酒石酸辅助水热合成纳米MoO_2及其优异的乙醇气敏特性研究

以钼酸铵为原料,利用酒石酸辅助水热法一步合成了球状纳米结构的MoO_2,利用XRD和TEM对样品的结构、微观形貌进行分析。将样品制成旁热式气敏元件,并对其气敏特性进行了测试。研究结果表明,酒石酸在水热合成过程中对产物的形貌和相行为起决定性的作用,而且对气敏材料的气敏性影响显著。取适量的酒石酸,可有效提高传感器的灵敏度。在260℃工作温度下,MoO_2纳米球气敏元件对10×10~(-6)乙醇气体的灵敏度达3.9,并具有良好的选择性。     

钴,镍掺杂对钼酸铋气敏性能的影响

分别合成了掺钴和掺镍钼酸铋气体敏感材料。用掺钴钼酸铋气敏材料做成的气敏元件，对乙醇等还原性气体有较高的灵敏度和选择性，对丁烷、一氧化碳等气体不敏感．用XRD和XPS技术研究了气敏材料的晶相组成和结构．氧化钴和钼酸铋之间形成了取代固溶体，使气敏材料的气敏性能得到改善和提高．     

CuO纳米线的简单热氧化制备及其气敏特性

传统金属氧化物气敏材料因其灵敏度低、选择性差、工作温度高等缺点已很难满足高性能气敏元件的要求,而纳米气敏材料具有高的比表面积,可显著改善材料的气敏特性.文中采用简单的电热板在330~430 ℃、空气气氛下、一步法成功制备出了具有良好单斜晶体结构的CuO纳米线,平均直径为20~30 nm,长度可达1~5 μm;CuO纳米线气敏元件在100×10-6乙醇气氛中的最佳工作温度约为260 ℃,其灵敏度分别为1.36和1.64,恢复和响应时间均小于5 s.      

石墨烯气凝胶材料的合成与应用研究现状

石墨烯以其高比表面积、良好的导电性和热稳定性等优点被广泛应用于电化学、催化、吸附等领域,同时也延伸出许多相关材料,石墨烯气凝胶就是其中之一。综合介绍了4种石墨烯气凝胶的合成方法,阐述了相关方面的应用研究进展。     

稀土复合氧化物在敏感材料中的作用

用共沉淀法制备出 LnFeO_3(Ln=La、Sm、Nd)系列材料,分析了材料的结构,并用其制成元件对乙醇等气体进行了检测。结果表明:不同的稀土铁酸盐复合物对 Fe—O 间的相互作用产生一定影响。另外,在以 SnO_2为基体的气敏材料中掺入稀土氧化物,亦可提高气敏元件对乙醇的选择性。     

热氧化法制备α-Fe_2O_3纳米线的气敏特性及其机理

家用燃气事故、汽车尾气和工业废气等问题日趋严重,传统气敏材料已很难满足对气体监测越来越高的要求,纳米结构α-Fe2O3因其热稳定性好、选择性好,以及无毒、抗腐蚀性强、环境友好、价格低廉等已成为最重要的气敏材料之一.采用简单的热氧化法成功制备了α-Fe2O3纳米线.纳米线平均直径为20~50 nm,长度可达1~5μm;以制备的α-Fe2O3纳米线为探测材料的气敏元件在50×10-6乙醇气氛中的最佳工作温度为383°C,灵敏度可达2.4,响应和恢复时间分别为13 s和6 s.基于α-Fe2O3纳米线制备的气敏元件在乙醇中的气敏机理为表面电阻控制型.     

掺杂稀土氧化物的ZnO材料的制备及气敏性能

采用溶胶-凝胶法制备了ZnO及掺杂Y2O3、La2O3、CeO2的ZnO纳米微粒。利用X射线衍射仪、透射电镜对材料的结构进行了表征。研究了不同掺杂对材料的气敏性能的影响。研究表明,在工作温度305℃时,掺入质量分数为8%的CeO2后,材料对H2S气体有很好的灵敏度和选择性及较好的响应-恢复特性。并对气敏机理进行了探讨。     

CeO2包覆对TiO2传感器材料的氧敏性能的影响

针对CeO2具有良好的催化性和稳定性,以及TiO2的优良的氧敏特性,采用溶及－凝胶法制备CeO包覆TiO2S材料,并在自行设计的实验装置中对材料进行了氧化敏制试。该材料的温度系数低于纯TiO2材料,且氧敏性能比纯TiO2材料显著提高,其原因在于壳层中CeO颗粒为氧离子进出包覆体内的TiO2提供通道,并利用CeO储、放氧能力,促进TiO2电导率变化。     

石墨烯基超疏水材料制备及其应用研究进展

超疏水表面是具有独特性能的一类表面,本身就具有广泛应用前景。石墨烯材料作为理化性质出众的一类材料,由于其高电导率、高导热系数、高比表面积、高透光率和有优异的机械性能,广泛应用于航空航天、石油化工、海洋船舶等领域。目前,基于石墨烯材料构建超疏水表面,是超疏水表面研究中一个较新的方向。本文对超疏水表面的原理进行了概述,重点总结归纳了石墨烯基超疏水材料制备技术的研究现状,包括表面修饰法、沉积改性法、激光诱导法、涂覆法、层层自组装法等,简要介绍了石墨烯超疏水材料在自清洁、油水分离、防覆冰、耐腐蚀、抗菌等领域的应用,并对石墨烯超疏水材料的下一步研究方向进行了展望。      

In2O3气敏元件的研制及影响因素的研究

以氯化铟为前驱体, OP-10为形貌控制剂, 采用溶胶-凝胶法制备了纳米In2O3粉体, 并以TG-DSC, XRD, TEM等多种手段对粉体进行了表征.以此粉体为气敏材料, 采用涂敷烧结的方法制成旁热式气敏传感元件, 研究了该元件对三甲胺(TMA)的检测性能, 重点讨论存在NH3干扰情况下的气敏性能.结果表明 350 ℃煅烧1 h制备的In2O3粉体, 晶粒尺寸＜20 nm, 呈立方晶型; 该粉体制成的气敏元件对TMA气体的检测灵敏度比起H2, C2H5OH等气体要高的多, 因此可用于选择性检测TMA; 此外, 该元件对NH3也有一定的响应, 进一步研究发现NH3存在对TMA检测的影响主要是NH3在In2O3材料表面的吸附所至.掺杂Pd2+可提高In2O3材料的检测灵敏度, 降低检测温度; Pd2+的掺杂量在质量分数0.2%～5% PdCl2-In2O3范围内变化对TMA检测灵敏度的影响不明显.     

高强高导铝?石墨烯复合材料研究进展

石墨烯因其独特的二维结构和优异的导热、导电及力学性能，成为了最具潜力的增强体材料之一。本文综述了铝?石墨烯复合材料的制备工艺，着重介绍了影响铝?石墨烯复合材料力学性能和导电率的因素，总结了铝?石墨烯复合材料在高强高导材料领域的应用，讨论了产业化过程中在优质石墨烯粉制备、规模化混粉工艺、连续化加工等方面所面临的挑战，提出了铝?石墨烯复合材料可能的产业化工艺方案和研发方向。     

Volume Fraction of Graphene Platelets in Copper-Graphene Composites

Copper-graphene composite films were deposited on copper foil using electrochemical deposition. Four electrolyte solutions that each consist of 250 mL of graphene oxide suspension in distilled water and increasing volume of 0.2 M solution of CuSO₄ in steps of 250 mL were used to deposit the composite films with and without a magnetic stirrer. Graphene oxide in the films was reduced to graphene by hydrogen treatment for 6 hours at 673 K (400 °C). The samples were characterized by X-ray diffraction for identification of phases, scanning electron microscopy for distribution of graphene, energy dispersive spectrometry for evaluation of elemental composition, electrical resistivity and temperature coefficient of electrical resistance and thermal conductivity. Effective mean field analysis (EMA) was used to determine the volume fraction and electrical conductivity of graphene and interfacial thermal conductance between graphene and copper. The electrical resistivity was reduced from 2.031 to 1.966 ???? cm and the thermal conductivity was improved from 3.8 to 5.0 W/cm K upon addition of graphene platelets to electrolytic copper. The use of stirrer during deposition of the films increased the average size and the thickness of the graphene platelets and as a result the improvement in electrical conductivity was lower compared to the values obtained without the stirrer. Using the EMA, the volume fraction of graphene platelets that was responsible for the improvement in the electrical conductivity was found to be lower than that for the improvement in the thermal conductivity. The results of the analysis are used to determine the volume fraction of the thinner and the thicker graphene platelets in the composite films.     

石墨烯复合气凝胶的制备及其在重金属离子处理中的应用

石墨烯复合气凝胶是以（氧化）石墨烯为主体形成的三维网状交联的多孔材料,因其具有超高的比表面积、良好的结构稳定性、优异的机械性能以及独特的网状交联结构,被广泛应用于废水处理。追踪国内外的相关研究进展,系统介绍了水热还原法、化学交联法、自组装法和模板法制备石墨烯复合气凝胶的方法,并对其优缺点进行对比。重点论述了石墨烯复合气凝胶在重金属离子吸附方面的应用,并对其在大规模生产和实际应用中存在的问题及研究前景进行展望。     

A Novel Approach to Enhance the Mechanical Strength and Electrical and Thermal Conductivity of Cu-GNP Nanocomposites

Copper/graphene nanoplatelet (GNP) nanocomposites were produced by a wet mixing method followed by a classical powder metallurgy technique. A qualitative evaluation of the structure of graphene after mixing indicated that wet mixing is an appropriate dispersion method. Thereafter, the effects of two post-processing techniques such as repressing–annealing and hot isostatic pressing (HIP) on density, interfacial bonding, hardness, and thermal and electrical conductivity of the nanocomposites were analyzed. Density evaluations showed that the relative density of specimens increased after the post-processing steps so that after HIPing almost full densification was achieved. The Vickers hardness of specimens increased considerably after the post-processing techniques. The thermal conductivity of pure copper was very low in the case of the as-sintered samples containing 2 to 3 pct porosity and increased considerably to a maximum value in the case of HIPed samples which contained only 0.1 to 0.2 pct porosity. Electrical conductivity measurements showed that by increasing the graphene content electrical conductivity decreased.

     

Synthesis of new metal-matrix Al–Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript>–graphene composite materials

The mechanism of formation of ceramic microparticles (alumina) and graphene in a molten aluminum matrix is studied as a function of the morphology and type of precursor particles, the temperature, and the gas atmosphere. The influence of the composition of an aluminum composite material (as a function of the concentration and size of reinforcing particles) on its mechanical and corrosion properties, melting temperature, and thermal conductivity is investigated. Hybrid metallic Al–Al₂O₃–graphene composite materials with up to 10 wt % alumina microparticles and 0.2 wt % graphene films, which are uniformly distributed over the metal volume and are fully wetted with aluminum, are synthesized during the chemical interaction of a salt solution containing yttria and boron carbide with molten aluminum in air. Simultaneous introduction of alumina and graphene into an aluminum matrix makes it possible to produce hybrid metallic composite materials having a unique combination of the following properties: their thermal conductivity is higher than that of aluminum, their hardness and strength are increased by two times, their relative elongation during tension is increased threefold, and their corrosion resistance is higher than that of initial aluminum by a factor of 2.5–4. We are the first to synthesize an in situ hybrid Al–Al₂O₃–graphene composite material having a unique combination of some characteristics. This material can be recommended as a promising material for a wide circle of electrical applications, including ultrathin wires, and as a structural material for the aerospace industry, the car industry, and the shipbuilding industry.     

Ti3SiC2陶瓷材料的研究进展

层状结构的Ti3SiC2陶瓷属于六方晶体结构,空间群为P63/mmc. 它结合了金属和陶瓷的许多优异性能, 如极好的导电、导热能力, 优良的可加工性, 高的抗氧化性、耐化学腐蚀性, 出色的抗热震性、高温强度和高温塑性, 良好的自润滑性等, 因而可以预料Ti3SiC2将成为重要的高温结构陶瓷和功能材料. 该文从Ti3SiC2材料的结构、组成与性能入手, 对其制备方法及应用进行综合评述.     

高炉炉衬测温传感器热传输规律分析

摘要： 高炉冶炼过程中炉腰位置容易出现倒V型软熔带，存在固液两相的复杂流动过程。针对此恶劣环境，提出一种基于一维导热的炉温在线检测传感器，传感器不同位置埋设有测温探头，建立了其导热过程的数学模型。以数值模拟为基础并通过控温试验进行验证，分析了传感器不同位置温度分布规律。得到了高温端温度与低温区域温度的理论关系，从而能够实现由低温区温度推算高温区温度的目的，克服高温端不能直接测温的困难。试验与数值模拟对应较吻合，在线检测传感器能够为高炉智能化、自动化检测提供新的方法。     

液态金属雾化成形及非晶合金制粉的研究进展

面对绿色低碳发展与能源结构调整这一世界性挑战,通信网络和电子电气等领域对大电流功率电感器的要求不断提高.非晶合金软磁材料是当前迫切需要的先进电感器磁粉芯原料,其具备优异的高频导磁性、热稳定性和耐蚀性等优点而优于其他软磁材料.然而,作为一种原子短程有序而长程无序的亚稳态材料,非晶合金粉末的制备仍是一种难度较大的前沿技术....     

低功耗微热板ZnO甲烷传感器仿真及性能研究

随着微机电系统(MEMS)的发展,运用该技术的半导体传感器也跟着迅速发展,逐渐走向微型化、集成化和智能化。基于MEMS的微加热板(MHP)的金属氧化物甲烷传感器具有功耗小、响应快等优点,广泛应用于甲烷检测。其中,氧化锌(ZnO)甲烷敏感材料因其灵敏度高、中毒效应小、工作温度低等优点,广受关注。但是,该敏感材料制备的传感器响应性能依然受加热温度及热量分布的强烈影响。使用有限元分析(FEA)软件COMSOL中的Multiphysics模块对物理场中的温度进行仿真分析与比较,揭示了在相同工作条件下加热电极结构对温度分布的影响,优选的微加热板达到300 ℃时需要75 mW左右的功率。在商用微加热板的叉指电极上采用无遮挡全表面溅射氧化锌敏感材料构建ZnO薄膜甲烷传感器,并使用合肥微纳公司HIS9010测试了气体传感器的响应。采用静态测量的方法向1 L的气体腔内注射甲烷气体,经过测试,与现在不同形貌的ZnO相比,本课题组使用的磁控溅射制备的氧化锌薄膜气体传感器,在(1000～10000)×10?6甲烷浓度区间内响应线性度比较好,对浓度为10000×10?6的甲烷响应值达到了30。与国内外商用甲烷传感器的甲烷响应性能进行了对比,结果表明本课题组制作传感器响应更高,更具有应用优势。      

金属有机骨架（MOFs）/纤维材料用于电阻式气体传感器的研究进展

总结了将MOFs材料与金属氧化物、纺织品以及碳基导电纤维材料相结合,并在电阻式气体传感器领域的研究与应用。其中金属氧化物结合MOFs过程中,MOFs主要有两个作用:一是作为分散剂提高金属氧化物的分散性;二是利用MOFs本身具有较大的比表面积和大量的活性位点,来提高材料对于气体分子的吸附量和选择性。当纺织品与MOFs结合的过程中,由于纺织品的导电性相对较差,所以需要结合一些导电性及气体选择性较好的MOFs来作为传感器。碳基导电纤维一般具有较好的机械性能和导电性能,因此将其与MOFs材料复合后用于柔性电阻气体传感器具有一定的优势。