CeO2/石墨烯纳米复合材料摩擦性能研究

利用水热法合成不同重量比的二氧化铈/石墨烯(CeO₂/G)纳米复合材料。利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜对复合材料进行了组成结构分析。通过四球摩擦机对所制样品进行摩擦实验,研究不同重量比对CeO₂/G纳米复合材料摩擦性能的影响,并用扫描电子显微镜对小钢球表面磨痕进行表征。结果表明,CeO₂纳米颗粒均匀负载在石墨烯片上,同时作为间隔物防止石墨烯片再次聚集。在摩擦条件载荷392 N,转速1 200 r/min下,添加相同质量分数(0.5%)的样品时,石墨烯和硝酸铈重量比为1∶8的样品减摩抗磨性能更好,使润滑油摩擦系数下降49%,磨斑直径下降20%。     

焙烧温度对MgO/ZrO2固体碱低温催化氧化NO性能的影响

采用共沉淀法制备了微孔MgO/ZrO₂固体碱催化剂,考察了焙烧温度对催化剂催化氧化NO效率的影响,利用N₂吸附/脱附、XRD、SEM及FT-IR对催化剂结构进行表征。结果表明,催化氧化NO的反应温度为150℃时,400℃焙烧的催化剂催化氧化NO的转化率达到了94.25%。焙烧温度为400℃时,催化剂的比表面积为214.52 m²/g、平均孔径为1.88 nm、孔体积为0.215 6 cm³/g,并且其表面颗粒分散性好,使催化剂能与NO充分接触,利于催化氧化NO。     

2-辛硫基-5-巯基-1,3,4-噻二唑Ag[Ⅰ]修饰的钼硅酸盐纳米颗粒摩擦性能研究

在醇-水体系中,以合成的2-辛硫基-5-巯基-1,3,4-噻二唑为配体,制备了Keggin结构钼硅杂多阴离子有机衍生物的纳米颗粒用作纳米润滑油添加剂,以透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热分析仪(TG-DTA)等测试手段对该纳米颗粒的形貌、组成和结构进行了表征,并在机械式四球长时抗磨损试验机上考察了其摩擦学性能。分散性实验结果表明,化合物在有机溶剂中有良好分散;红外光谱表明,合成的纳米颗粒具有杂多酸Keggin骨架结构无机核;透射电镜分析表明,颗粒平均粒径约为20 nm;热分析显示,分解温度为220~370℃,在最佳添加质量分数0.05%时,测试条件为:载荷300 N,时间30 m in,转速1 450 r/m in下,可使磨斑直径减小43.4%,摩擦系数减小23.6%。     

高温除尘碳化硅膜的制备及其抗腐蚀特性

采用喷涂法在碳化硅（SiC）支撑体上覆膜,根据碳化硅材料的氧化特性,设计了有氧烧结和氩气烧结随温度转换的组合烧结制度,并通过优化保温时间降低碳化硅陶瓷膜烧结成本。研究结果表明,新的烧结制度能有效地控制有氧烧结阶段产生的二氧化硅（SiO₂）量,并促进其与烧结助剂氧化锆（ZrO₂）等在气氛烧结阶段的反应,反应生成的锆英石相和添加莫来石相共同形成SiC颗粒连接颈部。制备的碳化硅陶瓷膜平均孔径为3.03 μm,气体通量为175 m³?m^-2?h^-1?kPa^-1。且在100℃的0.25 mol?L^-1的H₂SO₄溶液和0.25 mol?L^-1的NaOH溶液中腐蚀6 h后,膜层表面形貌无明显变化,具有较强的抗腐蚀性能。     

硬脂酸修饰纳米Fe_3O_4的制备及摩擦学性能的研究

通过微波水热法制备了表面修饰硬脂酸的纳米Fe3O4颗粒。运用红外光谱对其结构进行了分析,该添加剂具有较好的分散性与稳定性。经四球长磨实验表明,当表面修饰硬脂酸的纳米Fe3O4颗粒在液体石蜡油中的添加量为1.00%时,摩擦系数降至0.025,磨斑直径为0.47。     

添加纳米SiO2对四元溴化盐相变热物性的影响

熔点、熔化潜热和分解温度是熔盐传热蓄热材料的重要热物性参数。以分析纯NaBr、KBr、CaBr₂和LiBr配制四元溴化盐,分别将颗粒平均直径为10、20、50 nm的纳米SiO₂颗粒按一定含量分散入所配制四元溴化盐中配制得到25种不同含量和粒径的纳米SiO₂溴化盐,利用DSC法研究添加纳米SiO₂含量和粒径对四元溴化盐熔点、熔化潜热及分解温度的影响。结果表明,随着纳米SiO₂含量的增大,溴化盐的熔点先降低后升高,但变化范围较小;熔化潜热先升高后逐步降低,变化较大。添加10 nm SiO₂颗粒含量为质量分数1.5%时,最大熔化潜热为47.06 J·g^-1,提高89.6%;添加10 nm SiO₂颗粒含量为质量分数0.7%时,最高分解温度为876.3℃。     

玉米秸秆在乙醇/水混合溶剂中液化制生物油的研究

在间歇式高压反应釜中,在镍基催化剂NiMoS/Al₂O₃催化下研究了反应温度（180~340℃）对乙醇水蒸气重整制氢的影响,并以乙醇/水为混合溶剂,玉米秸秆为原料研究了其在混合溶剂下的直接液化行为。结果表明：在添加NiMoS/Al₂O₃催化剂的条件下,当反应温度提高到320℃时,乙醇水蒸气重整反应发生,伴随着CO、CO₂、CH₄、H₂和C_nH_m的产生,其中H₂产量最高为47 mmol,进一步提高温度至340℃,H₂产量增加到122 mmol。反应温度为340℃条件下,玉米秸秆液化油的收率由未添加催化剂时的21.26%增加到添加催化剂后的29.57%,热值由32.14 MJ/kg提高到33.89 MJ/kg。GC-MS分析得出生物油的主要成分为酚类、酯类和酮类,且添加催化剂后酚类的量下降了23%,有助于提高生物油稳定性。     

温室用Na2SO4·10H2O-Na2HPO4·12H2O复合定形相变材料制备及性能

十水硫酸钠因过冷度、相分离、相变温度过高和液相泄漏等问题,限制了其在日光温室中的应用,所以需要对其进行改性研究。本文通过添加十二水磷酸氢二钠改善过冷度、氯化钾降低相变温度以及树脂作基体解决相分离和液相泄漏,制备出了Na₂SO₄·10H₂O+80% Na₂HPO₄·12H₂O+6% KCl+6%树脂（质量分数,余同）的复合定形相变材料,并进行了升降温、差示扫描量热仪（DSC）和循环稳定性的测试。结果表明：添加80%十二水磷酸氢二钠,其过冷度和相变潜热分别为1.35℃和268.7J/g;再添加6% KCl可以使相变温度达到温室所需温度23.89℃,且潜热为183.25J/g;最后加入6%树脂可以抑制相变材料的相分离和液相泄漏等问题,其凝固温度为11.56℃,熔化温度为22.61℃,过冷度为1.41℃,相变潜热为143.6J/g。复合定形相变材料在加热到50℃时,没有液相泄漏产生;经过100次循环,其潜热降为127.8J/g,比循环1次衰减了11.2%。得到的复合定形相变材料具有潜热值较大、相变温度合适、热稳定性较好等优点,适合应用于日光温室领域。     

分散剂浓度对真空热压烧结Y2O3透明陶瓷显微结构和光学性能的影响(英文)

以硝酸钇为原料,采用沉淀法成功制备出Y₂O₃纳米粉体,通过真空热压烧结工艺制备出Y₂O₃透明陶瓷。沉淀法是制备Y₂O₃粉体的常用方法,具有反应条件温和、粉体纯度高、成本低等优点,但由于粉体在沉淀过程中容易发生团聚现象,导致陶瓷的透明性降低。为了解决这一问题,在沉淀溶液中添加了PEG4000作为分散剂,期望改善其粉体的分散性。同时,在真空热压烧结过程中,用钽箔包裹样品,有效地防止了碳污染的发生。本工作研究了PEG添加量对Y₂O₃粉体和陶瓷的影响,并找到最佳工艺参数。结果表明,当PEG添加量为0.9%(摩尔分数),烧结温度为1 500℃时制备的Y₂O₃陶瓷具有最高的透明性,其在1 100 nm处的直线透过率为48.4%,在600 nm处也达到了18.0%。     

Li(NixCoyMnz)O2正极材料对溶胶-凝胶法制备KAlSi2O6的侵蚀研究

将不加和添加CaF₂的KAlSi₂O₆(KAS₄)溶胶于800～1 300℃煅烧得到的KAS₄以及原料CaF₂粉，分别与Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂(LNCM)按照质量比70∶30混合均匀，然后在1 100℃保温6 h进行侵蚀试验。对比分析了不加和添加CaF₂的KAS₄的物相组成以及侵蚀试验后几种材料的物相组成和显微结构。结果表明：1)添加1.88%(w)CaF₂可以使KAS₄纯相的生成温度下降约100℃;2)不加CaF₂的KAS₄比添加CaF₂的具有更好的抗LNCM侵蚀性能；3)CaF₂与LNCM在高温下容易发生反应。     

二氧化硅掺杂钛酸锶钡陶瓷的介电性能与电卡效应

采用传统的固相反应法制备二氧化硅（SiO₂）掺杂钛酸锶钡（Ba_0.65Sr_0.35TiO₃,BST）陶瓷（BST+x%SiO₂）,研究了掺杂二氧化硅对BST陶瓷的物相、微观形貌、介电性能及电卡效应的影响。结果表明：掺杂二氧化硅并未改变BST陶瓷的晶型结构,但有助于提升晶粒的均匀性和材料介电性能频率的稳定性。随着二氧化硅掺杂量增加,BST陶瓷的介电常数呈现单调递减趋势,介电弥散特性逐渐增强。二氧化硅的掺杂有利于提升BST陶瓷的电卡性能,其中BST+3%SiO₂陶瓷具有最优的电卡效应,在30 ℃下可获得最大电卡绝热温变（ΔT_max）,ΔT_max和ΔT_max/ΔE分别为1.6 ℃、8.00×10 ^-7 ℃·m/V,电卡效应半峰宽（T_span）为10 ℃左右。     

多组分氯盐体系镁锂分离规律初探

以Na₂CO₃为沉淀剂,初步研究了多组分氯盐混合体系（0.6 mol MgCl₂+1.1 mol LiCl+3.2 mol NaCl）中选择性沉镁的工艺规律。结果表明：在25~80 ℃,总C与总Mg物质的量比[n（C_T）/n（Mg_T）]为 0.8~1.1时,25 ℃形成针状MgCO₃·3H₂O,40 ℃以上形成Mg₅（CO₃）₄（OH）₂·4H₂O不规则片状团聚微球,其中40~50 ℃形成的片状物较为分散且粒径较小,导致固液分离困难。40 ℃时沉镁率最低。温度越高,Li₂CO₃越易形成,沉锂率越大。n（C_T）/n（Mg_T）越大沉镁率和沉锂率越高。室温（25 ℃）、n（C_T）/n（Mg_T）=1.0时,沉镁率达98%以上,且沉锂率<0.1%,镁锂分离效果最好。     

含镁铝杂质硫酸氧钛溶液水热水解规律

探究了含镁铝杂质硫酸氧钛溶液[1.0 mol/L TiOSO₄+0.5 mol/L MgSO₄+0.25 mol/L Al₂（SO₄）₃+2.4 mol/L H₂SO₄]的水热水解规律。热力学计算表明：110~150 ℃,加入MgSO₄ 和Al₂（SO₄）₃的总体效应使钛的理论水解率略有降低[150 ℃时,纯硫酸氧钛溶液和含镁铝杂质硫酸氧钛溶液的理论水解率分别为99.8%和99.7%,镁铝杂质分别以MgSO_4（aq）和Al（OH）²⁺为主];升高温度有利于含钛组分水解,从110 ℃升高到150 ℃含镁铝杂质硫酸氧钛溶液的理论水解率由99.1%升高到99.7%。实验结果表明：加入MgSO₄ 和Al₂（SO₄）₃后钛水解率略有降低（150 ℃时,纯硫酸氧钛溶液和含镁铝杂质硫酸氧钛溶液的水解率分别为99.2%和98.3%）,升高温度可显著强化含镁铝杂质硫酸氧钛溶液的水解（110 ℃→150 ℃,68.6%→98.3%）,与热力学计算结果相符。在150 ℃水热反应10 h,可制得原始粒径为100~300 nm、团聚粒径为1~3 μm的不规则状偏钛酸,含钛组分水解率达到98.3%。     

Nano⁃SiO2及PA6复合改性PE⁃UHMW的摩擦磨损性能研究

采用电子万能试验机、M-2000型摩擦试验机、电子和光学显微镜等测试分析方法,重点考察了纳米二氧化硅(nano-SiO2)及其与聚酰胺6(PA6)复合对超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)摩擦磨损性能的影响.结果表明,随着nano-SiO2用量的增加,PE-UHMW复合材料的摩擦因数和磨损率均呈现出先降低后升高的趋势;当...     

炭吸附硼酸锶纳米粉体的制备及其光催化性能研究

采用炭吸附沉淀法,以氯化锶、五硼酸铵为原料,制备了硼酸锶纳米催化剂。利用热重/差热分析仪（TG-DTA）、X射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）和紫外可见光谱仪（UV-Vis）等对所得催化剂的焙烧温度、物相、微粒尺寸及光吸收性能进行表征。结果表明：炭黑的吸附有效阻止了纳米硼酸锶催化剂在制备过程中的团聚和烧结, 600 ℃下焙烧的纳米硼酸锶粉体具有良好的分散状态,平均晶粒尺寸为13 nm,比表面积为83.26 m2/g。罗丹明B紫外光催化反应结果表明,在60 min内罗丹明B在硼酸锶催化剂上几乎完全分解。     

硼化钽增强聚醚醚酮复合涂层的制备及性能评价

采用阴极电泳沉积技术在纯钛基板表面沉积聚醚醚酮（PEEK）/硼化钽（TaB₂）复合涂层。采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和摩擦磨损试验机等方式对电泳沉积液分散性、PEEK/TaB₂复合涂层表面形貌、微观结构、结晶行为、摩擦学性能和生物学性能进行表征。结果表明，通过调节电泳沉积参数可以制备形貌均匀、具有一定厚度的PEEK/TaB₂复合涂层，在390 ℃热处理后，涂层均匀致密无孔隙；热处理可以提高PEEK/TaB₂涂层的结晶性能，TaB₂颗粒的加入使PEEK涂层获得更高的结晶度；添加较低含量的TaB₂颗粒时，复合涂层在小牛血清（fetal bovine serum，FBS）介质中表现出良好的摩擦学性能，与纯PEEK涂层相比，磨损率分别下降了48.1 %，69.1 %；但过量TaB₂颗粒在PEEK基质中出现明显的团聚现象， 摩擦系数和磨损率呈现上升趋势；细胞实验表明，TaB₂良好的生物活性促进了样品表面细胞增殖。     

球磨时间对石墨烯复合材料电化学性能的影响

采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和电化学工作站等手段研究了球磨时间（0~60 min）对石墨烯/La₁₅Fe₂Ni₇₁Mn₆B₂Al₂复合材料微观结构和电化学性能的影响。结果表明，球磨时间为0~60 min制备的石墨烯复合储氢合金都主要由La₃Ni₁₃B₂、（Fe，Ni）、LaNi₅相组成，其中LaNi₅相的晶胞体积会随着球磨时间的增加而减小。随着球磨时间从0 min增加至60 min，石墨烯复合储氢合金的电荷转移电阻先减小后增大、交换电流密度先增大后减小、氢扩散系数和荷电保持率先增加后减小，在球磨时间为40 min时取得电荷转移电阻最小值，交换电流密度、氢扩散系数和荷电保持率最大值。此外，在相同循环次数下球磨时间为40 min制备的石墨烯复合储氢合金具有相对较高的放电比容量。适宜的石墨烯/La₁₅Fe₂Ni₇₁Mn₆B₂Al₂复合材料的球磨时间为40 min，此时氢扩散系数和荷电保持率分别为1.259×10^-8 cm²/s和97.62%，具有较好的电化学性能，这主要与此时复合材料粉末颗粒较为细小、均匀且结晶度较高等有关。     

锂精矿中可溶性杂质的脱除机理研究

以中国某盐湖的锂精矿为原料,研究了水洗法脱除锂精矿中可溶性杂质的规律及机理。主要探索了水洗温度对可溶性杂质脱除的影响,结合扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和能谱仪（EDS）等表征方法,研究了可溶性杂质的赋存形式及物相转化规律。结果表明:在液固质量比为3:1、水洗温度为60 ℃、水洗时间为4 h条件下,可将锂精矿中的钠、钾、氯质量分数分别降低至2.5%、0.35%、2.65%。锂精矿中的可溶性杂质主要以氯化钠（NaCl）和复盐氯碳酸钠镁石[Mg₂Na₆（CO₃）₄Cl₂]两种物相存在。常温下水洗仅可溶解氯化钠,而复盐氯碳酸钠镁石几乎不溶。复盐氯碳酸钠镁石在40 ℃开始溶解,60 ℃及以上完全溶解。水洗过程中发生了复盐氯碳酸钠镁石向碱式碳酸镁的转变反应,且升高温度有利于该反应的正向进行。     

纳米核壳二氧化钛的可控制备及储锂性能研究

以氟钛酸铵为钛源,采用尿素和双氧水控制Ti4+水解速率,经过一步水热,制备出了锐钛矿型的二氧化钛核壳纳米结构,500 ℃煅烧处理得到电极材料。采用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、恒流充放电及循环伏安测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明产物形貌尺寸均一,分散性较好。与市售二氧化钛纳米颗粒相比,二氧化钛核壳纳米结构具有多孔结构及优异的结构稳定性,从而具有更好的循环性能和倍率性能。在0.1C倍率下,二氧化钛核壳纳米结构放电比容量为344 mA·h/g,当放电倍率提高到10C时,仍然具有72 mA·h/g的放电比容量。在1C的放电倍率下,经过100次循环,二氧化钛核壳纳米结构放电容量保持率为80%。     

Tribological Behavior of Mo5Si3-Particle-Reinforced Silicon Nitride Composites

The tribological behavior of Mo₅Si₃-particle-reinforced silicon nitride (Si₃N₄) composites was investigated by pin-on-plate wear testing under dry conditions. The friction coefficient of the Mo₅Si₃–Si₃N₄ composites and Si₃N₄ essentially decreased slowly with the sliding distance, but showed sudden increase for several times during the wear testing. The average friction coefficient of the Si₃N₄ decreased with the incorporation of submicrometer-sized Mo₅Si₃ particles and also as the content of Mo₅Si₃ particles increased. When the Mo₅Si₃–Si₃N₄ composites were oxidized at 700°C in air, solid-lubricant MoO₃ particles were generated on the surface layer. Oxidized Mo₅Si₃–Si₃N₄ composites showed self-lubricating behavior, and the average friction coefficient and wear rate of the oxidized 2.8 wt% Mo₅Si₃–Si₃N₄ composite were 0.43 and 0.72 × 10⁻⁵ mm³ (N·m)⁻¹, respectively. Both values were ∼30% lower than those for the Si₃N₄ tested in an identical manner.