纳米SrxCa1-xTiO3固溶体粉体的制备及性能表征

采用低温液相法以廉价的TiCl₄、SrCl₂、CaCl₂为原料，以NaOH溶液为沉淀剂一步合成了纳米Sr_xCa_1-xTiO₃固溶体粉体。为了提高粉体颗粒结晶度，改善形貌，进行了水热后处理。通过XRD，TEM，FT IR，TG和ICP等表征手段对所得粉体的物相、形貌、颗粒尺寸及分布、杂质含量、Ca²⁺与Ti⁴⁺摩尔比进行了分析和测试。结果表明，Sr_xCa_1-xTiO₃在0.1≤x≤0.9范围形成了固溶体，且随x的增大相结构从斜方相逐渐过渡到立方相。水热处理前粉体结晶度低，形貌不规整，而进行水热处理后粉体中O—H缺陷和CO₃^2-杂质显著减少，结晶度提高，形貌规整均匀，随着x从0.3增加到0.9，颗粒粒径从230nm减小到65nm(水热处理前：从220nm减小到45nm)。     

超声化学法快速合成BaTiO3纳米粉体

以Ba(OH)2和Ti(OC4H9)4作为Ba源和Ti源,利用超声化学法合成结晶良好的BaTiO3纳米粉体。用X线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和Zeta电位/粒度分析仪考察V(C2H5OH)∶V(H2O)和反应时间对合成产物的物相、形貌和粒度分布的影响。结果表明:乙醇的加入对规则球形纳米BaTiO3颗粒的形成有积极的作用。当V(C2H5OH)∶V(H2O)为3∶1,超声反应20 min即可得到一次颗粒尺寸约为35 nm的立方相球形BaTiO3粉体。     

微波镁热还原法制备ZrB2粉体及表征

以二氧化锆、硼酸和镁粉为原料,利用微波镁热还原法合成了纳米级的ZrB₂粉体。研究了镁粉含量与合成工艺对ZrB₂粉体的影响,通过TG-DTA分析了物相在不同温度下的反应过程,利用XRD、EDS和TEM考察了产物的组成和形貌。实验结果表明：采用微波镁热法,加热时间为20min就可得到ZrB₂粉体,杂相Zr₂O和Mg₃B₂O₆等为镁热反应中副反应生成的产物;当原料配比为n(Zr₂O)∶n(H₃BO₃)∶n(Mg)=1∶3∶4时,合成产物中ZrB₂的相对含量最高;合成的ZrB₂粉体为球状,平均粒径为80nm左右;加入NaCl有助于降低ZrB₂颗粒尺寸。     

超临界流体干燥技术制备Nd∶YAG纳米粉体及透明陶瓷

以Y₂O₃、OAl(NO₃)₃·9H₂O和Nd(NO₃)₃·6H₂O为原料,采用尿素均匀沉淀法制备不同Nd掺杂量的YAG前驱体沉淀,经CO₂ 超临界流体干燥得Nd:YAG前驱体,煅烧后得到Nd:YAG粉体;将粉体干压成型为素坯,经冷等静压后真空烧结获得性能良好的Nd:YAG透明陶瓷。用FT-IR、XRD、SEM等测试手段对Nd:YAG前驱体及粉体进行分析,并通过紫外-可见-近红外分光光度计、SEM测定表征了陶瓷样品的直线透过率及表面和断口形貌。结果表明,1300℃煅烧的Nd:YAG粉体均为纯YAG相,颗粒呈椭球形,分散性良好,尺寸分布均匀;粉体成型后在1780~1800℃真空烧结得到透明陶瓷,Nd摩尔分数为1%的YAG陶瓷样品晶粒尺寸分布为5~10μm,抛光后1064nm波长处直线透过率达80%。     

聚氨酯/钛酸钡杂化材料及介电性质研究

通过溶胶-凝胶法制备了一种新型的聚氨酯/钛酸钡（PU/BaTiO₃ )杂化材料——不同钛酸钡含量的聚氨酯/钛酸钡杂化材料。通过红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和光电子能谱(XPS)等手段,考察了杂化材料的结构与性能;详细研究了溶胶-凝胶过程的机理以及微波辐射后杂化材料的介电性能。结果表明：通过溶胶-凝胶法制备的PU/BaTiO₃杂化材料中PU和BaTiO₃形成了较强的化学作用,而不是简单的共混;BaTiO₃较均匀分散在杂化材料中,同时随着BaTiO₃含量的增加,材料的介电常数也逐渐增加。指出了该研究在油气田领域的应用前景及意义。     

水热法合成纳米BaZr0.2Ti0.8O3粉体研究

采用低温液相法（LTAS）制备浆料结合水热后处理工艺,得到分散性良好、羟基缺陷少、平均粒径为50～100nm的BaZr_0.2Ti_0.8O₃纳米粉体。采用X射线衍射、热重分析、TEM等表征手段,考查了水热温度、水热时间及初始n(Ba)/n(Ti+Zr)对粉体颗粒形貌、粒度大小及羟基脱除情况的影响。研究表明,水热温度、水热时间及初始n(Ba)/n(Ti+Zr)均影响BaZr_0.2Ti_0.8O₃晶格中羟基缺陷的脱除,但初始n(Ba)/n(Ti+Zr)对粒度的影响比水热条件影响更为显著,说明可通过调整初始下料比有效控制粒度大小而羟基缺陷的脱出可通过调整水热工艺控制。该粉末烧结性能良好,在1000℃下烧结BaZr_0.2Ti_0.8O₃得到陶瓷体介温曲线明显展宽且室温下介电常数高达8000。     

乙醇为溶剂超临界干燥法制备纳米Al2O3

以硝酸铝为原料,柠檬酸为分散剂,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶结合超临界干燥的方法制备了纳米AlOOH。经过500～900℃焙烧后得到纳米γ-Al₂O₃。考察了溶液pH值、硝酸铝与柠檬酸物质的量比对AlOOH粉体,以及焙烧温度对γ-Al₂O₃两者形貌和尺寸的影响。采用TEM、XRD、IR对超细粒子的粒径、形貌进行了表征。结果表明,制备溶胶时的pH值和柠檬酸的〖JP2〗加入对经超临界干燥所得的AlOOH的形貌和尺寸有明显影响。在pH=3,n(C₆H₈O₇)∶n(Al(NO₃)₃)=1∶2的条件下可得到纤维状纳米AlOOH(直径为1～10nm, 长为30～40nm)。该AlOOH经500～900℃焙烧后可得纤维状纳米γ-Al₂O₃,其直径为1～10nm,长为30～70nm。     

沉淀法制备纳米钛酸锌粉体的研究

文中以TiCl₄和ZnCl₂的混合液为原料液、以NaOH为沉淀剂,采用直接沉淀法,在不同沉淀剂的质量浓度(3,6,9mol/L)以及Zn²⁺与Ti⁴⁺的摩尔比为1∶1.2～2∶1的条件下,通过煅烧,得到粒径小于100nm的立方相钛酸锌粉体。研究结果表明：沉淀剂NaOH浓度为3mol/L,Zn2+与Ti⁴⁺的摩尔比为1∶1时,经600℃煅烧得到粒径约为40nm的纯立方相ZnTiO₃粉体;Zn²⁺与Ti⁴⁺的摩尔比为2∶1时,经800℃煅烧得到粒径约90nm的Zn₂TiO₄粉体。粉体形貌为球形,粒度分布窄。     

用中空纤维膜分散技术制备纳米颗粒

采用中空纤维膜为分散介质,以制备纳米BaSO₄为例,探索膜分散制备纳米颗粒技术。实验以Na₂SO₄溶液为连续相,将BaCl₂溶液通过中空纤维膜均匀分散到Na₂SO₄溶液中,在透过膜的微小液滴形成的微环境中实现两种溶液的微观混合,并反应生成BaSO₄颗粒。实验研究了膜组件构型、反应物浓度、分散剂、膜孔孔径大小等因素对BaSO₄颗粒形貌、大小和粒度分布的影响。结果表明：采用膜截留分子量为10000的中空纤维膜制成的浸没式膜组件,反应物Na₂SO₄和BaCl₂溶液浓度均为0.02mol/L,加入分散剂聚乙二醇(PEG)制得了平均粒径在10～30nm、球形度好、单分散性好的纳米BaSO₄颗粒.     

TiO2微粒子的制备

实验以Ti(SO₄)₂为原料,在水和正丙醇混合溶剂中制备TiO₂粒子,较为系统地研究了制备条件(反应物浓度、溶剂、空间分散剂、反应时间、温度等)对产物粒子颗粒大小的影响,采用TEM、X-射线衍射等技术对所得产品性能进行了表征。实验结果表明,制得的TiO₂水合粒子为均匀的球形粒子,经热处理后的粉体为锐钛矿型。     

高能球磨法制备MgNb2O6粉体及其陶瓷性能

 采用高能球磨法在800℃保温2h预烧合成MgNb₂O₆粉体,研究了MgNb₂O₆陶瓷的相结构、显微结构和微波介电性能随烧结温度的变化关系。实验结果表明,高能球磨法有效促进MgNb₂O₆粉体的低温合成,降低MgNb₂O₆陶瓷的烧结温度。1220℃保温2h烧结MgNb₂O₆陶瓷,密度为4.80g/cm³,平均粒径为3.5μm,介电常数ε_r为19.7,品质因数(Q·f)为29444GHz的优良微波介电性能,MgNb₂O₆粉体有望成为新一代中温烧结高频微波介质基板材料。     

TiH2粉末制备钛合金的烧结脱氢规律及工艺

 以TiH₂粉末为原料,通过压制成型和烧结工艺制备粉末钛合金,不同于传统钛粉末冶金方法。通过热分析和热膨胀技术研究不同球磨粒度TiH₂粉末的脱氢和收缩规律,以此入手研究了TiH₂粉末压坯和TiH₂-Al-V粉末压坯的烧结致密特性,以及影响烧结过程的主要工艺因素,包括烧结温度、烧结时间、升温速率、压坯密度、压坯成型方式、合金体系,并对烧结组织进行了分析。结果表明,TiH₂粉末球磨后脱氢温度降低,粉末越细,开始温度越低。TiH₂粉末压坯在烧结过程中脱氢后获得新鲜钛,其易发生黏接并引起α-Ti的强烈收缩,这时烧结体很容易致密,并获得相对密度大于99%坯体;相比之下,TiH₂-Al-V粉末压坯烧结时因为合金元素的溶解,不如纯TiH₂粉末压坯的烧结容易致密。TiH₂-Al-V粉末经过成型、烧结脱氢可获得典型的层片状α+β钛合金组织,合金元素分布均匀。     

微硅粉固相反应制备莫来石粉体工艺

 以微硅粉和工业氧化铝为原料,在空气气氛下固相反应合成莫来石粉体。研究了煅烧温度和Al₂O₃/SiO₂的物质的量比对反应产物物相组成的影响,结果表明,当Al₂O₃ /SiO₂的物质的量比为3：2.5、煅烧温度为1450℃时,制备莫来石粉体质量分数达到最高,根据K值法计算其质量分数为95%。莫来石粉体平均粒径随球磨时间延长而逐渐减小,最终粉体平均粒径为0.58μm,比表面积为9.26m²/g,粒径分布由单峰分布演变为双峰分布,莫来石粉体颗粒形状不规则,以多边体状存在。     

保温时间对原位生成Si3N4结合MgO-C耐火材料的性能影响

 以电熔镁砂、Si粉和鳞片石墨为主要原料,木质磺酸钙溶液(1.25g/mL)为结合剂,采用两段保温烧结工艺氮气气氛下低温段1350℃保温2h和高温段1450℃分别保温2、3和4h烧成MgO-C材料.研究了保温时间对MgO-C材料物相组成、显微结构形貌以及常规物理性能的影响.结果表明,当保温时间从2h增长到3h时,试样中的物相组成以及原位生成的α-Si₃N₄和SiC晶须尺寸无明显变化,随着保温时间继续增加到4h,Si单质相消失,晶须尺寸出现明显增长.常规物理性能方面,随着保温时间的增加,试样内部CO_(g)、SiO_(g)生成量不断增加,显气孔率不断增大,体积密度和耐压强度不断下降.     

以硫酸钛为前驱体的简单溶胶-凝胶法合成纳米多孔二氧化钛粉末

 以无机硫酸钛溶液为前驱体,甲酰胺为pH值调节剂,本文采用简单溶胶-凝胶法合成纳米多孔的TiO₂粉末。运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和氮吸附脱附(N₂ Adsorption/Desorption)等方法对合成的TiO₂粉末进行了表征。结果表明,合成的TiO₂粉末具有高的热稳定性,450—750℃的温度范围内焙烧后为单一的锐钛矿相结构,且850℃焙烧后主要相为锐钛矿相。随着焙烧温度的升高,TiO₂粉末的晶粒长大,比表面积减少。550℃焙烧后的TiO₂粉末是由平均晶粒尺寸约为10nm的颗粒聚集而成,其比表面积约为219.70m²·g^-1,并且具有独特的双孔结构。     

(C10H9N2)3·PMo12O40配合物晶体的合成和漫反射光谱分析

采用水热法合成了一种新的配合物晶体(C₁₀H₉N₂)₃·PMo₁₂O₄₀（C₁₀H₉N₂为2,2'-联吡啶基）。用IR、X-射线单晶衍射、X-射线能谱和微量元素分析对其化学组分和结构进行了分析。结果表明，配合物的晶体结构属于三斜晶系，空间群P-1，晶胞参数a=11.851(2)A,b=12.771(3)A,c=19.034(4)A，α=90.2(3)°，β=90.5(3)°，γ=112.6(3)°,V=2660.0(9)A³，Z=2，Dc=2.864mg/m³，μ(Kα)=2.871mm^-1，F(000)=2176，R₁=0.0416,ωR₂=0.1327。采用TG和UV-Vis-NIR漫反射光谱分析配合物晶体的热稳定性和导电性。该晶体在250℃以下能够稳定存在，光学能隙为0.8eV，属于半导体材料。     

SOFCs阴极材料La0.6Sr0.4Co1-x Fex O3-δ溶胶凝胶自燃烧法的制备

以分析纯La（NO₃）₃·6H₂为O、Sr（NO₃）₂、Co（NO₃）₂·6H₂O和Fe（NO₃）₁·9H₂O为原料,采用溶胶凝胶-自燃烧法制备了不同组成的La_0.6Sr_0.4Co_1-xFe_xO_3-δ（LSCF）超细粉体。采用X线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对合成超细粉体的结构和形貌进行测定和表征。结果表明:溶胶凝胶-自燃烧法可一步合成粒径为30～70 nm的LSCF超细粉体,且随着Fe³⁺含量的增加,衍射峰值向低角度方向略有偏移。对超细粉体的烧结性能、热膨胀性能及电性能进行测试,结果表明:该粉体在1 100℃下烧结2 h,其相对密度达到97%。热膨胀系数随x(Fe³⁺含量)增加而增大,由x=0.1时的8.42×10^-6K^-1增大至x=0.5时的9.56×10^-6K^-1。直流四端子法电导测试表明:电导率随温度的升高（200～800℃）出现极大值,最大值可达950 S/cm,在500～700℃范围内,电导率均在200 S/cm以上,能够很好地满足中低温固体氧化物燃料电池对阴极材料的要求。     

机械合金化制备WC—Co纳米硬质合金

本文利用机械合金化技术研究了ＷＣ－Ｃｏ的合金化过程,成功地制备出纳米ＷＣ－Ｃｏ合金粉末,通过真空烧结成型工艺获得了平均晶粒度小于２００ｎｍ的ＷＣ－Ｃｏ硬质合金,其硬度达到１７．４ｋＮ／ｍｍ２,烧结密度为１０．９ｇ／ｃｍ３．对纳米ＷＣ－Ｃｏ粉末的烧结工艺作了初步探讨,通过添加少量的ＶＣ能有效地抑制烧结过程中晶粒的长大．