多金属氧酸盐纤维的电纺制备和表征

通过电纺技术制备了聚乙烯醇/K₇[SiW₁₁O₃₉Co(H₃P₂O₇)]复合纤维毡, 在500℃煅烧这种复合纤维8 h, 得到了纯的Keggin结构的K₇[SiW₁₁O₃₉Co(H₃P₂O₇)]纤维. 通过红外吸收光谱(IR)、电子自旋共振(ESR)和扫描电子显微镜(SEM)对纤维毡进行了表征. 这种纤维的平均直径为250 nm. 在纤维形态没有改变的情况下, 吸收和解吸水蒸汽会呈现出颜色的变化.     

ZrC和ZrB2掺杂对PIT法制备MgB2带材的影响

采用ZrC和ZrB₂掺杂在常压条件下制备了MgB₂/Fe超导带材. 利用X射线衍射、扫描电子显微镜、电测和磁测等手段, 重点研究了ZrC 和ZrB₂掺杂对超导带材组织和性能的不同影响. 结果显示, ZrC掺杂导致带材临界电流密度的降低, 临界转变温度保持不变; ZrB₂掺杂则显著提高了带材高场下的临界电流密度, 而临界转变温度略微下降了0.5 K. 实验结果表明, 采用ZrB₂掺杂原位PIT技术可制备出具有高临界电流密度的MgB₂带材.     

磁性药物-无机纳米复合材料的结构设计与表征

以镁铁氧体为磁性粒子, 层状锌铝双金属氢氧化物为主体层板, 分别以卡托普利(Captopril: Cpl)和5-氨基水杨酸(5-aminosalicylic acid: 5-ASA)为客体药物分子, 采用共沉淀法组装得到超分子结构磁性卡托普利及5-氨基水杨酸插层锌铝双金属氢氧化物Cpl-LDHs/MgFe₂O₄和5-ASA-LDHs/MgFe₂O₄. 研究表明, 该超分子结构磁性复合材料具有良好的晶相结构, Cpl-LDHs及5-ASA-LDHs通过Zn-O-Mg和 Al-O-Mg键连接于MgFe₂O₄表面形成核壳结构, 且该药物-无机纳米复合材料具有明显的磁性能.     

表面引发氮氧自由基聚合反应制备聚苯乙烯/SiO2纳米复合材料

将过氧基团锚固于纳米SiO₂粒子表面, 进而通过表面原位引发苯乙烯聚合制备了聚苯乙烯(PS)/SiO₂纳米复合粒子. 纳米SiO₂经亚硫酰氯(SOCl₂)处理, 再与叔丁基过氧化氢(TBHP)反应锚固形成过氧引发基团, 通过表面引发氮氧自由基聚合反应引发苯乙烯聚合, 制备了纳米氧化硅表面接枝聚苯乙烯/SiO₂ (PS-g-Silica)纳米复合材料, 利用红外光谱、透射电子显微镜、原子力显微镜、热重分析等测试方法对制备的纳米复合粒子进行了表征与分析, 结果表明表面引发氮氧自由基聚合反应可以制备良好的PS/SiO₂纳米复合材料.     

Zn掺杂TiO2纳米管电极制备及其对五氯酚的光电催化降解

采用阳极氧化法在Ti基底上制备TiO₂纳米管电极, 再通过浸渍法制备出Zn掺杂TiO₂纳米管电极. 采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电子探针显微分析(EPMA)、紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)技术对其进行表征, 电极表面分布有均匀的纳米管状阵列, 管径50～90 nm, 管长约200 nm, 管壁厚约为15 nm, 锐钛矿型TiO₂, Zn元素以ZnO小团簇形态沉积在TiO₂纳米管电极表面, 与TiO₂纳米管电极相比起始吸收带边红移近20 nm. 分别使用Zn掺杂TiO₂纳米管电极和TiO₂纳米管电极对相同五氯酚(PCP)溶液(初始浓度为20 mg/L, 电解质Na₂SO₄浓度为0.01 mol/L, 初始pH为7.03)进行光电催化降解120 min. 结果表明: 在紫外光(400 μW/cm²)或可见光(4500 μW/cm²)的照射下, Zn掺杂TiO₂纳米管电极对PCP的降解率分别为73.5%和18.4%, 而TiO₂纳米管电极对PCP的降解率分别为48.5%和3.2%. Zn掺杂TiO₂纳米管电极光电催化降解PCP的准一级反应动力学常数分别为TiO₂纳米管电极的2.0倍和5.8倍, 且其光电催化性能与Zn掺杂浓度有关，最优掺杂浓度为0.909%. Zn掺杂TiO₂纳米管电极的稳定性良好.     

NiAl-NO3-LDHs/LDPE光致变色复合材料的制备及性能

采用成核/晶化隔离法(SNAS)制备了晶体结构完整、晶相单一的纳米量级NiAl-NO₃-LDHs. 使NiAl-NO₃-LDHs与LDPE在双辊炼塑机上进行充分混合制备了NiAl-NO₃-LDHs/LDPE复合材料, 在紫外光照射下复合材料颜色发生了明显变化, 由照射前的橄榄绿色变成青灰色, 80℃加热后又恢复到橄榄绿色. 考察了NiAl-NO₃-LDHs的添加量和光照时间等因素对复合材料光致变色性能的影响, 结果表明, 随NiAl-NO₃-LDHs加入量的增加复合材料光致变色现象趋于明显, 当加入量达到5%时, 复合材料表现出良好的光致变色性能; 紫外光照射20 min后颜色变化达到最大值; 将NiAl-NO₃-LDHs和LDPE进行复合, 可以显著提高NiAl-NO₃-LDHs的光致变色稳定性, 复合材料光致变色性能表现出良好的重复性. 加入纳米量级的NiAl-NO₃-LDHs, 对复合材料的力学性能也起到了一定程度的改善作用.     

钯镍合金粒子负载的多壁纳米碳管储氢材料在温和条件下的储氢行为

采用新型的溶胶法, 制得了一种PdNi₁₈合金纳米粒子, 将这种纳米粒子负载到经过特殊预处理的多壁纳米碳管上, 得到了一类具有良好储氢性能的PdNi₁₈/MWCNTs复合材料. X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)测试表明, PdNi₁₈合金纳米粒子均匀地分布在载体表面上, 粒径约为3 nm. 储氢结果显示, 该复合材料在室温、1.5 MPa条件下储氢量可高达2.3%(质量分数).     

微胞陶瓷/金属块体复合材料

用放电等离子烧结(spark plasma sintering, SPS)方法, 烧结表面包覆纳米Al₂O₃的球形Al₉₀Mn₉Ce₁合金复合粉末, 制备了一种高致密微胞陶瓷/金属块体复合材料, 烧结温度只有520℃. 该材料由蜂窝状封闭Al₂O₃陶瓷胞壁和Al₉₀Mn₉Ce₁合金胞体组成, 胞体尺寸约为20~40 μmm, 胞壁壁厚1~2 μm. 材料抗压强度达到514 MPa, 压延塑性约0.65%. 这种特殊结构预示可能具有极好的耐腐蚀性能及耐热性能. 这种微胞结构Al₉₀Mn₉Ce₁/Al₂O₃复合材料的成功制备, 为新型陶瓷/金属复合材料的设计提供了新思路.     

丁二酸改性二氧化硅胶体球的制备及其胶体晶体的组装

采用Stöber法在乙醇介质中合成二氧化硅(SiO₂)胶体球. 为提高SiO₂胶体球的表面电荷密度, 将丁二酸化学键合于SiO₂胶体球表面. 扫描电子显微镜(SEM)结果表明样品平均粒径为473 nm, 单分散性较高、平均标准偏差小于5%; 傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)结果证明丁二酸一端的羧基与SiO₂胶体球表面的羟基发生了酯化反应; Zeta电位和标准氢氧化钠滴定测试结果显示, 经表面改性后, SiO₂胶体球在水溶液中的Zeta电位从-53.72 mV提高到-67.46 mV, 表面电荷密度从0.19 μC/cm²提高到0.94 μC/cm². 通过垂直沉积法在水溶液中制备出有序性较好的密排结构的SiO₂胶体晶体. 在SEM下, 观察到这种胶体晶体是面心立方(fcc)密排结构. 透射光谱表明, 所制备的胶体晶体在(111)方向具有光子晶体的带隙性质.     

虫孔状介孔Ce0.6Zr0.35Y0.05O2固溶体的制备与表征

分别采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、CTAB-EG(乙二醇)模板法和CTAB-EG-NaCl法(即以一定量的NaCl填充由CTAB-EG模板法所得前驱体的孔道)制备出Ce_0.6Zr_0.35Y_0.05O₂(CZY)固溶体纳米粒子, 并利用X射线衍射、高分辨扫描电子显微镜、透射电子显微镜、选区电子衍射及N₂吸附-脱附等技术表征了这些材料的物理性质. 结果表明, 3种方法制备的Ce_0.6Zr_0.35Y_0.05O₂样品都具有虫孔状介孔立方晶相结构, 孔径分布窄(平均孔径5.3~7.1 nm), 比表面积高(95~119 m²·g^−1), 孔容大(0.16~0.18 cm³·g^−1). NaCl的引入有利于在较高温度下合成多孔固体纳米材料时保持孔道结构.     

Pd-Cu/水滑石吸附催化氢还原水中的硝酸根

采用混合浸渍法制备了以水滑石为载体的Pd-Cu催化剂, 利用比表面仪(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、场发射透射电子显微镜(FTEM)以及X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征, 考查了其对水中NO₃&#8722;的吸附、催化氢还原性能, 并与其他载体(氧化铝(Al₂O₃)、二氧化钛(TiO₂)、分子筛(HZSM))的催化剂进行了比较. 结果表明, 以水滑石为载体的Pd-Cu催化剂是比表面积较大(185.3 m²/g)的中孔(52.2 Å)材料, 活性金属粒子大小均匀(<10 nm), 其在水中发生层状结构重建, 可吸附水中的NO₃&#8722;, 吸附等温线符合Langmuir模型; Pd-Cu/水滑石对于NO₃&#8722;的催化还原是吸附作用和催化氢还原作用的连续动态过程, 因此, 与Al₂O₃, TiO₂, HZSM为载体的催化剂相比较, 水滑石为载体的催化剂具有更高的催化还原活性和较高的选择性. 水滑石在水中存在一定的表面水解, 但析出的金属离子浓度均小于现行的饮用水标准, 重复使用试验表明Pd-Cu/水滑石催化还原水中硝酸根的稳定性较好.     

酸刻法制备Bi2Sr2CaCu2O8+x本征结

采用一种基于Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+x单晶制备约瑟夫逊本征结的新方法——酸刻法制备本征结. 通过盐酸腐蚀的方法, 可以构造出本征结的台式结构(mesa), 同时使周围的单晶呈绝缘性. 通过选择合适的盐酸浓度, 保持了单晶表面一定的平整度, 以方便继续做顶电极. 采用四端子法测量了样品的低温电流(I)-电压(V)特性, 通过改变盐酸浓度以及浸泡时间, 可以实现对结数目的控制, 并且使mesa的厚度和单晶反应层的平均高度相一致.     

一种新型Zr基块状非晶复合材料的显微组织与力学性能

通过在块状Zr-Cu-Al非晶合金形成能力较大的成分范围附近设计成分, 利用电弧炉吸铸的方法制备了直径分别为3和4 mm的Zr_48.5Cu_46.5Al₅块状非晶复合材料. 显微组织分析表明, 复合材料中含有微米尺度的具有马氏体结构的CuZr相, 同时还生成了在非晶基体上均匀分布的Zr2Cu纳米颗粒和Cu₁₀Zr₇片状相. 室温压缩实验表明, 直径为3和4 mm块状非晶复合材料分别达到7.7%和6.4%的塑性变形, 同时有显著的应变硬化现象.     

粉末套管法制备MgB2/Fe超导线材及超导电性

在对MgB₂超导体成相物理化学过程分析基础上, 用原位粉末套管(PIT)技术制备了MgB₂/Fe超导线材, 采用扫描电子显微镜(SEM)研究了线材中MgB₂超导相的微观结构, 使用标准四引线法测量了线材的传输临界电流密度(J_c), 结果表明: 线材中MgB2的晶粒尺寸为1~3 mm, 晶粒间的连接较好, 线材在20 K, 自场下, J_c达到6.1×0⁴ A/cm².     

快速凝固Co-Sn合金的组织形态与电学特性

采用单辊实验技术研究了 Co-Sn 二元合金的急冷快速凝固行为, 并通过将金属熔体热传导方程和Navier-Stokes方程相耦合, 理论计算了液态合金的冷却速率. 实验发现, Co-20%Sn亚共晶合金的初生αCo 相的生长形态对冷速变化十分敏感, 低冷速下在合金条带中部会形成一定厚度的柱状αCo 枝晶区. 随着冷速的增大, 柱状晶区减小并逐渐趋于消失, 凝固组织以均匀细小的αCo等轴晶和分布于其间的γCo₃Sn 相为特征. Co-34.2%Sn共晶合金形成了全部的不规则共晶组织. 随着冷速的增大, 一方面两种合金组织明显细化, 均匀性显著提高; 另一方面晶体缺陷数量增多, 对自由电子的散射作用增强, 从而导致电阻率的显著增大. 晶界散射系数r→1, 可使用M-S模型对快速凝固Co-Sn合金的电导特性进行理论计算.     

落管中Ag60Sb34Cu6三元合金的快速凝固机制

采用落管无容器处理技术实现了直径为60~800 mm的Ag₆₀Sb₃₄Cu₆三元合金液滴的快速凝固, 对其凝固机理进行了理论探索. 随着液滴尺寸的减小, 冷却速率从57 K/s增大至5.8×10⁴ K/s, 最大过冷度达180 K(0.23T_L), 初生ε(Ag₃Sb)枝晶发生了显著细化, 直至形成均匀的等轴晶. 实验结果表明, 深过冷条件使得(ε+ Ag)二相共晶在小液滴中难以生成, 同时初生e相中Ag的固溶度随液滴过冷度的增大显著增大. 根据差热分析与晶体生长形态, 提出了合金液滴在不同过冷度下的两种凝固方式.     

MNi4.8Sn0.2(M=La, Nd)合金粒子负载的纳米碳管复合储氢材料

采用浸渍-还原法制备了LaNi_4.8Sn_0.2/CNTs和NdNi_4.8Sn_0.2/CNTs两种复合材料, 在室温、1.0 MPa氢压下, 分别可获得2.96%和2.88% (质量分数)的储氢量. 在相同条件下, 该储氢值为MNi_4.8Sn_0.2(M = La, Nd)合金粒子储氢量的3倍, 此结果可归因于合金粒子与纳米碳管(CNTs)之间的协同作用. XRD和TEM测试结果表明, 合金粒子粒径在30 nm左右且较均匀地分布在CNTs载体上. 储放氢实验显示, 两种复合材料有较好的储氢稳定性, 经历100个吸放氢周期后, 其储氢降低率小于6%; 同时, 材料的晶体结构没有发现明显的变化.     

TiC原位增强块状Cu47Ti34Zr11Ni8非晶合金复合材料

在电弧炉中利用吸铸法制备了直径1~4 mm的原位生成TiC和β-Ti枝晶联合增强的块状Cu₄₇Ti₃₄Zr₁₁Ni₈非晶合金复合材料. DSC热分析结果表明, 原位生成TiC颗粒的引入, 没有影响基体合金的非晶形成能力. 用OM, XRD, SEM, EDS等方法研究了复合材料的相组成、微观组织以及成分分布, 结果表明, TiC颗粒作为异质形核中心促进了β-Ti枝晶的形成, 形成了TiC颗粒和β-Ti枝晶联合增强的块状Cu₄₇Ti₃₄Zr₁₁Ni₈非晶合金复合材料, 而且β-Ti枝晶的尺寸和数量与TiC颗粒的多少以及试样的尺寸有关. 室温压缩试验表明, 同单相非晶合金相比, 块状Cu₄₇Ti₃₄Zr₁₁Ni₈非晶合金复合材料提高了抗压强度及塑性.     

类钙钛矿化合物(Ca/Sr)2CuO2Cl2高压结构稳定性和电性质

利用金刚石压砧技术在0~31 GPa的压力范围内研究了常温下K₂NiF₄型结构的(Ca/Sr)₂CuO₂Cl₂化合物的结构稳定性和电性质. 结果表明, (Ca/Sr)₂CuO₂Cl₂化合物的晶格结构在高压下是稳定的, 并且具有较大的各相异性压缩, 得到了(Ca/Sr)₂CuO₂Cl₂化合物的状态方程和体弹模量. 电学性质测量表明, 高压下Sr₂CuO₂Cl₂样品可能有电子结构相变发生.     

自由落体条件下的快速偏晶凝固

采用落管方法实现了Ni-31.4%Pb偏晶合金在微重力和无容器条件下的深过冷和快速凝固. 理论计算表明液滴下落过程中获得的过冷度与其直径呈指数函数关系, 实验中获得了241 K(0.15 T_m)的最大过冷度. 发现随过冷度的增大, 偏晶胞组织在整个试样中的体积分数增大, 且L₂(Pb)相显著细化. 对L₂(Pb)相和α-Ni相的形核率进行了理论计算, 结果表明偏晶转变过程中L₂(Pb)相总是领先形核相.