Y_(0.25)Bi_(0.75)O_(1.5)粉体的共沉淀法制备及其性能表征

用草酸盐共沉淀法合成了氧化钇稳定的氧化铋(Y0.25Bi0.75O1.5,YSB),用TGA-DTA法分析了初始粉体的热分解行为.在600 ℃和900 ℃下分别对初始粉体进行无压煅烧,XRD表明,在600 ℃时形成了单一的立方萤石结构.TEM 观察了在900 ℃粉体的显微结构,交流阻抗法测定了在不同的温度下YSB的离子电导率.结果表明,YSB适合作为中温固体氧化物燃料电池的电解质.     

原位析出法制备CoCu纳米颗粒均匀修饰PrSr(CoCu)0.2Mn0.8O4-δ陶瓷阳极材料

利用原位析法制备出CoCu合金(CCA)纳米颗粒均匀包覆的Ruddlesden-Popper(RP)型层状钙钛矿PrSr(CoCu)_(0.2)Mn_(0.8)O_(4-δ)(RP-PSCCM)材料,通过XRD和SEM两种表征方法证明该阳极的晶体结构和表面析出的颗粒情况.RP-PSCCM-CCA阳极材料的电导率、对称电池的极化阻抗及单电池的性能等测试结果表明,RP-PSCCM-CCA具有优异的催化活性.RP-PSCCM-CCA阳极材料拥有较低的活化能,在800℃时电导率达到0.55 S/cm,优于传统的钙钛矿阳极.在800℃下的H_2气氛中,RP-PSCCM-CCA-GDC/LSGM/RP-PSCCM-CCA-GDC对称电池的极化阻抗达到0.125Ω·cm~2,而RP-PSCCM-CCA-GDC/LSGM/LSCF-GDC单电池的最大功率密度也达到了696 mW/cm~2,远超过其他的钙钛矿阳极,特别是Cu基阳极材料.以C_3H_8为燃料时,单电池有着稳定的功率输出,表明RP-PSCCM-CCA是一种优异的抗积碳陶瓷阳极材料.     

A位缺陷对(Pr0.5Sr0.5)1-xFe0.9Ru0.1O3-δ(0≤x≤0.2)阳极材料电化学性能及稳定性影响的研究

通过燃烧法制备了不同A缺位的(Pr_(0.5)Sr_(0.5))_(1-)_xFe_(0.9)Ru_(0.1)O_(3-δ)(PSFR_x,x=0,0.1,0.2)钙钛矿氧化物,并将其用作固体氧化燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)的阳极材料,研究其在还原气氛中的析出及材料结构演变机理,探索其电化学性能及运行稳定性.实验结果表明,在经过在800℃还原2 h后,所有PSFR_x样品的主要相结构都由ABO_3立方钙钛矿相转化为Ruddlesden-Popper(RP)层状钙钛矿相,同时在表面析出Fe-Ru合金纳米颗粒.XRD结果表明,少量的A缺位(x=0.1)可以抑制在还原过程中的杂相生成,保证了B位金属析出后A_2BO_4层状相的稳定性.随后,对SOFC进行的电化学性能测试,随着A缺位的增加,PSFR_x的电化学输出性能随之先上升后下降,A缺位的最佳缺位比例为x=0.1.在800℃下,以PSFR_(0.1)为阳极的电解质支撑单电池在加湿H_2和C_3H_8的最大功率密度分别为0.747和0.528 W/cm~2.进一步,在以C_3H_8为燃料气、恒电流为0.15 A/cm~2条件下对PSFR_(0.1)为阳极的单电池进行放电测试,实现了稳定的功率输出.     

原位构建NiFe合金纳米颗粒均匀包覆Pr0.8Sr1.2(NiFe)O4-δ阴极材料用于固体氧化物电解池直接电解CO2

通过固体氧化物电解池(SOEC)将CO_2转化为有价值的化学物质,引起了人们的特别关注.但是,开发对CO_2的具有高化学吸附性和催化活性的阴极材料仍然是一大挑战.通过原位析出法构建的NiFe纳米颗粒修饰的Pr_(0.8)Sr_(1.2)(NiFe)O_(4-δ)(PSNF-NFA)固体氧化物电解池(SOEC)阴极材料用于直接CO_2电解.XRD和SEM分析证明,该NiFe合金析出时会导致基体发生相变,而且析出的纳米颗粒尺寸小且分布均匀.纳米颗粒和钙钛矿氧化物基体的界面具有丰富的氧空位,增强了CO_2的化学吸附和解离,显著提高了CO_2电解性能.该新型的复合阴极在800℃的温度和1.6 V的电压下,显示出高达2.5 A/cm~2的电流密度.此外,该PSNF-NFA阴极对直接CO_2电解也显示出良好的稳定性和抗积碳性.     

Zn(Ⅱ)-(NH4)2SO4-H2O体系中锌的电积

研究采用Zn(Ⅱ)-(NH4)2SO4-H2O体系从高氟和氯锌烟尘中回收锌新工艺的电积过程.结果表明,在阴极电流密度400A·m(-2)、温度60℃、起始Zn(2+)浓度60g·L(-1)、异极矩3cm、时间4h的最佳电积条件下,所得电锌品位>99.97%,阴极锌析出率为83.09%,电流效率92.88%,电能消耗3618kW·h.     

固相电解法从废铅酸蓄电池中回收铅

用阴极固相电解还原法,将脱硫后的铅膏置于特制的阴极架上,在氢氧化钠溶液中通以直流电进行电解.对电解工艺参数进行了试验.结果表明.采用阴极固相电解还原法从废铅酸蓄电池回收金属铅的最优工艺参数是;电解液w(NaOH)为10%～15%、电压1.4～2.0 V、温度40～60℃.     

化学共沉淀-离子交换法制备掺锡三氧化二铟纳米晶体

用化学共沉淀法结合离子交换法,以InCl3溶液和SnCl4·5H2O为原料,制备ITO粉体.对ITO前驱体进行TGDTA分析,用TEM和XRD等对ITO粉体的形貌、物相和粒度进行表征,探讨煅烧温度和掺锡量对粉体物相、粒度和导电性能的影响.结果表明,在煅烧温度332℃以上发生晶型转变.获得立方In2O3结构的球形纳米ITO粉体,具有纯度高、粒度均匀、分散性好等特点.在700℃掺Sn量为10%时.晶形结构完善,晶粒粒度最小,粉体电阻最小,导电性能最好.通过团聚系数可以判断粉体的团聚情况,团聚系数越小,粉体分散性越好.     

高性能LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的制备

以乙酸锂、乙酸镍、乙酸锰为原料,采用乙二醇辅助溶胶凝胶法合成了高电压LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)对样品进行表征,用充放电测试和电化学阻抗对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4样品进行电化学性能测试。结果表明,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4样品都具有Fd3m尖晶石结构,且无明显杂质相,样品在900℃分别烧结2 h、6 h和10 h后,在1C下首次放电比容量分别为123、137和124 m Ah/g,循环230次后的容量保持率分别为92%、98%和96%。其中900℃烧结6 h样品电化学性能最佳,4C充电8C放电,循环500次后容量依然保持在125 m Ah/g,容量保持率为94%。     

银掺杂铈酸钡基质子导体的电化学性能研究

采用溶胶凝胶法制备了Ag掺杂的铈酸钡基质子导体BaCe1-xAgxO3-δ（x = 0~0.08）钙钛矿型系列氧化物。通过XRD、SEM表征了前驱体、1000 ℃焙烧粉体和1250~1350 ℃烧结样品的物相结构和微观形貌。结果表明：1000 ℃时，BaCe1-xAgxO3-δ（x = 0~0.08）焙烧后样品均呈现单一钙钛矿相，属于单斜晶系。Ag的掺杂将铈酸钡的烧结温度从1600 ℃降至1350 ℃，高温烧结后颗粒排列紧密。Ag的掺杂显著提高样品的电化学性能，激活能随烧结温度升高而降低，550 ℃时，1350 ℃烧结BaCe0.92Ag0.08O3-δ电导率最高为1.98×10-5 S?cm-1，激活能最低为0.715 eV。     

前驱体固相法制备纳米ZrO2（4Y）粉体

采用共结晶的方法制备出氯化钇和氯氧化锫的复合晶体作为反应物,机械固相法合成出前驱体ZrOC2O4(4Y),在不同条件下煅烧,得到纳米ZrO2(4Y)粉体.研究前驱体中引入Y对前驱体的热分解过程和ZrO2粉体的晶相影响.结果表明,600℃煅烧2h的可以得到粒度分布均匀、纯度高、类球形结构、晶相稳定的ZrO2(4Y)粉体,晶粒尺寸15～30nm.Y的引入对稳定ZrO2的四方相有很重要的作用.固相反应合成法具有操作简便、资源可循环利用、对环境污染小等优点,是一种绿色合成方法.     

温度对铟锡氧化物(ITO)前驱体择优生长形貌的影响研究

采用水热法制备铟锡氧化物(ITO)前驱体粉末, 着重研究了温度对前驱体粉末择优取向生长形貌的影响。采用粉末X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)以及视频光学显微镜考察了各种温度下合成的前驱体的相结构、形貌, 由此推断出其择优取向生长机理。结果表明, 温度对前驱体的相结构和形貌影响非常显著, 在113 ℃下合成的前驱体的择优取向最为明显, 该温度下前驱体的生长主要沿着[100]晶向择优取向并且具有最好的空间交叉棒形貌。     

LiNi0.8Co0.2-xAlxO2正极材料的合成与电化学性能研究

以共沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2-xAlxO2（x=0，0．03，0．05）。对合成的层状材料采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和差示扫描量热分析-热重分析（DSC-TG）进行了结构、形貌和热分析，对LiNi0.8Co0.2-xAlxO2材料以0．2C倍率进行充放电测试，用循环伏安法分析充放电过程中的相变。实验结果表明，掺杂Al后材料的放电容量下降15mAh／g，但相变得到抑制，材料的稳定性和循环性能提高。     

高值化利用含Sb(Ⅲ)废水制备Fe3O4/Sb2O4@C复合材料及其性能研究

采用液相还原法制备纳米零价铁(nZVI),以其吸附废水中的Sb(Ⅲ),得到nZVI/Sb颗粒; 将其在500 ℃下氧气煅烧8 h,制得Fe₃O₄/Sb₂O₄材料; 再以葡萄糖为碳源、600 ℃氮气热处理,制备了Fe₃O₄/Sb₂O₄@C复合材料,并对其性能进行了研究。结果表明,nZVI吸附含Sb(Ⅲ)废水的适宜条件为:中性溶液Sb(Ⅲ)初始浓度100 mg/L,nZVI投加量1.2 g/L,室温下吸附50 min,该条件下废水中Sb(Ⅲ)去除率为73%; 引入Sb₂O₄后,铁基负极的首次放电比容量高达1065.6 mAh/g; 包覆碳后,Fe₃O₄/Sb₂O₄@C复合材料电化学性能明显改善,100 mA/g电流密度下,循环150圈后放电比容量仍可保持在483.7 mAh/g,电流密度2000 mA/g时,放电比容量仍有118.2 mAh/g。     

温度对Co-8.8Al-9.8W-1.5Ta合金γ′相形貌和结构的影响

为了研究温度对Co-8.8Al-9.8W-1.5Ta合金中强化相γ′相形貌结构的影响,利用SEM、XRD、TEM等表征手段,对不同固溶温度下制备的合金Co-8.8Al-9.8W-1.5Ta中强化相γ′-Co3(Al,W)相的形貌以及结构进行研究。结果表明:不同温度下制备的合金析出物相相同,主要包括γ-Co、γ′-Co3(Al,W)、Co3Ta和CoCx相;合金的制备温度不影响其物相组成,但对合金强化相的形貌有很大的影响。制备温度为1300℃时,合金中γ′相的组织形貌保持高度立方状,温度过高或过低时都使γ′相形貌偏向于圆形;固溶温度会影响合金中晶体取向和Ta元素的分布。固溶温度为1300℃时,γ′-Co3(Al,W)相中Al和W的原子比趋向于1,而温度过高或过低时,都会加大W在γ′-Co3(Al,W)相中的原子占比,并且Ta元素主要分布在强化相γ′上。     

钛合金表面抗高温氧化TiAl3-Al 复合涂层的制备?

采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)在钛合金(Ti6Al4V)基体表面制备纯 Al 涂层后进行真空热处理,获得了厚度约300μm的TiAl3-Al复合涂层,并对该涂层在700℃下长时间高温氧化行为进行了研究,用 SEM,EDS和 XRD分析了涂层的形貌、成分及相组成。结果表明：低温超音速火焰喷涂制备的纯 Al涂层结构较为致密,但存在少量的微孔洞,经真空热处理后的纯 Al涂层与钛合金基体间在界面处形成了TiAl3互扩散层;再700℃下静态氧化时,随着时间的增加,涂层表面形成了一层薄而致密的Al2 O3和TiO2的混合氧化层,而涂层中纯Al与基体中的Ti互扩散逐渐转变为TiAl3;氧化约5 h后涂层进入稳态氧化阶段,高温氧化500 h 后涂层未出现剥落等现象,表明 TiAl3-Al 复合涂层能显著提高Ti6Al4V合金的抗高温氧化性能。     

煤的热解破裂过程——孔裂隙演化的显微CT细观特征

利用μCT225FCB型高精度工业CT试验机进行了不同温度下褐煤、气煤细观结构演化的显微CT试验,发现煤在低温阶段（<300 ℃）,由于煤中水分和自由气体的散失而产生大量裂纹;在高温阶段（>300 ℃）,有机质的热解导致煤中大量孔隙裂隙的形成,煤的这种产生孔隙裂隙的方式与无机岩石（如花岗岩、砂岩等）明显不同,称这种因热解作用导致煤等一类富含有机质的岩石发生破坏的现象为热解破裂。与无机岩石的热破裂过程相比,煤的热解破裂在破裂机理、裂纹起始位置、裂纹形态方面具有显著的独特性。煤热解破裂过程中,当温度低于300 ℃时因煤中自由水和自由气体的散失而形成以细长裂纹为主的孔隙裂隙系统;当温度高于300 ℃时因煤中热解产物的逸出而形成以圆形或椭圆形孔洞为主的孔隙裂隙系统。300 ℃前新生裂隙不仅起始于煤中的硬质颗粒之间,更普遍的起始于有机质中;300 ℃后孔隙裂隙的形成主要起始于有机质内。     

酸性废水中As(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)与铁粉的反应行为

在Fe-As(Ⅲ)-Cu(Ⅱ)-H₂O体系中, 研究了酸性废水中As(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)与金属铁粉的反应行为, 考察了反应过程中As在气、液、固三相中的分配比。结果表明, As(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)离子被Fe还原为单质As和Cu后, As、Cu进一步结合成Cu₅As₂等金属间化合物, 从而促进As(Ⅲ)沉淀反应的发生, 且无AsH3生成。在反应时间40min、铁粉过量系数1.2、溶液初始pH=0.0、温度40 ℃、Cu/As摩尔比1.0条件下, As在气、液、固三相中的分配比分别为0、20.7%和79.3%, 沉砷率为79.3%。     

离子液体在LiNi_(0.5)Mn_(0.25)Co_(0.25)O_2合成中的应用

采用离子液体[bmim]BF_4为模板剂,研究低热固相反应法合成钾电池电极材料.在试验中先合成离子液体[bmim]BF_4,接着采用正交试验方法进行低热固相反应法合成锂电极材料,通过数据挖掘获得了最佳的合成条件.用XRD,TG-DTA,IR及TEM表征在最佳条件下合成得到的产物,该产物为70nm左右、结晶良好的复合材料LiNi_(0.5)Mn_(0.25)Co_(0.25)O_2.     

WC-B-Al2O3作结合剂的聚晶立方氮化硼复合材料性能研究

以CBN、WC、B、Al₂O₃等高纯度粉末为原料,在高温高压下合成了聚晶立方氮化硼(PCBN)复合材料,研究了不同烧结温度合成的PCBN复合材料的微观形貌、物相和力学性能。结果显示,在超高压6 GPa、温度1200~1500 ℃、合成时间700 s条件下,合成的PCBN组织主要由BN、WB₂和WB相组成。1500 ℃烧结时,PCBN综合力学性能较好,气孔率1.05%、抗弯强度789 MPa、显微硬度36.5 GPa、磨耗比9810。     

NiAl-31Cr-3Mo合金的微观组织与高温腐蚀研究

研究了NiAl-Cr(Mo)合金的微观组织和高温下(750、800、850、900 ℃)在75%Na₂SO₄+25%NaCl(质量分数)混合盐中的腐蚀行为。实验结果表明: NiAl合金由于添加了大量的Cr、Mo合金化元素, 其微观组织发生了明显的变化, 形成了由预共晶β-NiAl基体相和层片状Cr(Mo)相组成的共晶组织; NiAl-Cr(Mo)合金在热腐蚀后, 合金表面形成了一层致密的Cr₂O₃保护膜, 并含有少量的Al₂O₃, 随着温度的升高, 保护膜层加厚。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察合金微观组织和腐蚀后的表面形貌, 分析了NiAl-31Cr-3Mo合金高温腐蚀机理。