Ni-Cu合金的脱合金制备及其析氢电催化性能

通过真空熔炼与固溶处理相结合的方法获得Ni_(30)Mn_(70)和Ni_(20)Cu_(10)Mn_(70)前驱体合金,经电化学脱合金化法制备纳米多孔Ni及Ni-Cu合金,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析合金相组成和微观结构,运用线性扫描伏安法、交流阻抗、方波电位法及计时电位法研究电极的析氢电催化性能.结果表明:纳米多孔Ni-Cu合金电极具有较高的电催化析氢性能,在0.1 A/cm~2电流密度下,析氢过电位仅19 mV,具有较好的电化学稳定性.     

Hydrogen storage properties of (Ti0.85Zr0.15)1.05Mn1.2Cr0.6V0.1M0.1 (M=Ni, Fe, Cu) alloys easily activated at room temperature

The(Ti_(0.85)Zr_(0.15))_(1.05)Mn_(1.2)Cr_(0.6)V_(0.1)M_(0.1)(M=Ni, Fe, Cu) alloys with a single C14-type Laves phase have been fabricated by arc melting. They are able to be easily activated by one hydrogen absorption and desorption cycle under 4 MPa hydrogen pressure and vacuum at room temperature. Partial substitution of M for Mn results in the increase of hydrogenation and dehydrogenation capacities in an order of Ni Fe Cu. M elements increase the absorption and desorption plateau pressure in an order of(Ti_(0.85)Zr_(0.15))_(1.05)Mn_(1.2)Cr_(0.6)V_(0.1)Cu_(0.1)(Ti_(0.85)Zr_(0.15))_(1.05)Mn_(1.2)Cr_(0.6)V_(0.1)Fe_(0.1)(Ti_(0.85)Zr_(0.15))_(1.05)Mn_(1.2)Cr_(0.6)V_(0.1)Ni_(0.1). The(Ti_(0.85)Zr_(0.15))_(1.05)Mn_(1.2)Cr_(0.6)V_(0.1)Cu_(0.1) alloy has reversible hydrogen capacities of 1.81 wt% at 273 K and 1.58 wt% at 318 K with formation enthalpy(ΔH_(ab)) of-20.66 kJ mol~(-1) and decomposition enthalpy(ΔH_(de)) of 27.37 kJ mol~(-1). The differences in the hydrogen storage properties can be attributed to the increase of the interstitial size for hydrogen accommodation caused by the increase of unit cell volumes in the order of(Ti_(0.85)Zr_(0.15))_(1.05)Mn_(1.2)Cr_(0.6)V_(0.1)Ni_(0.1)(Ti_(0.85)Zr_(0.15))_(1.05)Mn_(1.2)Cr_(0.6)V_(0.1)Fe_(0.1)(Ti_(0.85)Zr_(0.15))_(1.05)Mn_(1.2)Cr_(0.6)V_(0.1)Cu_(0.1).     

水滑石基Ni(Mn,Cu)Fe复合氧化物的制备及其低温NH_3-SCR应用

为了提升NiFe复合氧化物(NiFe-LDO)催化剂的低温脱硝性能,采用尿素水热分解法将过渡金属Mn和Cu原位引进NiFe类水滑石(NiFe-LDH)层板,借助Ni(Mn, Cu)Fe类水滑石(Ni(Mn, Cu)Fe-LDH)经500℃焙烧衍生构筑Ni(Mn, Cu)Fe复合氧化物(Ni(Mn, Cu)Fe-LDO)催化剂,考察协同功能组分Mn和Cu原位引入NiFe-LDH对衍生构筑复合氧化物催化剂低温脱硝性能的影响。研究结果表明:经Mn和Cu掺杂衍生构筑的Ni(Mn, Cu)Fe-LDO催化剂呈现出更好的低温脱硝性能,NiCuFe-LDO催化剂在210～360℃时,NO转化率均超过90%,N2选择性可达95%以上;而NiMnFe-LDO催化剂在150℃时NO转化率可达90%,180℃时NO转化率接近99%,150～360℃活性温窗范围内催化剂的N2选择性均可以稳定在96%以上,同时,其还呈现较好的高空速适应性和较强的抗水抗硫性能;Mn和Cu的引入不同程度地优化了Ni(Mn,Cu)Fe-LDO催化剂的氧化还原性和酸碱性,这是因为Ni3+和Mn3+间的电子转移加速了催化剂表面氧化还原循环,导致NiMnFe-LDO具有更优异的低温NH3-SCR性能。     

磁形状记忆合金Mn_2NiGa的第一性原理计算

Mn_2NiGa磁形状记忆合金立方奥氏体相因在室温下具有可逆马氏体相变,同时居里温度高达588 K,在高温下具有优异的磁热效应,因而在相应的学术领域和应用领域中具有重要的研究价值。掌握Mn_2NiGa磁形状记忆合金的原子占位、结构相变、磁性质和弹性常数是实现Mn_2NiGa合金磁形状记忆性能优化的关键。采用目前国际上较为先进的第一性原理精确Muffin-Tin轨道方法,系统计算研究了0 K下Mn_2NiGa合金立方奥氏体相与四方马氏体相的晶格结构参数、磁矩、弹性常数、电子结构及总能。研究结果表明,Mn_2NiGa合金立方奥氏体相具有Hg_2CuTi型晶格结构,而非传统Ni_2MnGa的L2_1结构;Mn原子是合金总磁矩的主要提供者,且2种Mn原子磁矩呈反平行排列;奥氏体相的剪切模量(C′=(C_(11)-C_(12))/2)小于0,因而低温下立方结构不稳定,可以发生由立方相到四方相的马氏体相变;根据Jahn-Teller效应,低温下四方相相对于立方相的稳定性,主要源于2种Mn和Ni原子分别与Ga原子的共价结合作用。上述理论结果有望为Mn_2NiGa合金性能的进一步优化提供理论指导。     

Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢热变形过程的动态再结晶动力学及影响因素

采用Thermorestor-W热模拟试验机,对Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢进行热压缩试验,研究其在变形温度950～1 200℃,应变速率0.01～2.5s-1条件下的动态再结晶行为.当变形温度高于1 000℃后,Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢的变形以动态再结晶为主,且随温度升高,峰值应力对应的应变减小.利用应变硬化率-应力曲线确定的材料动态再结晶临界应力σc、峰值应力σp、饱和应力σss(e)和稳态应力σs的数值,回归得到临界动态再结晶应变εc与Zener-Hollomon参数的关系,并确定临界应力与峰值应力的关系.通过建立Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢的热变形动态再结晶Avrami模型,分析应变速率和变形温度对Avrami曲线的影响,表明应变速率比温度对Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢的动态再结晶Avrami曲线的影响更加显著.     

全d族Ni–(Co)–Mn–Cu–Ti合金马氏体相变、力学性能和磁性能的第一性原理计算

全 d 族 Ni–Mn–Ti 基 Heusler 合金作为一种新型的智能材料,因其丰富的物理性质被广泛关注。与传统 Ni–Mn 基合金不同,Ni–Mn–Ti 基 Heusler 合金的d–d轨道杂化取代p–d 轨道杂化,提高了合金的塑韧性,解决了传统Ni–Mn 基合金固有脆性大、力学性能差的问题。由于卓越的机械性能和相变过程中较高的熵变,Ni–Mn–Ti 基合金在超弹性和弹热制冷方面具有广阔的研究前景。Cu掺杂和Cu–Co共掺Ni–Mn–Ti 合金的研究很少,本文旨在为Ni–Mn–Ti 基合金的成分设计提供理论支持。本文通过第一性原理计算对Ni₂Mn_1.5?xCu_xTi_0.5 (x = 0.125, 0.25, 0.375, 0.5) 和 Ni_2?yCo_yMn_1.5?xCu_xTi_0.5 [(x = 0.125, y = 0.125, 0.25, 0.375, 0.5) 和 (x = 0.125, 0.25, 0.375, y = 0.625)]合金系的马氏体相变,力学性能和磁性能进行了系统研究。Ni–(Co)–Mn–Cu–Ti合金马氏体的形成能始终低于奥氏体的形成能,表明合金均能发生马氏体相变。Ni₂Mn_1.5?xCu_xTi_0.5 和 Ni_2?yCo_yMn_1.5?xCu_xTi_0.5 (y < 0.625)合金的奥氏体和非调制马氏体都是反铁磁态的,当y = 0.625时, Ni_2?yCo_yMn_1.5?xCu_xTi_0.5合金的奥氏体由反铁磁态转变为铁磁态,而马氏体保持反铁磁态,马氏体相变时合金会伴随磁性的突变,即发生磁—结构耦合现象,这是合金具有磁热效应的物理基础。掺Cu能降低Ni–(Co)–Mn–Ti合金的热滞后和各向异性。提高Mn的含量并且降低Ti的含量能提高Ni–Mn–Cu–Ti合金抗剪切和抗正应力的能力,但会降低韧性。就延展性而言,Ni–Mn–Cu–Ti 和 Ni–Co–Mn–Ti合金强于Cu–Co共掺合金。     

铝、铜对锌基合金磨损性能影响的研究

文章研究了Al、Cu对锌基合金磨擦磨损性能的影响,试验结果表明,Al、Cu能降低温升,提高锌基合金的耐磨性。在边界润滑条件下。其主要磨损形式为氧化磨损和磨料磨损。推荐ZnAl_(12)Cu_(0.75)M_(0.02)RE作为重载低速条件下的滑动轴承材料。     

自旋玻璃CuMn和CuMnT(T=Ti,Pd,Pt)的磁感生各向异性

本文是文献[1]的补充,除补充了一些典型特性外,还通过一些Cu_(93.4)Mn_(6.6)及含有λ_d不同的微量添加元素Ti,Pd,Pt的Cu_(95.1)Mn_(2.0)Ti_(2.9),Cu_(96.7)Mn_(2.1)Pd_(1.2),Cu_(97.2)Mn_(2.1)Pt_(0.7)的实验结果,介绍了Mn含量对磁各向异性特性及这些微量添加元素对2％Mn-Cu有关特性的影响。本文的实验条件同文[1]。     

Na_(0.7)Ni_(0.5)Mn_(0.3)Fe_(0.2)O_2正极材料的制备及其储钠性能

为提升钠离子电池的储钠性能,采用溶胶-凝胶法合成了Na_(0.7)Ni_(0.5)Mn_(0.3)Fe_(0.2)O_2层状金属氧化物正极材料,并探讨了柠檬酸含量对材料形貌、结构和电化学性能的影响.形貌和结构分析表明,所得电极材料的成分主要为多晶Na_(0.7)Ni_(0.5)Mn_(0.3)Fe_(0.2)O_2,并伴有少量Ni O;随着柠檬酸含量的增加,Na_(0.7)Ni_(0.5)Mn_(0.3)Fe_(0.2)O_2的颗粒尺寸减小但团聚现象更加明显.电化学测试结果表明,当柠檬酸与金属氧化物的物质的量比为0.3∶1时,所得Na_(0.7)Ni_(0.5)Mn_(0.3)Fe_(0.2)O_2正极材料具有最优的电化学性能,其首圈放电比容量高达128.1 mA·h/g,经50次充放电循环后,仍能释放出91.6 mA·h/g的可逆比容量.此外,Na_(0.7)Ni_(0.5)Mn_(0.3)Fe_(0.2)O_2正极材料还拥有良好的倍率特性,在1.0 C高倍率下,其放电比容量可达84.4 m A·h/g,在快速充放电钠离子电池应用方面展现出良好的前景.     

NiMn双金属与MgO载体间的相互作用对氢气解离的影响

采用密度泛函理论,在电子水平上研究了NiMn双金属与MgO载体间的相互作用以及这种相互作用对H原子吸附和H_2解离的影响,并把所得结果与Ni/MgO上相应的结果作比较。研究过程中分别采用完美的和有缺陷的MgO载体负载Ni_2Mn_2簇,构建了两种催化剂模型。结果表明,表面有缺陷的MgO与活性组分Ni_2Mn_2间的相互作用大于完美面MgO与活性组分间的相互作用,H原子在有缺陷的MgO负载的Ni_2Mn_2催化剂上的吸附能大于完美面MgO负载的Ni_2Mn_2催化剂上的吸附能,并且有缺陷的MgO负载的Ni_2Mn_2催化剂更有利于H_2解离;与Ni4负载的MgO上金属与载体间相互作用相比较,添加第二种金属Mn会使活性组分与MgO载体间的相互作用减弱,吸附H原子的能力增强,但是不利于H_2解离。此结果为通过加入第二种金属或改变载体来调变金属-载体间相互作用进而改变催化剂性能的实验研究提供了理论线索。     

新型钠离子电池正极材料Na(Ni_(0.5)Mn_(0.5))O_2的制备和电化学性能

以CH_3COONa,Ni(CH_3COO)_2·4H_2O和Mn(CH_3COO)_2·4H_2O为原料,经过溶解、干燥和焙烧,得到产物Na(Ni_(0.5)Mn_(0.5))O_4.利用XRD,SEM对材料进行了结构和形貌的分析,结果显示产物含有少量的NiO相,呈片状形貌,颗粒小于5μm,有一定程度的团聚.对材料进行了不同倍率的充放电性能测试,产物展示了较好的电化学性能,0.1,0.2,0.5,1和5倍率时的放电容量分别为124,121,116.7,110.1和73.8mA·h/g.产物在2.0~4.0V电压区间充放电循环30次后,室温和55℃下的容量保持率分别为94.8%和91.1%,显示具有较好的高温性能,可以作为钠离子电池正极材料.     

不同锂源对富锂锰基Li_(1.133)Mn_(0.466)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_2正极材料性能的影响

采用共沉淀的方法将含有一定比例的镍、钴、锰的醋酸盐溶液均匀混合,然后加入适量的沉淀剂Na_2CO_3制备前驱体Mn_(0.466)Ni_(0.2)Co_(0.2)CO_3,与不同锂源(Li_2CO_3、LiOH)混合煅烧得到富锂锰基Li_(1.133)Mn_(0.466)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_2正极材料.采用XRD和SEM分别对制备的(1.133)Mn_(0.466)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_22的结构和表面形貌进行表征,采用恒电流充放电和循环伏安法对制备的(1.133)Mn_(0.466)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_22的电化学性能进行测试.结果表明,以Li OH为锂源合成的样品在0.1C(1C=250 m A/g)倍率下首次充电比容量和放电比容量分别为330.1 m Ah/g和218.6 m Ah/g,首次库仑效率为66.23%,在1C倍率内表现为优秀的稳定循环比容量特性,但是在2C以及2C以上高倍率循环稳定性不及以Li_2CO_3为锂源合成样品的性能.     

Heusler合金Mn_2NiAl物性的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论架构下的第一性原理方法,对Hg_2CuTi型Mn_2NiAl的能量随四方变形的变化、晶格常数、磁矩、电子态密度、体弹模量等进行了计算.结果表明:i)在四方变形过程中,在c/a接近1及1.24附近各存在一个稳定的状态,分别对应于奥氏体态和马氏体态. ii)在奥氏体和马氏体两态下, Mn_2NiAl的总磁矩主要是由Mn原子提供, A、B晶位Mn原子的磁矩呈现为亚铁磁结构. iii)在奥氏体和马氏体两态下, Mn(A)或Mn(B)原子自旋向上和自旋向下的态密度形成较大的自旋劈裂,产生较大的磁矩.处于不同晶位的两个Mn原子之间的d-d直接交换作用较弱,维持了它们之间的反铁磁耦合,而处于同一晶位的Mn原子之间的铁磁耦合是由Al原子的s电子为媒介的间接交换作用来维持,此即为Mn2NiAl亚铁磁结构形成的机制. iv)Mn_2NiAl的抗压缩性比Ni_2MnGe, Ni_2MnGa和Ni_2MnB的均小.     

LiAlO_2包覆Li_(1.5)Ni_(0.25)Mn_(0.75)O_(2.5)正极材料及其电化学性能

通过共沉淀-高温固相法合成Li_(1.5)Ni_(0.25)Mn_(0.75)O_(2.5)固溶体正极材料,并通过溶液法对其进行LiAlO2包覆。采用X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透视电镜(TEM)、电化学交流阻抗谱(EIS)和恒电流充放电测试分析样品的结构、形貌及电化学性能。研究结果表明:包覆前后样品都具备α-NaFeO2型层状结构;包覆后,Li_(1.5)Ni_(0.25)Mn_(0.75)O_(2.5)的循环稳定性和倍率性能都得到显著提高。包覆量为5%(质量分数)的样品性能最优。首次放电比容量为254.64mA·h/g。50次循环后,容量保持率由84.5%提高至98.9%。当倍率为10C时,包覆样品的放电比容量可达58.29mA·h/g,而未包覆仅为15.27mA·h/g。包覆5%LiAlO2的Li_(1.5)Ni_(0.25)Mn_(0.75)O_(2.5)正极材料具有最小的电荷转移阻抗。     

Efficient and selective recovery of Ni,Cu,and Co from low-nickel matte via a hydrometallurgical process

Low-nickel matte was intensively characterized,and Ni,Cu,and Co were determined to exist mainly as(Fe,Ni)_9S_8 and Fe Ni_3,Cu_5FeS_4,and(Fe,Ni)_9S_8 and Fe_3O_4(in isomorphic form),respectively.The efficient and selective extraction of Ni,Cu,and Co from the low-nickel matte in an(NH_4)_2S_2O_8/NH_3·H_2O solution system was studied.The effects of(NH_4)_2S_2O_8 and NH_3·H_2O concentrations,leaching time,and leaching temperature on the metal extraction efficiency were systematically investigated.During the oxidative ammonia leaching process,the metal extraction efficiencies of Ni 81.07%,Cu 93.81%,and Co 71.74% were obtained under the optimal conditions.The relatively low leaching efficiency of Ni was mainly ascribed to Ni Fe alloy deactivation in ammonia solution.By introducing an acid pre-leaching process into the oxidative ammonia leaching process,we achieved the high extraction efficiencies of 98.03%,99.13%,and 85.60% for the valuable metals Ni,Cu,and Co,respectively,from the low-nickel matte.     

时效对10Ni10Mn2CuAl钢组织及性能的影响

基于富Cu相和NiAl(Mn)相复合沉淀析出强化的方式设计了一种新型高强度舰船用钢10Ni10Mn2CuAl,探究了时效处理工艺对10Ni10Mn2CuAl钢的组织及性能的影响.采用Thermo-Calc软件对析出相析出温度和含量进行理论计算,采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)对基体典型夹杂及对时效处理后组织进行了分析,并进行了性能测试.研究结果表明:钢中富Cu相析出温度区间为300~606℃,最高质量分数为1.41%.随时效时间增加,马氏体板条呈现粗化到细化演变,硬度增加到峰值后趋于稳定.随时效温度升高加速析出相析出过程,硬度达到峰值的时间缩短.在最佳热处理工艺下(500℃时效24h),实验钢屈服强度为1435.51MPa,抗拉强度为1555.42MPa,延伸率为8%,综合性能达到最优.     

铝青铜表面激光熔覆层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为

利用激光熔覆技术在QAl9-4铝青铜表面熔覆Cu、Ni基合金熔覆层,通过电化学试验、X射线衍射分析、静态浸泡试验、扫描电镜等方法研究Cu、Ni基合金熔覆层和QAl9-4铝青铜在3.5%的NaCl溶液中的腐蚀行为,并对腐蚀机理进行分析.结果表明:激光熔覆层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能高于QAl9-4铝青铜,二者的腐蚀均表现为脱成分腐蚀.     

非化学剂量氧对Mn_(1.56)Co_(0.96)Ni_(0.48)O_(4±δ)尖晶石薄膜性能的影响

通过在不同的氧分压条件下退火锰钴镍三元合金薄膜,成功制备出Mn_(1.56)Co_(0.96)Ni_(0.48)O_(4±δ)(MCN)尖晶石薄膜.详细探究了氧的非化学计量对MCN薄膜性能的影响.当退火氧分压从10 kPa增加至90 kPa时,MCN薄膜的结晶度获得提高;薄膜表面的吸附氧由10 kPa时的61.6%减少至90 kPa时的29.2%;同时,室温电阻率由10 kPa时的183.0 MΩ迅速下降至90 kPa时的6.9 MΩ.这表明MCN薄膜中氧化学计量对薄膜的电学性能有至关重要的作用. MCN薄膜的光吸收表明Mn的阳离子浓度随退火过程中氧分压的增加而相应提高.     

无机盐调控含氮螯合树脂对铜镍的分离性能研究

采用无机盐调控重金属离子的分离方法,研究了含氮螯合树脂M4195在pH=1～5条件下,NaNO3浓度在(0～10 mmol/L)范围下对单双组份Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)离子的吸附性能,考察了M4195树脂对Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)离子的选择性分离规律。pH=1时,无机盐的引入对双组份中Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)离子的吸附量影响不大,不会显著提升Cu(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)离子的分离性能。p H=5时,含氮螯合树脂对Cu(Ⅱ)离子的吸附性能随着NaNO3浓度的增加而提升,Cu(Ⅱ)离子吸附量约增大了12%;而Ni(Ⅱ)离子的吸附量随着NaNO3的加入而显著下降,Ni(Ⅱ)离子吸附量约降低了40%,且在NaNO3浓度为0～10 mmol/L时Cu(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)离子的分离性能为最佳。这项研究为含盐水体中Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)离子的分离去除和纯化提供了新的思路。     

La_(0.8)Cu_(0.2)Ni_(1-x)M_xO_3钙钛矿氧化物的制备及催化性能研究

采用柠檬酸络合法制备了一系列La0.8Cu0.2Ni1-xMxO3(M分别为Mn、Fe和Co)钙钛矿复合氧化物.催化性能的测定结果表明:750℃焙烧制得的催化剂La0.8Cu0.2Ni0.8Mn0.2O3显示出良好的三效催化性能,能使贫燃条件下CO、NO和C3H6的起燃温度较低,分别为165℃、295℃和302℃,当温度高于400℃时完全转化.扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)的测试分析结果表明:La0.8Cu0.2Ni0.8Mn0.2O3因具有良好的钙钛矿晶型结构,且为纳米级晶体,所以三效催化性能良好.