Fe_2O_3/TiO_2复合纳米管阵列的制备及其可见光催化性能研究

在氟化铵-乙二醇体系中,采用阳极氧化法在铁基体上制备Fe_2O_3纳米管阵列,然后以氟钛酸铵为钛源,利用水热法在Fe_2O_3纳米管阵列上负载TiO_2纳米片,制得Fe_2O_3/TiO_2复合纳米管阵列,利用SEM、EDS、XRD、TEM、UV-Vis等手段,对所制Fe_2O_3/TiO_2纳米管阵列的表面形貌、物相结构及光催化性能进行表征,并分析Fe_2O_3/TiO_2纳米结构对亚甲基蓝的可见光降解能力。结果表明,Fe_2O_3/TiO_2复合纳米管阵列具有良好的可见光响应;NH_4F浓度为0.4%、水热反应3h制备的Fe_2O_3/TiO_2复合结构具有最佳的光催化性能,对亚甲基蓝的降解率可达90%。     

二次相诱发铝空气电池纯铝阳极局部腐蚀研究

铝空气电池由于铝阳极储量丰富、环保经济、配置简单、能量密度高等优势在能源领域显示出巨大的应用潜力。然而铝阳极在碱性电解质中的严重腐蚀大大限制了铝空气电池的实际应用,且有关铝阳极中二次相对腐蚀行为影响的报道很少。本文选用4种不同纯度的纯铝,并采用微观结构表征、电化学测试、原位腐蚀形貌观察、有限元模拟等手段,系统的探究了中二次相对纯铝阳极在碱性介质中局部腐蚀的影响。结果表明:纯铝中存在分布在晶内的团簇相及沿晶界分布的线条状析出相两种二次相,纯铝中的Al–Fe二次相几乎不溶于碱性溶液且在腐蚀过程中充当阴极相,在电偶作用的影响下导致其周围基体发生腐蚀。低纯度铝样品由于晶粒内和晶界处的大量二次相引起的强烈电偶腐蚀而遭受严重的腐蚀。相比之下,高纯铝样品由于二次相尺寸较小且含量较低,腐蚀现象较为轻微。准原位SEM观察表明,铝基体的快速溶解进一步促进了二次相的暴露及脱落。此外,基于有限元模型的模拟电流密度分布表明,二次相加速了团簇相及周围基体的腐蚀速率。本文深入研究了二次相在碱性介质中对纯铝腐蚀的影响,为铝空气电池阳极材料的设计提供了参考。     

Fe_2O_3/ZnO纳米复合结构的制备及其光催化性能研究

通过阳极氧化法在纯铁片基底上生长Fe_2O_3纳米管阵列薄膜,然后采用水热法在Fe_2O_3纳米管阵列薄膜上负载ZnO纳米棒,制得Fe_2O_3/ZnO复合纳米结构。借助FE-SEM、XRD、TEM、UV-Vis等手段,对不同反应时间下制得的Fe_2O_3/ZnO复合材料的形貌、结构、物相组成及光催化性能进行表征,重点考察了复合结构的亚甲基蓝可见光降解能力。结果表明,在外加电压为55V的条件下阳极氧化450s,所制备的Fe_2O_3纳米管阵列具有高度有序、分布均匀及垂直取向的结构特点,管径约为80nm;在90℃的碱性锌酸盐溶液中,水热反应1.5h后,制得的Fe_2O_3/ZnO复合材料具有最佳的光催化性能,该样品对亚甲基蓝的降解率可达85%。     

面向海工装备耐磨部件的Ti–C–N复合薄膜不同环境条件的摩擦磨损性能

海洋对人类社会文明和进步产生着重大影响，而如何利用表面工程技术提升海工装备关键部件多环境条件下的高效、持续减摩和耐磨性能以满足近海绿色可替代能源开发、远洋捕捞以及深海资源钻探需求是近年来摩擦学领域的热点问题之一。本文利用多靶共聚焦反应磁控溅射技术设计并制备出了一系列不同碳（C）含量的Ti–C–N自润滑复合薄膜材料，研究了其在空气、水以及海水环境下的摩擦磨损行为，揭示了各环境条件下因薄膜各相交互作用而产生的润滑、耐磨规律。主要研究结果表明，C的添加诱发非晶相（amorphous, a）的产生，导致薄膜两相共存，为面心立方（face-centered cubic, fcc）TiN+a-C。复合薄膜(<19.1at% C)中具有优异润滑性能的a-C相显著提升了其在空气和水环境下的摩擦磨损性能，但C含量的进一步升高降低了薄膜的力学性能，最终导致薄膜摩擦磨损性能有所降低。海水摩擦环境下，因a-C于fcc-TiN间产生微区原电池而使TiN相优先腐蚀，大量磨蚀产物黏附在磨痕表层，从而极大提升了薄膜的耐磨损性能。