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。     

Microstructure and properties of Ag–Ti3SiC2 contact materials prepared by pressureless sintering

Ti₃SiC₂-reinforced Ag-matrix composites are expected to serve as electrical contacts. In this study, the wettability of Ag on a Ti₃SiC₂ substrate was measured by the sessile drop method. The Ag–Ti₃SiC₂ composites were prepared from Ag and Ti₃SiC₂ powder mixtures by pressureless sintering. The effects of compacting pressure (100–800 MPa), sintering temperature (850–950℃), and soaking time (0.5–2 h) on the microstructure and properties of the Ag–Ti₃SiC₂ composites were investigated. The experimental results indicated that Ti₃SiC₂ particulates were uniformly distributed in the Ag matrix, without reactions at the interfaces between the two phases. The prepared Ag–10wt%Ti₃SiC₂ had a relative density of 95% and an electrical resistivity of 2.76×10-3 mΩ·cm when compacted at 800 MPa and sintered at 950℃ for 1 h. The incorporation of Ti₃SiC₂ into Ag was found to improve its hardness without substantially compromising its electrical conductivity; this behavior was attributed to the combination of ceramic and metallic properties of the Ti₃SiC₂ reinforcement, suggesting its potential application in electrical contacts.     

Ti3C2Tx/MXene在电磁屏蔽领域的应用研究进展

电子设备领域的迅速发展和广泛应用导致电磁辐射干扰问题日趋严重,为此,开发精确度更高、安全性更好的电磁屏蔽材料成了重要的研究方向。Ti₃C₂T_x/MXene以其优异的电磁屏蔽性能被广泛应用于各领域的电磁屏蔽应用中,其薄膜、轻质多孔气凝胶的组装研究也取得了重大突破。笔者基于Ti₃C₂T_x为主体的电磁屏蔽材料,重点介绍了Ti₃C₂T_x/MXene的制备方法、应用电磁屏蔽机理、Ti₃C₂T_x/MXene薄膜及轻质气凝胶多孔结构组装技术,并根据MXene的各种性能,分析了Ti₃C₂T_x/MXene材料的发展方向。     

多孔Ti3C2Tx/SnSe复合材料的制备及其储钾性能

采用原位氧化-刻蚀法和水热合成法制备了多孔MXene复合材料(Ti₃C₂T_x/SnSe),并对所制备的材料进行了结构表征与电化学性能测试. 结果表明:在0.05 A/g的电流密度下,多孔Ti₃C₂T_x/SnSe电极具有381.9 mA ·h/g的储钾容量,而相同情况下SnSe电极的比容量仅为119.2 mA ·h/g. 在1 A/g的电流密度下,多孔Ti₃C₂T_x /SnSe电极的初始可逆比容量为118.5 mA ·h/g,循环500次的比容量仍保持在35.4 mA ·h/g. 多孔Ti₃C₂T_x/SnSe电极材料优异的电化学性能得益于多孔Ti₃C₂T_x材料的高导电性,它不仅缓解了SnSe的体积膨胀,而且为离子的转移提供了良好的通路.     

δ-MnO2/Ti2CTx复合材料的制备与电化学性能研究

以Ti₂AlC为前驱体、LiF-HCl的水溶液为刻蚀液、KMnO₄为氧化剂和锰源,采用溶液-沉积法制备了δ-MnO₂/Ti₂CT_x复合电极材料.分别采用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、拉曼光谱等方法对试样进行了表征; 以镍网为对电极、银/氯化银为参比电极、2 mol·L^-1 KOH溶液为电解质溶液,在3电极体系中采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了复合材料的电化学性质.结果表明:当δ-MnO₂/Ti₂CT_x复合电极材料在电流密度为1 A·g^-1时,复合材料的比电容高达227 F·g^-1.δ-MnO₂/Ti₂CT_x是一种性能良好的电化学电极材料,具有潜在的应用前景.     

CeO2/Ti3C2/CdS Z型异质结复合物的制备及其光催化降解甲基橙

采用水热法制备了CeO₂/Ti₃C₂/CdS Z型异质结复合物，并对其进行了光催化降解甲基橙的研究.结果表明：制备所得CeO₂/Ti₃C₂/CdS复合物具有较大的比表面积，表现出较高的可见光催化降解活性.以Ti₃C₂为传输介质，CeO₂/Ti₃C₂/CdS Z型异质结复合物的形成促进了电荷的转移，有效抑制光生载流子的复合，增强了体系的氧化还原降解能力，加速了活性物种的产生，提高了体系对甲基橙的可见光催化降解性能.其中，CeO₂/Ti₃C₂/CdS-1∶3具有高的光催化活性.     

高强度电活性MXene/TA/ANF复合膜的制备及电化学性能

采用二维导电材料MXene(Ti₃C₂T_x)与电活性生物质单宁酸以及高强度的芳纶纳米纤维复合经真空抽滤制备了具有层状结构的自支撑柔性薄膜.系统研究了Ti₃C₂T_x/TA/ANF薄膜的微观形貌结构、力学以及电化学性能.结果表明Ti₃C₂T_x/TA/ANF薄膜的拉伸强度高达36.2 MPa,具有良好的柔性,可被任意弯曲、折叠以及扭曲.Ti₃C₂T_x/TA/ANF薄膜所组装的柔性固态超级电容器体积比电容为826.56 F cm^-3,体积能量密度高达28.7 Wh L^-3,且经过不同角度的弯曲能保持稳定的电化学性能.     

Ti2AlN可加工陶瓷的快速制备及压痕行为研究

以TiH₂、AlN粉为原料,采用等离子体活化烧结技术制备出单相Ti₂AlN块体材料.通过对烧结过程中不同反应温度下产物的物相分析及显微结构观察,研究了Ti₂AlN的形成过程.结果表明:在700℃以下,TiH₂完成脱氢过程;当温度超过700℃后,AlN向脱氢后的Ti粉中扩散,并先后出现Ti₃Al、TiN、Ti₃AlN及TiAl等中间相;随着反应不断进行,中间相逐渐向Ti₂AlN相转变,从而在1200℃下保温5min获得了具有明显片层结构的单相Ti₂AlN陶瓷.对此单相Ti₂AlN陶瓷进行了压痕行为研究,结果表明低硬度以及压痕区内晶粒的微开裂是Ti₂AlN陶瓷具有良好可加工性的根本原因.     

MoS2/Ti3C2Tx异质复合材料的制备及电化学性能研究

利用水热法合成了MoS₂/Ti₃C₂T_x异质复合材料,采用SEM、XRD、XPS和电化学工作站对所制样品的形貌、结构、成分和电化学性能进行了表征。结果表明,当Ti₃C₂T_x引入量为30 mg时,所制MoS₂/Ti₃C₂T_x异质复合电极具有最优的电化学性能和较好的循环稳定性,在1 A/g电流密度下的比电容达到262.54 F/g,且经10 000次循环后仍保持82.1%的初始比电容。     

2维层状Ti2CTx电极材料的制备和电化学性能研究

以Ti₂AlC为前驱体,以盐酸与氟化锂的溶液为刻蚀剂,在40 ℃磁力搅拌条件下,刻蚀48 h制得Ti₂CT_x材料.分别采用N₂吸附/脱附、X-射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜、能量色散X-射线光谱仪和透射电镜等方法对试样的比表面积、孔分布、晶相结构、形貌特征等物理性质进行了表征; 用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了Ti₂CT_x材料在2 mol·L^-1 KOH溶液中的电化学特性.实验结果表明:Ti₂CT_x是2维层状材料,在电流密度为1 A·g^-1时,该材料的比容量为119 F·g^-1,经10 000次充放电循环后,比容量保留率为98%,且保持较高的库伦效率.     

Nb和TiB2对ZrB2基复合陶瓷材料组织及性能的影响

利用气压辅助烧结法制备ZrB₂基复合陶瓷材料,借助力学性能测试、XRD、SEM等探究了添加Nb与TiB₂对所制材料烧结行为、力学性能及抗氧化能力的影响。结果表明,金属Nb在烧结过程中发生塑性形变促使ZrB₂颗粒重排,同时破坏B—B共价键促进物质扩散,改善了材料的烧结及力学性能,但也造成材料高温抗氧化性能下降。进一步引入TiB₂能提高陶瓷材料的力学性能,且反应生成的ZrTiO₄有利于形成抗氧化保护层以提高材料的高温抗氧化能力。     

MXene包覆提升硅负极性能

侧重于Ti₃C₂T_X MXene&硅(Si)三明治结构负极在硅基锂离子电池中的应用研究,发现通过真空抽滤法制备的Ti₃C₂T_X MXene&Si复合负极可以有效抑制硅材料在充放电过程中的体积膨胀,优化其循环稳定性.X射线衍射和扫描电镜的结果表明,MXene与硅微米颗粒成功形成三明治(夹层)结构.组装成扣式电池测试其电化学性能,发现Ti₃C₂T_X MXene&Si复合负极表现出优异于硅颗粒单体的充放电容量和循环寿命,这项研究为硅负极电池的商业化提升提供了一定的科学依据.     

SiCf/Ti2AlNb复合材料的界面反应及热稳定性

界面反应层是影响SiC纤维(SiC_f)增强钛基复合材料力学性能的重要因素,本文研究了SiC_f/Ti₂AlNb复合材料在热等静压成型以及热暴露过程中的界面反应、界面元素分布规律和界面热稳定性.研究结果表明:SiC_f/Ti₂AlNb复合材料内部元素扩散形成的界面产物主要为TiC,在热暴露过程中出现了TiSi₂和NbSi₂相.SiC_f/Ti₂AlNb复合材料界面反应层的厚度长大符合Arrhenius定律,其界面反应层厚度长大速率随着热暴露温度的升高而增加.界面反应层长大激活能为24.27kJ/mol,界面层长大频率因子为2.80×10^-4 m/s^1/2.SiC_f/Ti₂AlNb复合材料界面在700℃及以下温度具备良好的热稳定性.     

B4C-TiB2-SiC复合陶瓷的SPS制备及组织性能研究

针对B₄C陶瓷烧结性能较差、成本较高的技术问题,提出了一种新型的B₄C基复合陶瓷的制备方法. 该方法以B₄C、Ti₃SiC₂及Si的混合粉作为初始粉体,通过放电等离子烧结技术（SPS）制备第二相（TiB₂+SiC）质量分数为30%的B₄C-TiB₂-SiC复合陶瓷,利用SPS特殊的烧结机制以及烧结过程中的原位放热反应,有效提升了B₄C陶瓷的烧结性能,降低了B₄C陶瓷的制造成本. 研究结果表明,在烧结温度为1650 °C,保温时间为5 min,烧结压力为50 MPa的条件下,制备得到了具有较高致密度（98.5%）的B₄C-TiB₂-SiC复合陶瓷. 随着烧结压力的增加,B₄C-TiB₂-SiC复合陶瓷的硬度逐渐增大,断裂韧性不断减小,而复合陶瓷的弯曲强度则呈现出先缓慢增加后迅速增大的变化趋势.      

多组元固溶Ti3AlC2三元层状陶瓷的合成及表征

以Ti-Al-TiC和Ti-Al-TiC-NbC-TaC-WC为体系,采用热压烧结法原位合成Ti₃AlC₂三元层状陶瓷和多组元固溶(Ti, M)₃AlC₂(M为Nb、Ta、W)样品,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能量色散X射线光谱仪对样品进行表征分析。结果表明,Nb、Ta、W元素都可以固溶进入Ti₃AlC₂晶体中,且提高了Ti₃AlC₂陶瓷结晶度,但固溶能力有限,掺杂固溶元素的样品晶相中有M-Al非晶相生成。     

利用第一性原理研究Ti2O3电子结构和光学性质

利用密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究本征Ti₂O₃的几何结构、电子结构和光学性质,并与相关文献报道作比较.结果表明,Ti₂O₃晶体中Ti原子和O原子间成共价键,其价带和导带均主要由Ti的3d轨道贡献,Ti₂O₃光谱的吸收峰位与介电函数虚部的介电峰位在低能区是一致的,揭示了光辐射使Ti₂O₃晶体中电子跃迁的微观机理.     

碳包覆Ti3AlC2增强银基复合材料的制备与性能

Ti₃AlC₂-reinforced Ag-based composites, which are used as sliding current collectors, electrical contacts, and electrode materials, exhibit remarkable performances. However, the interfacial reactions between Ag and Ti₃AlC₂ significantly degrade the electrical and thermal properties of these composites. To diminish these interfacial reactions, we fabricated carbon-coated Ti₃AlC₂ particles (C@Ti₃AlC₂) as reinforcement and prepared Ag–10wt%C@Ti₃AlC₂ composites with carbon-layer thicknesses ranging from 50–200 nm. Compared with the uncoated Ag–Ti₃AlC₂ composite, Ag–C@Ti₃AlC₂ was found to have a better distribution of Ti₃AlC₂ particles. With increases in the carbon-layer thickness, the Vickers hardness value and relative density of Ag–C@Ti₃AlC₂ gradually decreases. With a carbon-layer thickness of 150 nm, we obtained the lowest resistivity of Ag–C@Ti₃AlC₂ of 29.4 135.5×10?9 Ω·m, which is half that of Ag–Ti₃AlC₂ (66.7 × 10?9 Ω·m). The thermal conductivity of Ag–C@Ti₃AlC₂ reached a maximum value of 135.5 W·m?1·K?1 with a 200-nm carbon coating (~1.8 times that of Ag–Ti₃AlC₂). These results indicate that the carbon-coating method is a feasible strategy for improving the performance of Ag–C@Ti₃AlC₂ composites.     

AlPO4包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备与电化学性能

采用高温固相法制备LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂,溶胶-凝胶法制备AlPO₄包覆LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料(AlPO₄-coated LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂).并用XRD、SEM检测等对材料进行了表征,用X-射线衍射、扫描电镜分析以及电化学测试等手段对样品的微观结构、表面形貌和电化学性能进行了研究.结果表明：在AlPO₄-coated LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂中,AlPO₄以无定形态包覆于的表面;AlPO₄的存在,阻止了电极与电解质溶液之间的副反应,降低了电极的表面膜阻抗和电荷转移阻抗,加快了锂离子的扩散速度,使得LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的循环性能和倍率性能显著改善.     

NiMnGaTi铁磁形状记忆合金的马氏体相变和磁性能

对Ni₅₃Mn_23.5Ga_23.5-○xTi_○x(x=0,2,5和8)系列合金的微观组织、马氏体相变及磁性能进行了研究,探究不同制备方法和不同Ti含量对合金性能的影响规律.研究结果表明:随着Ti含量的增加,合金的晶粒变细且析出物数量显著增加,适量的韧性第二相析出有助于改善合金的高脆性,合金的马氏体相变温度和饱和磁化强度均降低.EDS能谱分析表明,Ti掺杂合金的析出物是富Ni和Ti的第二相.对于Ti₀和Ti₂合金,900r/min甩带样品的饱和磁化强度与铸态样品基本相同,但Ti₅和 Ti₈甩带样品的磁化强度明显高于铸态,这是甩带工艺抑制非磁性的第二相析出所致.     

钛基体Ti4O7阳极在高盐体系下的电催化降解性能

针对高盐废水成分复杂、可生化性差等处理难题，采用等离子喷涂技术制备一种新型钛基体亚氧化钛电极——Ti₄O₇电极，对该电极性能进行全面评价，解释电极的失效机理，并将其应用于高盐体系下的有机物电催化降解过程，考察不同因素对降解效果的影响。结果表明：Ti₄O₇电极具备丰富的孔洞结构、较高的析氧过电位、优异的导电性能和良好的稳定性。高盐体系下，电流密度的提高会促进酸性红G染料降解，但单位能耗会显著增加；含盐量和pH值对降解效果的影响甚微，这也得益于亚氧化钛材料电极的稳定性能；在电流密度为15 mA/cm²、含盐量为1%、初始pH值为8.5时，降解效果最佳，120 min内脱色率为99.91%,化学需氧量(COD)去除率为71.88%。Ti₄O₇电极在高盐废水的电化学处理领域有良好的应用前景。