负热膨胀化合物材料ZrW2O8的机理与制备技术

以ZrW2O8为典例,介绍了新型功能材料——负热膨胀材料的最新研究进展;列举了几种负热膨胀材料的物理性质和热力学参量;叙述了ZrW2O8的α相、β相和γ相之间的转变关系和过程;介绍了该类新材料的负热膨胀机理及刚性单元模式和受抑软性模式两种理论模型;系统探讨了该类材料的固相合成和液相合成技术,对比分析了各自的特点与存在的不足,在此基础上结合研究工作提出了该类材料的研究方向、     

新型负膨胀系数材料ZrW2O8的合成与特性

ZrW2O8是新发现的由0.3K至分解温度1050K都具有各向同性的负热膨胀化合物，但由于其分解温度和窄的热稳定范围反应合成相当困难。本文综述了氧化物直接合成、微波合成和溶胶－凝胶法制备ZrW2O8以及单晶ZrW2O8的生长方法，讨论了ZrW2O8的特性，介绍了其负膨胀机理和潜在的应用。     

环氧树脂/ZrW2O8封装材料的制备及其性能

将负热膨胀材料ZrW2O8粉体按一定质量比例与E-51环氧树脂混合,制备电子封装材料.测定了不同比例下封装材料的线膨胀系数、玻璃化温度、抗拉与弯曲强度、吸湿率和耐腐蚀性能.研究结果表明:采用超声波处理,可使ZrW2O8粉体均匀分散在环氧树脂E-51基体中.随着ZrW2O8质量分数的增加,封装材料的线膨胀系数下降,玻璃化温度升高,拉伸、弯曲强度与抗吸湿性提高;当ω(E-51)∶ω(ZrW2O8)=3∶2时,封装材料的耐酸性腐蚀较好,而耐碱性腐蚀的能力较差.     

固相法合成负热膨胀性粉体ZrW2O8

以分析纯ZrO2和WO3为原料,用固相法制备了负热膨胀材料ZrW2O8粉体.以X射线粉末衍射、扫描电子显微镜分别对粉体进行物相分析和形貌观测;通过高温X射线衍射以及Powder X软件计算不同温度下的晶胞参数,从而确定热膨胀系数.结果表明经1 220℃保温3 h制备出的高纯度ZrW2O8粉体为单一立方结构,平均粒径为0.5μm;ZrW2O8粉体有显著的负热膨胀特性,在室温到150℃范围内,所得ZrW2O8粉体热膨胀系数为-11.58×10-6K-1;200～500℃范围内,热膨胀系数为-3.77×10-6K-1;在整个温度范围内平均热膨胀系数为-6.31×10-6K-1.     

ZrO2粒径对ZrO2/ZrW2O8复合材料性能的影响

分别采用Nano-ZrO2和Commercial-ZrO2制备ZrO2/ZrW2O8复合材料,并对所得复合材料的微观结构、烧结质量及其热膨胀性能进行了研究.结果表明,当ZrO2和ZrW2O8的质量比为2∶ 1时,ZrO2/ZrW2O8复合材料的热膨胀系数极低,接近于零.然而Commercial-ZrO2/ZrW2O8复合材料存在致密度不高,气孔率大的缺点.Nano-ZrO2的采用,可以降低基体的烧结温度,改善复合材料的烧结质量,Nano-ZrO2/ZrW2O8复合材料的相对密度达到94%,比Commercial-ZrO2/ZrW2O8的相对密度75%有明显提高.     

Bi2Fe4O9的制备及光催化性能研究

用Bi(NO3)3.5H2O和Fe(NO3)3.9H2O为基本原料,采用共沉淀法合成了Bi2Fe4O9粉体,用XRD和SEM测试了不同制备条件下得到的Bi2Fe4O9粉体的晶体结构和形貌,XRD结果表明在650℃～750℃直接煅烧2h可得到纯相Bi2Fe4O9粉体,SEM结果表明随着灼烧温度的提高,晶粒的尺寸增加,750℃时晶粒呈片状,UV-Vis分析表明,Bi2Fe4O9在可见光区域有较强的吸收,光催化性能表明,Bi2Fe4O9粉体对甲基橙降解效果较好。     

ZnO-Fe2O3-Na2O-P2O5基太阳热反射材料的制备与反射特性

采用共沉淀法制备了四元体系ZnO-Fe2O3-Na2O-P2O5作为太阳热反射材料.用紫外-可见光-近红外分光光度计、XRD对产物进行表征.结果表明:当Zn/Fe摩尔比为9.00、在700℃下煅烧时,产物的物相组成随Zn/P摩尔比(1.52、1.02、0.76、0.61)而变化,其中Zn/P摩尔比为0.61的产物为空间群P21/n的单相NaZnPO4结构,其余Zn/P摩尔比下的产物为多相结构;当Zn/P摩尔比为0.61、在700℃下煅烧时,不同Zn/Fe摩尔比(19.00、9.00、5.67、4.00)的产物均为单相NaZnPO4结构,且随Zn/Fe摩尔比降低,产物颜色加深,反射比降低;当Zn/P摩尔比为0.61、Zn/Fe摩尔比为9.00时,500～800℃煅烧温度范围内的产物均为单相NaZnPO4结构,且随煅烧温度增加,产物颜色加深,反射比降低,其中,600℃煅烧产物呈橘红色且近红外波段反射比为80.7%,700℃煅烧产物呈红色且近红外波段反射比为72.2%.     

Fe3O4/Bi2O3复合粒子的制备及其可见光催化性能

首先通过共沉淀法制备Fe3O4磁粒子,然后采用水热法制备Fe3O4/Bi2O3复合粒子,并利用X-射线衍射、X-光电子能谱、扫描电子显微镜等进行表征。结果表明,复合粒子由Fe3O4和Bi2O3组成,形貌呈球形,具有三维多级结构。在可见光照射下,所制备的复合粒子对罗丹明B的降解率达95.2%。降解完成后,在外界磁场的作用下,Fe3O4/Bi2O3很快从体系中分离,可进行重复利用,实现循环催化。实验发现,Fe3O4/Bi2O3经5次循环催化后,对罗丹明B的降解率仍达93%以上。     

均匀沉淀法制备Ca2Co2O5粉体材料

以Ca(NO3)2.4H2O,Co(NO3)2.6H2O和CO(NH2)2为原料,采用均匀沉淀法制备Ca2Co2O5粉体材料。采用FT-IR,TG-DSC,XRD和SEM等手段对样品进行表征,并探讨均匀沉淀法的制备机理。研究结果表明:采用均匀沉淀法,在摩尔比n[CO(NH2)2]:n[Ca2+/Co2+]=4,阳离子浓度比[Ca2+]:[Co2+]=0.200:0.125,加热时间t为3 h时,可获得一定化学组成的前躯体;前驱体于800℃保温8 h后,可获得颗粒粒度为1μm、分布均匀的片状Ca2Co2O5粉体。     

Bi2Fe4O9亚微米棒的共沉淀法制备及光电性能研究

以NaOH为沉淀剂,用共沉淀法制备了纯相Bi2Fe4O9样品。扫描电镜观察发现Bi2Fe4O9晶粒为横截面近似呈正方形的亚微米棒,通过改变沉淀剂NaOH的量可以控制Bi2Fe4O9亚微米棒的尺寸,用透射电子显微镜确定出Bi2Fe4O9亚微米棒的横截面为(001),侧面为(110)和(110)。光电流测试结果表明,Bi2Fe4O9亚微米棒具有非常好的光电转换特性,其中长棒状的Bi2Fe4O9在可见光和模拟日光下的光电流分别是29.6和37.6μA/cm2。不同尺寸Bi2Fe4O9亚微米棒的光电流测试结果表明,其光电流大小与外露面的面积和光吸收能力有关,Bi2Fe4O9亚微米棒的长度越长产生的光电流越大。     

加氢催化剂CuO-La2O3的TPR研究

本文由Cu、La的硝酸盐用共沉淀法制备了系列CuO-La2O3催化剂。对这些催化剂进行了TPR表征,考察了铜含量、镧含量对催化剂还原性能的影响。结果表明:随催化剂中Cu含量的增加,La含量的减少,铜离子还原峰峰顶温度降低,峰面积增大。当Cu与La的质量比为2∶8时,La2O3对CuO的分散性最好。     

ZrO2/β-ZrWMoO8可控热膨胀复合材料的制备

采用共沉淀法成功制备了纯度较高的各向同性的负热膨胀材料β-ZrWMoO8.将ZrO2与β-ZrWMoO8按一定比例机械混合,在1 020 ℃烧结2 h制备了热膨胀系数可控的ZrO2/β-ZrWMoO8复合材料.以X射线衍射和扫描电子显微镜对所得材料结构及形貌进行表征,以热膨胀仪测定复合材料热膨胀系数.研究结果表明:在30～600 ℃温度区间内,所得ZrO2/β-ZrWMoO8复合材料的热膨胀系数皆线性一致,并且可以通过改变β-ZrWMoO8的质量分数,将复合材料的热膨胀系数控制为正、负或0.当β-ZrWMoO8的质量分数为50%时,复合材料的热膨胀系数接近0.     

ZrW2O8-ZrSiO4复合材料的制备及其热膨胀性能

采用传统固相工艺合成ZrW_2O_8-ZrSiO_4(体积比为1∶1)陶瓷复合材料,通过扫描电镜、和热机械分析仪分别对制备样品的断面形貌、物相组成和热膨胀性能进行表征.研究结果表明,复合材料的最佳烧结温度和时间为1 200℃和8 h,烧结过程中各组分之间没有发生化学反应,复合材料中仅含有原始组分ZrW_2O_8和ZrSiO_42种物相,其在25~300℃的平均热膨胀系数为-0.77%10~(-6)K~(-1).     

MoS2球花的制备及其拉曼光谱

利用水热法制备出球花状的MoS2,研究了前驱物浓度对其形貌的影响,简单探讨了球花状MoS2的生长机制并利用拉曼光谱对其结构进行研究.结果显示:制备出的样品为纯的MoS2球花.前驱物浓度对其形貌有非常重要的影响,随钼酸铵浓度的提高,样品由颗粒状转变为片状,当浓度为10-4mol/L时,样品为组装紧密的球状花,尺寸约为50...     

通过构建Li2ZnTi3O8@LiAlO2复合物来实现高性能的储锂材料

立方尖晶石结构的Li₂ZnTi₃O₈（LZTO）具有成本低和安全性高的优势,被认为是代替碳材料作为锂离子电池负极材料的理想选择。然而,Li+和Zn2+离子位于LZTO的四面体位点,在一定程度上阻碍了离子的迁移,导致LZTO电导率差,锂离子扩散系数低。LiAlO₂的包覆有效避免了电极表面与有机电解质的接触,从而减少了副反应的发生。因此,本文采用简单的高温固相法合成了Li₂ZnTi₃O₈@LiAlO₂复合材料。结果表明:LiAlO₂改性未改变LZTO的形貌和粒径,但是提高了其结构稳定性、锂离子脱嵌的可逆性和电化学活性,促进了锂离子的迁移。Li₂ZnTi₃O₈@LiAlO₂ (8wt%)在0.5 C、1 C、2 C、3 C和5 C时的充电容量分别为203.9、194.8、187.4、180.6和177.1 mAh·g?1,表现出良好的倍率性能。然而,在相同的倍率下,纯LZTO仅有134.5、109.7、89.4、79.9和72.9 mAh·g?1的容量。即使在较大的充放电倍率下,Li₂ZnTi₃O₈@LiAlO₂(8wt%)材料也表现出良好的循环性能。在5 C倍率循环150次后后,Li₂ZnTi₃O₈@LiAlO₂(8wt%)仍具有263.5/265.8 mAh·g?1的充放电容量。LiAlO₂的引入增强了LZTO材料的电子导电性,使Li₂ZnTi₃O₈@LiAlO₂复合材料具有优异的电化学性能。     

NaOH共沉淀法制备尖晶石型CoxZn1-xFe2O4纳米晶

以CoSO4、ZnSO4和Fe2(SO4)3为原料,NaOH为沉淀剂,利用化学共沉淀法制备了CoxZn1-xFe2O4纳米晶;通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)分别对CoxZn1-xFe2O4纳米晶的形貌、尺寸、结构和磁性能等进行表征.结果表明制备的CoxZn1-xFe2O4均为尖晶石结构,晶粒为球形,粒径在30～60 nm之间.样品的比饱和磁化强度(σs)、矫顽力(Hc)随钴含量的增加而增加,样品逐渐从ZnFe2O4的顺磁性转变为CoFe2O4的亚铁磁性.     

Ti3SiC2材料的制备及电接触性能研究

采用熔盐保护合成法制备Ti₃SiC₂粉末材料,并将该粉末进行热压烧结,制备出Ti₃SiC₂块状样品。在加载电压10 kV下,对Ti₃SiC₂块状材料进行电弧烧蚀性能研究。电弧烧蚀后,Ti₃SiC₂块状材料表面出现烧蚀痕迹,电弧熄灭后,裂纹和显微孔洞显现。结合拉曼光谱和X射线能谱结果,高能高热的电弧使得Ti₃SiC₂块状材料表面有Ti和Si的氧化物生成。     

Al2O3含量变化对CaO–SiO2–Cr2O3–Al2O3熔渣粘度及结构的影响

熔渣粘度对冶炼过程中渣金反应的传质有着至关重要的作用，适当的熔渣粘度能够有效促进渣金反应，提升传质效率。为了促进含铬熔渣中铬的回收利用，本文使用柱体旋转法研究了Al₂O₃含量变化对CaO-SiO₂-Cr₂O₃-Al₂O₃渣粘度和结构的影响规律。熔渣在高温下表现出良好的牛顿流体行为。当Al₂O₃含量从0%增加到10wt%时，酸性渣的粘度首先从0.825增加到1.141 Pa·s，然后当Al₂O₃含量进一步增加到15wt%时，粘度降低到1.071 Pa·s。当Al₂O₃含量从0增加到15wt%时，碱性炉渣的粘度首先从0.084增加到0.158Pa·s，然后当Al₂O₃含量进一步增加到20wt%时，粘度降低到0.135 Pa·s。此外，含Cr₂O₃的炉渣比无Cr₂O₃的炉渣需要更少的Al₂O₃才能达到最大粘度；对于酸性和碱性炉渣，熔渣粘度达到最大值所需的Al₂O₃含量分别为10%和15%。熔渣的活化能变化规律与粘度结果一致。拉曼光谱表明，熔渣中仅有少量Al₂O₃时，Al以[AlO₄]四面体形式出现，随着Al₂O₃含量的逐渐增加，[AlO₄]四面体被[AlO₆]八面体所取代，对硅酸盐结构的分峰解谱结果也与粘度结果一致。     

改进共沉淀法制备LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料

采用改进共沉淀法制备LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料,该法与传统共沉淀法相比,在共沉淀的过程中增加络合剂(NH3.H2O)和分散剂(PEG)。对比研究2种方法制得的产品的形貌和性能。研究结果表明:采用改进共沉淀法制备得到的Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前躯体呈球形二次颗粒,粒径为2μm左右,是由球形和片状的一次颗粒组装而成;其与LiOH充分研磨煅烧制得的正极材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2,振实密度达到2.78 g/cm3,在0.2C倍率和2.80~4.25 V的电压范围内,首次充、放电比容量分别为185.2和158.3 mA·h/g,30次循环后放电比容量为142.8mA·h/g,容量保持率高达90.2%,电化学性能得到很大的改善。