多孔金属材料的制备工艺及性能分析

多孔金属材料是一种性能优异的新型功能材料和结构材料,具有独特的结构和性能,在很多领域有着广泛的应用前景。本文概述了多孔金属材料的常用制备方法及其主要性能。     

多孔纳米Mg-Sn金属复合氧化物的制备及性能表征

采用液相沉淀法制备Mg-Sn金属复合氢氧化物前驱体，在不同温度下加热分解，得到一系列Mg-Sn金属复合氧化物；通过差热及热重分析仪（TG／DTA）、X-射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM），分析了其前驱物、产物的结构、组成及形貌等特征。结果表明：Mg-Sn金属复合氢氧化物前驱体热分解得到的是多孔纳米材料，且低温（400，600，700℃）热分解得到的是非晶态的MgSnO3复合氧化物，高温（750，850℃）热分解得到的是四方相的MgSnO3和少量尖晶石型Mg2SnO4，900℃热分解得到的是MgO和SnO2的混合物。所得Mg-Sn金属复合氧化物均为多孔材料，而且孔径、结晶度及电化学性能均依赖于分解温度。若从容量和循环寿命折中考虑，850℃热分解试样的电化学性能最优。     

新型多孔保温材料的制备及性能

基于微尺度传热传质机理,以膨胀珍珠岩为骨料,水玻璃为粘接剂,煅烧高岭土、碳酸钙、锂基膨润土等为添加剂,通过微波加热膨化,制备了一种硬质多孔保温材料,研究了加热膨化方式对所制备的保温材料性能的影响,并探讨了不同原料组成时导热系数的变化规律.结果表明,膨胀珍珠岩/水玻璃/锂基膨润土/煅烧高岭土/CaCO3的最佳质量配比为46∶36∶13∶3∶2,膨胀珍珠岩和水玻璃的含量是影响保温材料导热系数的主要因素,锂基膨润土、煅烧高岭土和碳酸钙等添加剂可有效地增强保温材料的机械强度和耐水性.     

聚合物多孔材料的制备及性能研究

以苯乙烯(St)为单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂,采用高内相乳液(HIPEs)模板法制备蜂窝状、互通结构的聚合物多孔材料.研究交联剂/单体配比对多孔材料微观结构、压缩性能、热稳定性及吸油性能的影响.结果表明,制备的大孔材料贯通性良好、压缩强度可达9.34 MPa、分解温度提升至361.67℃;且在正己烷、甲苯中的最大吸油性能分别为5.93 g/g、13.41 g/g.     

聚碳酸酯多孔增透膜的制备及性能研究

将聚碳酸酯(PC)与聚苯乙烯(PS)进行溶液共混后旋涂成膜(spin-coating),然后利用共混薄膜在成膜后期及热处理过程中会产生相分离的特点,采用溶剂抽提技术,将薄膜中的PS组分去掉来制备聚碳酸酯基多孔增透膜,并通过改变两高分子组分间的质量比及溶液浓度来调节薄膜的增透效果.由紫外-可见分光光度计的测试结果可知:在二氯甲烷溶剂(3 wt%)中,PC/PS=70/30(w/w)条件下形成的PC多孔膜,其最大透过率可达到96%以上,此外该薄膜还具有聚碳酸酯材料的优良力学性能及热稳定性等优点,是一种很有应用前景的薄膜材料.     

泡沫铝:新型超轻多孔金属的制备方法与性能

泡沫铝是一种新型超轻多孔金属,具有超轻、高比强、高比刚、阻尼减振、高冲击能量吸收和优异的热、电、磁性物理和应用性能,实现了结构材料的多功能化,因而展现了广阔的应用前景。泡沫铝可以通过采用熔体发泡法、渗流法、熔模铸造和电镀法、粉末冶金法和吹气法等制备,相应的方法所制备出的泡沫铝具有各自的孔结构,因而可以针对于满足相应的高技术应用需求。     

多孔金属载体表面描述及挂膜性能

为了加快多孔金属材料在污水生物处理中的应用,提供高效的污水生物处理的生物载体,文章采用激光共聚焦显微镜对海绵铁、锰铁、硅铁的表面状况进行描述,并进行了浸润和挂膜试验研究,结果表明多孔金属表面粗糙,有许多孔隙,适合微生物附着;挂膜效果除了与表面状况相关外,还与材料主要成分的分子量有关.     

生物质多孔碳材料制备及电化学性能

以衰老树叶为碳源,采用先预碳化后活化的方法合成生物质多孔碳,采用XRD、SEM、TEM、N2吸附-脱附,FT-IR等测试手段对其结构表征.结果显示,当碳碱比为3,400℃预碳化3h,600℃高温活化1h后样品以无定型碳形式存在,透光性好,呈现多孔结构,比表面积为1065m2·g-1,孔容为0.91 cm3·g-1,且孔...     

多孔灭菌陶瓷的制备及灭菌性能研究

将造孔剂和无机灭菌剂按一定比例加入瓷料中，制备出了灭菌性能良好的多孔灭菌陶瓷，研究了多孔灭菌陶瓷的制备工艺和灭菌性能。实验结果表明：所得灭菌陶瓷的灭菌率可达97.5%；材料的灭菌能力随灭菌剂含量的增加、烧结保温时间的缩短、气孔率的增大及浸泡时间的延长而增强。     

多孔MnO@C立方体的制备及电化学性能研究

采用水热法合成了原位葡萄糖包覆的前驱物MnCO3,将其煅烧制备出多孔MnO@C微米立方复合材料.利用X射线衍射仪、热重分析仪和扫描电子显微镜对该复合材料的晶体结构和微观形貌进行表征,并探究了MnO@C的电化学性能.结果表明,与未添加葡萄糖相比,MnO@C复合材料电化学性能明显改善.在1 C的电流密度下,经过200次循环,其放电比容量仍达883.7 mAh·g-1,容量保持率达95.1％;而在8 C大电流密度下,仍具有236.3 mAh·g-1的放电比容量.葡萄糖的加入和介孔中空立方体结构的结合提高了MnO倍率性能,使其循环性能相对稳定.     

金属掺杂多孔硅薄膜的制备及荧光光谱研究

用电化学方法对多孔硅薄膜进行了金属掺杂.用荧光分光光度计分析了样品的光致发光特性,结果表明,适量的金属掺杂增强了多孔硅的红光发射,氧化性金属掺杂还增强了多孔硅的蓝光发射,还原性金属掺杂却无此现象.红外吸收谱表明,金属掺杂多孔硅后Si—O—Si键振动增强.XRD谱表明,氧化性金属掺杂后多孔硅的无定形程度增强.对分析结果的解释为：红光增强是金属掺杂引入新的缺陷和硅、氧、金属间新的键态Si—Metal,Metal—O,Metal—Metal所致,而蓝光增强是无定形程度增强,应力增大和进一步氧化所致.     

多孔金属

正对多孔金属的研究起源于人类对轻质材料的需求,即在保持一定强度和刚度的前提下,通过引入大量孔洞来降低金属材料的密度,从而实现轻质高强的目标。多孔金属材料的制备主要采用粉末冶金、电化学沉积和去合金化方法。粉末冶金法造孔是通过粉末直接烧结保留金属颗粒间空隙,或在烧结的粉末中加入发泡剂,高温烧结时发泡剂挥发,留下孔洞;电化学沉积方法是在导电的多孔模板上沉积金属,经烧结使沉积材料连接成骨     

多孔石墨烯的制备及其吸附性能

采用KOH高温刻蚀法制备多孔石墨烯.通过扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),拉曼光谱,红外光谱(FTIR)比表面积(BET)对刻蚀前后石墨烯的表观形貌,晶体结构,化学组成进行分析.结果表明,处理后的石墨烯比表面积比原石墨烯增加到821 m2·g-1.利用气相沉积法对多孔石墨烯进行表面改性后,对水的静态疏水角可达158°,对多种有机溶剂显示了优异的选择性吸附性能.     

染料敏化太阳能电池中多孔电极制备及性能

将喷涂法应用于制备染料敏化太阳能电池光阳极,具有浆料制备简单、易操作、成本低廉等优势.本文以钛酸丁酯和P25为原料配制浆料,采用喷涂法制备二氧化钛薄膜,选择乙二醇作为造孔剂,探索了乙二醇的最佳加入量.通过对电池I-V曲线,二氧化钛薄膜表面粗糙度、染料吸附量和漫反射谱,以及光阳极的扫描电镜照片和交流阻抗图谱的分析,得到如下结果:当乙二醇与钛酸丁酯的体积比为1∶1时,二氧化钛薄膜的粗糙度最大,即孔隙率和比表面积最大,因此染料吸附量达到1.47×10-7mol·cm-2,电池性能最好,其中开路电压为0.69 V,短路电流为13.0 m A·cm-2,光电转化效率达到5.38%,比不加造孔剂时增加了将近1倍,此时电子的扩散转移电阻也最小.     

防灭火智能多孔凝胶的制备及性能研究

以壳聚糖为温敏性单体、凹凸棒黏土及丙烯酸为吸水性单体,并以过硫酸钾为引发剂、N-N'二甲基丙烯酰胺作为交联剂;并添加碳酸钠/醋酸发泡剂制备智能多孔水凝胶。研究了凝胶在发泡剂、温度以及盐溶液不同的情况下凝胶的吸水性能及溶胀性能。利用扫描电镜表征智能温敏性凝胶的形貌特征;并通过配置1%的凝胶溶液测试热重,研究其相变温度。实验结果表明,随着发泡剂的增加,凝胶的吸水倍率越来越大;温度在70℃,且在NaCl溶液中凝胶吸水最好;凝胶溶胀性与吸水性成正比例;发泡剂为0.25 g时电镜效果最好,呈球状;壳聚糖0.5g、凹凸棒为2.0 g时凝胶的重量降低的最快。     

高温除尘用纤维多孔陶瓷材料的制备及性能

利用陶瓷纤维直径不同的特点,采用一步成形的方法制备具有梯度结构的纤维多孔陶瓷。采用扫描电镜(SEM)和金相显微镜对纤维多孔陶瓷的显微结构进行表征,并对影响材料性能的各种因素进行分析。结果表明:800℃烧成样品的抗折强度为6.7 MPa,气孔率最大达到76%,室温下空气流速为1 m/min时的过滤阻力为98 Pa,过滤阻力随着烧成温度的上升而逐渐下降。     

多孔TiO_2薄膜电极的制备及光电性能

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳晶薄膜电极.为了提高电极的光电性能,选用聚苯乙烯(PS)微球作造孔剂,制备了多孔TiO2纳晶薄膜电极.利用XRD,SEM对样品进行了表征,并用此薄膜电极组装了染料敏化太阳能电池,并在模拟太阳光下进行了光电性能测试,考察PS微球的量对样品微结构和光电性能的影响.实验结果表明,PS微球乳液为7%时,TiO2薄膜电极空隙率较高,孔径均匀,且光电性能最优.     

功能化多孔碳纳米球的制备及电化学性能

以聚吡咯(PPy)纳米球为前驱体,经1 000℃高温炭化后,采用KOH在750℃进行活化制备多孔碳纳米球(PCS),并利用对巯基苯胺(PATP)与PCS进行溶剂热反应对PCS进行功能化处理,制备了高密度的功能化多孔碳纳米球(PATP-PCS).结果表明,经过PATP功能化之后,低密度的多孔炭材料转变为高密度的功能化炭材料.PATP-PCS的体积电容在0.5 A/g时可达183.63F/cm~3;当电流密度增大到20 A/g时,体积电容仍有123.14F/cm~3,显示出优异的倍率性能;在电流密度为10A/g的条件下,经过3 000次恒流充放电循环后,其循环寿命高达94.7%,表明了突出的循环稳定性.     

多孔陶瓷基锂离子吸附剂的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法在不同条件下制备Li_4Ti_5O_(12),通过XRD分析寻找出制备Li_4Ti_5O_(12)的理想条件.将高岭土、滑石粉、氧化铝和碳粉制备的多孔陶瓷在前驱体溶胶中进行浸渍负载,经干燥、煅烧制备得到多孔陶瓷基Li_4Ti_5O_(12),进行酸改性得到锂离子吸附剂,测定其对Li~+的吸附容量.实验结果表明,在一定范围内提高煅烧温度和增加保温时间有利于Li_4Ti_5O_(12)的生成,在750~800℃下保温5~8h得到的产品结晶度好、晶相纯度高.洗脱率和吸附容量随着煅烧温度和保温时间的增加而增加,在800℃下保温5h得到的样品经过酸洗后洗脱率为51.7%,对Li~+的吸附容量为12.2mg Li+/g Li_4Ti_5O_(12).     

多孔钙磷玻璃陶瓷的制备及性能评价

分别在500、680℃下烧结4h后制备二种多孔钙磷玻璃陶瓷,并评价了它们的降解性能和生物相容性．X射线衍射证实,500℃下烧结产物呈玻璃态;而680℃下烧结产物有晶体析出,其主晶相为β—Ca（PO3）2．扫描电镜观察了两者的形貌,发现后者比前者结构紧密,并测得两者孔径介于227～450μm,液体（水）静力称重法测定了两种多孔材料的吸水率（Wa）分别为31％和28％,显气孔率（Pa）为40％和37％,密度（ρb）为1．29和1．30g／cm^3．分别将材料0．1000g浸泡于37℃50mL生理盐水中66h,发现浸泡液呈酸性,降解速度前者恒定,后者减少．血液相容性实验和细胞黏附实验表明前者生物相容性不佳,后者良好。