NiFe2O4基金属陶瓷材料的制备及显微分析

采用粉末冶金技术,冷压烧结制得NiFe2O4基金属陶瓷板状惰性阳极,并对其进行显微组织、物相等的分析,有利于改进金属陶瓷材料的配方及制备、烧结等工艺,以提高金属陶瓷材料的抗腐蚀、导电等性能。     

NiFe2O4基金属陶瓷材料的制备及其耐腐蚀性能

采用传统粉末冶金技术制备了铝电解用Cu-NiFe2O4和Ni-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极,并对其在Na3AlF6-Al2O3熔体中的腐蚀行为进行了研究.研究结果表明:NiFe2O4基金属陶瓷阳极的腐蚀行为与热力学计算结果吻合;金属Cu与NiFe2O4陶瓷的润湿性能不好,Cu-NiFe2O4金属陶瓷的致密化和导电性能难以提高;致密度过低时,会导致金属相高温氧化和电解质浸渗,电极肿胀、开裂;在电解过程中,5%Cu-NiFe2O4存在金属相聚集和在陶瓷基体中Fe优先溶解的现象,但金属铜并未发生阳极溶解;5%Ni-NiFe2O4金属陶瓷易实现致密化烧结,在电解过程中表现出良好的耐腐蚀性能,会发生金属Ni的阳极溶解,并存在陶瓷基体中铁优先溶解的现象.     

电解工艺对NiFe2O4基金属陶瓷阳极耐腐蚀性能的影响

研究了5%Ni-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极在冰晶石-氧化铝熔体中的腐蚀行为及电解参数对腐蚀率的影响.研究结果表明:当Al2O3质量分数大于5%或接近饱和时,电极腐蚀率较低;当Al2O3质量分数小于2%时,电极腐蚀加快;当在冰晶石熔体中不加Al2O3时,会发生灾变腐蚀;当分子比为2.2～2.4,电解温度为960℃时,腐蚀率较低;溶解的铝和高电流密度对惰性阳极的正常工作不利,电流密度适当时有利于降低阳极的腐蚀率;导致惰性阳极腐蚀的主要原因有铝热还原,碳化铝的溶解及电沉积、陶瓷基体的氟化反应.     

烧结工艺对铝电解NiFe2O4-Cu金属陶瓷阳极性能的影响

采用粉末冶金技术制备出铝电解用NiFe2O4-Cu金属陶瓷阳极，并对烧结工艺进行了研究。研究结果表明，金属Cu与NiFe2O4的润湿性差，NiFe2O4-Cu金属陶瓷的致密化与NiFe2O4陶瓷相的致密化直接相关；一定温度下，延长烧结时间，能够提高金属陶瓷相对密度，但存在金属相溢出风险；在烧结过程中，为防止金属相的氧化和陶瓷相的离解，必须控制一定的氧分压；采用热压技术制备NiFe2O4基金属陶瓷时，陶瓷基体会被石墨模具还原。     

合成工艺对NiFe_2O_4基惰性阳极性能的影响

为得到制备NiFe2O4基惰性阳极的最佳条件,利用正交实验法确定合适的工艺条件.考虑了影响惰性阳极制品的4个主要因素,每个因数又设计3个水平,通过正交实验极差分析研究了各因素对制品气孔率的影响,并确定了影响因素的主次.实验结果表明:对烧结后试样气孔率影响最大的因素是烧结温度,其次是纳米粉含量,再次是成型压力,最后是烧结时间;添加合适量的纳米粉,提高烧结温度和保温时间,增大成型压力等都有利于降低样品的气孔率.最佳工艺条件为:纳米粉质量分数20%,成型压力200 MPa,烧结温度1 400℃,烧结时间6 h.     

NiFe2O4纳米晶的合成及焙烧动力学

以α-Fe2O3和NiO粉体为原料,NaCl为稀释剂,利用固相机械化学反应,在高能球磨作用下合成了NiFe2O4纳米晶.采用X射线衍射分析了合成NiFe2O4的过程和不同焙烧温度对晶粒尺寸的影响,计算了前驱体热处理过程晶粒长大的活化能.研究结果表明:制备的NiFe2O4纳米晶的晶粒尺寸为20～30 nm;焙烧温度越高,晶粒尺寸越大;NiFe2O4晶粒长大的表观活化能为16.7 kJ/mol,这表明热处理过程的晶粒长大主要以界面扩散为主.     

纳米颗粒NiFe2O4的穆斯堡尔谱研究

用溶胶凝胶法制备了NiFe2O4纳米晶粉末样品,用XRD表征了样品的晶体结构,用谢乐公式估算了纳米晶粒的尺寸;分别在室温,80K,9K采集了样品的穆斯堡尔谱,对样品中超精细场的变化及Fe3 离子在A,B两个晶位的占位情况进行了研究.结果发现随着晶粒尺寸的减小,超精细场变小,Fe3 占据B位的比例增大,纳米颗粒呈现混合型尖晶石结构,不同于块体材料完全反型的尖晶石结构.     

NiFe2O4-SiO2纳米复合微粒的制备和表征

合成了NiFe2O4-SiO2纳米复合微粒,借助傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等分析手段对样品的成分、结构及形貌进行了表征,利用振动样品磁场计(VSM)测定了磁核及其复合微粒的磁学性能,并在pH=6的条件下测定了样品对溴代十六烷基吡啶的饱和吸附量.结果表明:合成的纳米复合微粒分布均匀,具有磁性和吸附性能,在磁靶向治疗中具有潜在的应用价值.     

金属含量对Cu-Ni-NiFe2O4金属陶瓷导电性能的影响

制备了添加不同含量的Cu和Ni金属粉末作为导电组元的NiFe2O4基金属陶瓷材料,研究了材料的物相组成、显微组织以及金属相含量对材料致密度和电导率的影响.研究结果表明,所制备的金属陶瓷材料由NiFe2O4和Cu-Ni合金相组成,其中细小且形状不规则的(Cu-Ni)相均匀地镶嵌在NiFe2O4陶瓷基体上;试样的致密度在金属含量为0～20%范围内存在极大值;Cu-Ni-NiFe2O4金属陶瓷遵循半导体导电机理,其电导率随着温度的升高和金属含量的增大而增大.     

NiFe2O4基金属陶瓷耐腐蚀因素分析及腐蚀率预测

采用灰关联分析方法解析了铝电解5%Ni-NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极的电解腐蚀率与电解参数的关系,建立了预测惰性阳极腐蚀率的人工神经网络模型.研究结果表明:灰关联分析是一种新的惰性阳极腐蚀数据处理方法;根据灰关联度的计算,在很多电解参数中找出了影响惰性阳极腐蚀率的主要因素,即Al2O3质量浓度、电解温度、分子比、面积比和电流密度等,并指出了各因素对电极腐蚀的影响程度;对NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极电解腐蚀率的预测结果与实测值吻合,表明利用所建立的神经网络模型能有效地预测惰性阳极腐蚀率.     

PEG为软模板水热法合成NiFe2O4

以聚乙二醇(PEG)为软模板,采用水热法合成了尖晶石型NiFe2O4纳米晶,考察了PEG分子量对样品的影响,并对样品进行了X射线衍射,振动样品磁强计,扫描电镜,低温氮吸脱附和原子发射光谱表征.结果表明合成的NiFe2O4纳米晶具有尖晶石结构且粒度分布较为均匀.以PEG-400为软模板水热合成的样品粒度小、比表面积较大、饱和磁化强度较高；PEG-1500合成的样品粒度稍大、饱和磁化强度较高.     

镍铁氧体催化过硫酸氢钾对奥卡西平的降解研究

研究了通过水热合成法制备的镍铁氧体(NiFe_2O_4),催化过硫酸氢钾(PMS)产生自由基,在常温常压下降解奥卡西平(OXC).采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)及磁滞回线对镍铁氧体催化剂进行了表征;探究了PMS投加量、NiFe_2O_4投加量以及初始pH对OXC降解效率的影响,结果显示提高PMS和NiFe_2O_4的投量以及偏中性的初始pH均有利于OXC的降解.通过投加不同种类的猝灭剂(甲醇和叔丁醇),证实了OH·和SO_4~-·对OXC的降解起着重要作用,且SO_4~-·的作用更显著.此外,进一步的试验发现NiFe_2O_4具有较好的稳定性和重复利用性:经6次重复使用后,NiFe_2O_4对OXC的降解效率仍可以维持在88%左右;并且,PMS/NiFe_2O_4对滤后水和原水中的OXC也能进行高效催化去除.这些试验结果表明PMS/NiFe_2O_4催化氧化体系对OXC等PPCPs的降解具有良好的应用前景.     

利用铁酸镍控制二氧化钛结构相变提高其光催化性能研究

分别采用共沉淀法和溶胶-凝胶法制备铁酸镍和二氧化钛纳米粉体,探讨了铁酸镍纳米掺杂对二氧化钛"锐钛矿"→"金红石"的晶体结构转变及其光催化活性的影响.结果表明,铁酸镍的掺杂可抑制二氧化钛由"锐钛矿"到"金红石"的结构相变,显著提高其光催化活性,在最佳掺杂浓度时,其光催化降解曙红的效率可以提高约2倍.     

共挤压成形NiFe2O4-10NiO/xNi金属陶瓷材料的增韧特性

采用共挤压技术制备具有蜂窝状结构的NiFe2O4.10NiO/xNi型金属陶瓷材料,研究其共挤压特征,并通过对比蜂窝结构材料与均匀体材料试样间力学性能的差异,分析蜂窝结构NiFe2O4-10NiO/xNi材料的增韧特性.研究结果表明,与均匀体材料相比,蜂窝状结构材料NiFe2O4.10NiO/xNi无论在横截面还是在纵截面上均能够更有效地提高材料的断裂韧性,同时,其纵截面上的增韧效果要比其横截面的增韧效果明显,纵截面上的断裂韧性比横截面上的断裂韧性高17.3%左右,比相同金属含量均匀体材料的断裂韧性至少高15.5%.     

NiFe2O4铁氧体薄膜溅射产额的蒙特卡罗模拟

通过蒙特卡罗方法,运用SRIM程序,模拟了Ar+轰击NiFe2O4铁氧体靶材的过程,研究了不同入射能量及角度Ar+轰击NiFe2O4靶材引起的溅射产额。结果表明:离子垂直入射时NiFe2O4中各元素的溅射产额和出射原子能量都随入射离子能量的增大而增大;各元素产额的比率在低能离子入射时,变化较大,但能在较大的入射离子能量范围内保持相对稳定的值;离子斜入射时,随着入射离子角度增加,各元素的溅射产额先增大,后减小,并在77°左右达到最大值;离子入射角度变化时,并不严重影响各元素之间产额的比率,且组分比率能在较大的离子入射角度范围内保持相对稳定的值。     

低温固相反应法制备NiFe_2O_4纳米粉及机理研究

采用机械研磨方法制备前驱体,再将前驱体进行煅烧得到NiFe2O4纳米粉.重点研究了煅烧温度对粉体物相和形貌的影响以及固相反应过程与机理.结果表明:煅烧过程中晶粒长大活化能为12.08 k J·mol-1,主要以界面扩散为主;煅烧温度为700℃时粉体团聚严重,颗粒之间存在片状非晶态化合物,结晶度低;750℃煅烧1 h得到的NiFe2O4纳米粉物相单一,粒径分布在35~85 nm之间,温度过高时晶粒明显长大;机械研磨洗涤后前驱体主要由Fe2O3,NiO和NiFe2O4组成,反应产物结晶度低,反应不完全;盐颗粒的存在能抑制晶粒生长,减小产物粒径.     

添加纳米NiO对NiFe_2O_4金属陶瓷电导率的影响

研究了添加不同量的纳米NiO对NiFe2O4金属陶瓷电导率的影响.对添加纳米NiO占NiO总量6%-14%的NiFe2O4金属陶瓷试样的电导率进行测试分析,发现试样的电导率随测试温度的升高而增加.当纳米NiO占NiO总量的10%时有最大电导率,测试温度为980℃时的电导率为90.7S/cm.     

微乳液法制备纳米CoFe2O4

以TX-10 AEO9/正戊醇/环己烷/水为微乳体系,制备了CoFe2O4纳米颗粒.用X射线、扫描电镜对纳米样品进行了表征,并研究了表面活性剂与助表面活性剂的配比、盐浓度对微乳区域的影响.所制得的CoFe2O4纳米颗粒均匀,粒径为20～50 nm;最佳工艺条件为:表面活性剂TX-10 AEO9与助表面活性剂的质量比为2:1,盐溶液为 0.6 mol/L Fe3 和 0.3 mol/L Co2 的混合溶液及0.6 mol/L的NaOH溶液,回流温度为100 ℃,回流时间为2 h.     

铝电解用NiFe2O4尖晶石基惰性阳极

采用高温固相合成法制备铝电解用NiFe2O4尖晶石基惰性阳极,利用球形模型研究了烧结时气孔的变化规律,并研究了烧结温度对其微观形貌和基本物理性能的影响.结果表明:烧结温度能显著改变NiFe2O4尖晶石基惰性阳极的性能;Fe2O3与NiO的反应属于自发反应,从热力学角度讲,该反应在常温下就可进行,而升高温度是为了满足动力学条件;当烧结温度从1150℃升高至1400℃,气孔率由30.41%降低到1.72%,抗弯强度由14.62MPa增加至71.94MPa.     

NiFe2O4尖晶石粒度级配对振实效率的影响

根据Furnas模型及线性堆积理论,研究了两种粒径颗粒的级配及细颗粒体积分数对NiFe2O4尖晶石基料振实堆积效率及空隙率的影响,发现随着粗细颗粒粒径比(R)的增大,NiFe2O4尖晶石基料振实堆积效率(E)也相应增大,空隙率减小,且当细颗粒体积分数为30%～40%时,体系的振实堆积效率最大·将粒度分布最宽即粗颗粒尺寸为1 00～0 85mm的试验结果与理论计算值相比较,发现当R≤5时,Furnas模型适用于该体系,但当R≥7时,Furnas模型中的参数C2为6时更适合·