下利用直流磁控溅射方法在硅基底上制备了二氧化锡薄膜,得到Sn O2/n-Si双层结构。利用扫描电子显微镜对二氧化锡薄膜的结构进行表征、分析。通过测量双层结构在干燥及湿度环境中的伏安特性,研究了其湿度敏感性。结果表明:双层结构在干燥和湿度环境中均表现出二极管特性,且从干燥环境向湿度环境过渡时,该结构在正向偏压下电流变化明显。基于该结构正向偏压下的伏安特性研究其湿度敏感性,研究发现双层结构在工作电压为0.25 V时,湿度灵敏度最佳。灵敏度随着环境湿度的增大而增大,在相对湿度为67%时,灵敏度达到142%,响应时间和恢复时间分别为550 s和240 s。最后,基于能带理论,揭示了双层结构湿度敏感性的物理机制。该研究对湿度传感器的开发具有一定的指导意义。     

CTAB辅助下WO3/ZrO2复合纳米材料的制备及表征

在十二烷基三甲基溴化铵(CTAB)的辅助下,利用水热法制备了WO3/ZrO2复合氧化物纳米样品,利用XRD、TEM、SAED、N2吸附-脱附等方法对样品的形貌、结构、孔径进行了表征.结果表明:氧化钨被氧化锆包覆煅烧后,团聚成网状结构的纳米粒子,其BET表面积为368m2/g,平均孔径为5.29nm,孔分布不均匀,无序程度极高.     

Bi_2O_3-BaO-SiO_2-R_xO_y玻璃的结构及其封接性能

研究了Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy玻璃体系的结构及封接性能.应用密度泛函理论计算获得了Bi2O3在SiO2玻璃网络中的能量最优结构,从理论上确定了铋作为网络中间体最可能以[BiO3]形式存在,并讨论了Ba2＋、Al3＋等在玻璃中的作用及其存在的可能结构.结果表明,该玻璃的热膨胀系数在50～530℃温度为11×10-6 K-1,与氧化钇稳定氧化锆（热膨胀系数10.2×10-6 K-1）电解质和不锈钢SUS430（热膨胀系数11.3×10-6 K-1）合金连接体相匹配.对玻璃粉体进行物相分析表明,该硅酸盐玻璃为非晶体,与理论分析相一致.将氧化钇稳定氧化锆电解质和SUS430合金连接体用Bi-Ba-Si-O玻璃在高温下进行封接实验,结果说明三相界面结合紧密,气密性良好.实验选定的Bi-Ba-Si-O玻璃材料基本满足固体氧化物燃料电池对封接材料的要求.     

掺杂氧化物对Ni-ZrO_2-Al_2O_3催化剂的性能影响

用水热合成法分别制备Ni-ZrO2-Al2O3和Ni-MxOy-ZrO2-Al2O3催化剂,并用XRD、H2-TPR、H2-TPD和CO2-TPD方法对对催化剂的晶相结构、活性中心、表面酸碱性等进行表征,同时以CO2重整CH4反应为探针考察催化剂的活性及稳定性。结果表明,在Ni-ZrO2-Al2O3催化剂中掺杂不同的金属氧化物MxOy能改变催化剂的晶相结构,对催化剂表面活性和碱性中心有一定程度的调控作用。掺杂BaO、CeO2和K2O后的催化剂反应的初活性明显增加,在850℃时,使CH4的转化率分别达到92.31%、90.29%和90.06%,CO2的转化率分别达到94.37%、93.94%和93.22%。800℃条件下反应100h后,Ni-BaO-ZrO2-Al2O3催化剂上的CH4转化率基本上维持在85%。     

ZrO2 and ZrO2 -Y2 O3 coatings deposited by double pulsed plasma arc

A novel surface technique has been developed to produce ZrO₂ and ZrO₂-Y₂O₃ coatings on the surface of alloys by using double pulsed plasma arc to react with a solution film containing nano-oxide particles. These coatings exhibit smooth surface and excellent adhesion with substrate. The morphologies of the ceramic coatings and phases were analyzed. It was shown that the oxidation resistance of 18-8 stainless steel was markedly improved by applying ZrO₂ and ZrO₂-Y₂O₃ coatings.     

Ce0.8Sm0.2O1.9@TiO2异质结构电解质研究

半导体与离子导体形成的异质结构可以极大地增强材料的离子电导率,其两相界面能为离子传输提供较好的通道。以TiO₂与Ce_0.8Sm_0.2O_1.9 （samarium doped ceria, SDC）为研究对象,分别通过湿化学法和干混法构造了两种不同的异质结构复合材料。研究表明,利用湿化学法制备的SDC@TiO₂异质结构复合材料（简称SDC@TiO₂）作电解质的燃料电池在550 ℃下最大输出功率密度为761 mW·cm^-2,比用干混法制备的SDC-TiO₂异质结构复合材料（简称SDC-TiO₂）作电解质的燃料电池的最大输出功率密度高21%。与SDC-TiO₂相比,SDC@TiO₂具有更丰富的两相界面。电化学阻抗谱显示,以SDC@TiO₂材料作为电解质的电池具有更低的欧姆电阻和极化电阻。     

(Nd0.62 Li0.15)TiO3陶瓷的制备及其热电性能

采用固相反应法与无压烧结法相结合制备了ABO₃型钙钛矿(Nd_0.62Li_0.15)TiO₃晶体陶瓷材料,并对其热电性能进行了表征.高分辨率透射电镜观察显示,制备的材料具有纳米超晶格结构,导致材料表现出玻璃态热传导特征且热导率小于2W/(m·K),该玻璃态热传导源于超晶格结构形成的大量纳米域界面对声子的强烈散射.A位空位填充使材料的电子电导率得到了明显改善,但对材料的热导率影响不大.塞贝克系数因为TiO₆八面体的扭曲而受到一定的影响.在测试温度范围内,块体陶瓷在500K时得到了最高的无因次热电优值(ZT)0.019.     

Cu2O/CPAN/SiO2复合材料的制备及光催化还原性能的研究

为了提高材料的比表面积和光生电子-空穴的分离效率,以具有高比表面积的多孔SiO_2为载体,以价带相匹配的Cu_2O和CPAN(环化聚丙烯腈)为催化剂,通过溶液浸渍和原位热处理法制备了Cu_2O/CPAN/SiO_2复合光催化材料。利用TEM,SEM,XRD,FTIR,BET和EDS等方法对复合物的形貌、组成和结构进行了表征,通过UV-vis, DRS,PL,EIS和光电流等方法分析了复合微粒的光电性能,并以对硝基苯酚还原反应为模型,考察了Cu_2O/CPAN/SiO_2复合微粒的可见光催化性能。结果表明,多孔SiO_2载体大大提高了Cu_2O/CPAN的比表面积;Cu_2O为八面体晶型,与CPAN构筑的异质结均匀分布于SiO_2表面,显著提高了对可见光的吸收及光生电子-空穴对的分离效率。当Cu_2O的质量分数为2%、热处理温度为260℃、热处理时间为3 h时,制备得到的Cu_2O/CPAN/SiO_2复合微粒表现出最佳的光催化活性。研究结果为制备高效复合催化剂提供了方法依据。     

锐钛矿型TiO2/SiO2复合氧化物的制备

以硅灰石为硅源、 硫酸钛为钛源, 在未添加任何表面活性剂的制备条件下得到较高比表面积的多孔锐钛矿型TiO₂/SiO₂复合氧化物.反应过程中生成微溶于水的CaSO₄, 在复合物孔隙的形成中起重要作用. 利用XRD,TEM,N₂吸附和脱附对复合物的微观结构和化学组成进行了表征.     

四氧化三铁/植酸钠对水中六价铬的分离

四氧化三铁(Fe3O4)这一用途广泛的功能性磁性纳米粒子,但是由于在制备过程中,其形貌难以控制,团聚严重,大大限制了它的应用.用环境友好的植酸钠(IP6)胶束为模板,利用分子中六个不共面的磷酸酯键,络合铁离子,水解制备了Fe3O4/IP6纳米结构,其有分散性好,长期稳定的特点.Fe3O4/IP6中磷酸酯键可捕获富集水体中Cr(VI)离子,利用Fe3O4的磁性,通过外磁场将Cr(VI)离子从废水中分离出来.实验结果表明:该过程时间短(10 min),效果理想.还观察了水体p H值变化对Fe3O4/IP6纳米粒子分离Cr(VI)的影响.