Zr掺杂对纳米VO2粉体结构及相变性质的影响

本文采用水热合成结合高温热处理制备了VO2粉体,研究了Zr元素掺杂对VO2结构及相变性质的影响。结果表明：掺杂Zr元素会对VO2结构产生影响,Zr⁴⁺可以占据V⁴⁺晶格点阵位置,形成置换固溶体,从而增大VO2的晶胞参数,不同浓度Zr掺杂试样,仍呈VO2单斜相结构。由于掺杂导致的晶格变形,阻止了颗粒的聚集,因此Zr添加具有一定的细化晶粒作用。DSC曲线测试表明,Zr掺杂可以降低VO2(M)的相变温度,掺杂浓度为6 at%时,相变温度可由未掺杂的69.9℃降到61.1℃,Zr掺杂试样相变前后的红外透射率变化也较大,达到30%以上。     

锑掺杂立方相ITO水热制备研究

以铟锭、SnCl₄·5H₂O、SbCl₃和尿素为主要原料, 按In₂O₃∶SnO₂∶Sb₂O₃的质量比为95∶5∶0、93∶5∶2、90∶5∶5制备前驱体, 使用水热法制备锑掺杂In(OH)₃纳米粉末, 然后马弗炉中煅烧得到锑掺杂ITO。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、热重-差热(TGDSC)、红外光谱和分光光度计等手段分析研究不同制备条件对产物的影响。结果表明 温度是水热反应的决定性因素, 水热温度为160 ℃时制备的水热产物为立方纯相;尿素用量与阳离子浓度对水热结果的影响不明显;添加适量分散剂PVP可以减少团聚, 得到均匀分散的产物;锑的掺杂使ITO对红外线的阻隔波段有所变化。     

含氧超细TiN0.3粉体与烧结体的制备及氧对其组织结构的影响研究

采用机械合金化(MA)法制备了平均晶粒尺寸约10 nm的超细TiN_0.3粉体,分别采用机械合金化(MA)、空气中热处理、高压高温(HPHT)烧结、退火处理4种方式向TiN_0.3粉体中引入氧,研究氧引入量对TiN_0.3粉体及烧结体的物相组成、晶粒尺寸及晶格常数的影响。结果表明,空气中热处理氧引入量最多,而MA、真空退火处理、HPHT烧结过程氧引入量较少。MA、退火处理、空气中热处理过程氧引入量少时均会因TiN_xO_y的生成而导致晶格常数增大。MA过程氧的引入降低了球磨效率而导致晶粒尺寸增大,退火过程氧引入前后晶粒尺寸无明显变化。TiN_0.3粉体在空气中的起始氧化温度和终止氧化温度分别为315.6 ℃和654.1 ℃。TiN_0.3粉体起始氧化产物为TiN_xO_y,360 ℃时生成A-TiO₂(锐钛矿型TiO₂),同时开始向R-TiO₂(金红石型TiO₂)转变。700 ℃时A-TiO₂已完全转变为R-TiO₂。     

磷酸盐基新型激光隐身智能材料的性能研究

为提升飞行器的抗激光损伤性能,本试验开展基于相变原理的智能化高能激光防护材料研发。基于Sm对1 050～1 150 nm波段红外光的吸收,利用沉淀法制备了Sm PO₄?n H₂O水磷钐石,重点研究了Sm PO₄?n H₂O及其热相变产物在1 064 nm波长的激光隐身与防护特性。结果表明,水热合成14 d制备的Sm PO₄?n H₂O具有较好的激光隐身性能,其在约1 080 nm波段的反射率为43.8%;1～7 d合成Sm PO₄?n H₂O的晶粒团聚严重,影响细小晶粒吸收截面比。Sm PO₄·0.667H₂O具有良好的脱水吸附可逆性和结构稳定性,其在250℃左右完全脱水,842℃左右转变为热障涂层用的Sm PO₄独居石;Sm PO₄独居石在1 064 nm处的反射率为70.9%,表明Sm PO₄?n H...     

La/Y比对A2B7型La-Y-Ni储氢合金性能的影响

采用真空熔炼法制备了不同La/Y比的A₂B₇型La_xY_3-xNi_9.7Mn_0.5Al_0.3(x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)储氢合金。通过XRD、SEM、气相PCT曲线和电化学充放电循环曲线测试等方法，系统研究了A侧Y元素部分替代La元素对合金相结构和合金性能的影响。结果表明，制备的合金主相为Ce₂Ni₇相，同时还含有少量Gd₂Co₇相、PuNi₃相和LaNi₅相。主相Ce₂Ni₇相丰度随着La/Y比增加而逐渐增大，当La/Y比为1∶2时，LaY₂Ni_9.7Mn_0.5Al_0.3合金吸氢量最大，为1.317%。经过150次充放电循环，LaY₂N...     

V2O5掺杂NiFe2O4材料的烧结动力学

研究了V₂O₅掺杂NiFe₂O₄基惰性阳极材料的等温烧结过程和烧结动力学。研究结果表明,NiO-Fe₂O₃和NiO-Fe₂O₃-0.5wt%V₂O₅体系中晶粒生长指数均随温度升高而减小,晶粒生长均主要依赖晶界扩散和体积扩散;2种体系晶粒生长活化能随烧结温度升高而降低;添加V₂O₅有助于降低样品的晶粒生长指数和晶粒生长活化能,起到加速晶粒生长的作用,但控制不当可能导致晶粒异常生长。     

Ba0.9La0.1Ti0.9Fe0.1O3陶瓷的介电弛豫研究

利用固相反应法制备了La/Fe双掺杂BaTiO3陶瓷Ba_0.9La_0.1Ti_0.9Fe_0.1O₃,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和变温变频介电测试对陶瓷的结构和介电性质进行了分析。XRD结果表明,10%的La/Fe离子能够完全并入BaTiO₃主晶格,形成立方晶体结构。变频介电常数呈现明显的介电平台,并在损耗谱中出现弛豫峰,同时具有热激活特征。弛豫峰位与温度在高温区域符合Arrhenius关系,在低温范围内表现为极化子弛豫行为。电模量谱表明Ba_0.9La_0.1Ti_0.9Fe_0.1O₃具有晶粒和晶界两种电学结构,高频弛豫峰与晶粒相关,低频弛豫峰与晶界有关。巨介电常数和介电弛豫是晶界空间电荷极化和晶粒内部电荷运动共同作用的结果。     

黑色TiO2/高岭石光催化剂的制备及其降解动力学研究

黑色TiO₂作为一种新型光催化材料被广泛关注,但利用黏土改性黑色TiO₂来提升其应用性能却鲜有报道。以高岭石为原料,钛酸四丁酯为前驱体,通过溶剂热法合成黑色TiO₂/高岭石（b-TiO₂/Kaol）光催化剂。采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和X-射线光电子能谱（XPS）技术对材料微观形貌及表面结构进行表征。研究了制备条件、负载量对材料可见光催化性能的影响,并结合动力学模型考察了亚甲基蓝（MB）初始pH值对去除效果的影响。结果表明,当摩尔比n（Ti4+）:n（BH₄-）为1:0.56、n（HNO₃）:n（H₂O）为1:11.5、合成时间为12 h、水热合成温度为180℃时,制备黑色TiO₂（b-TiO₂）光催化活性最强;b-TiO₂负载量为20%制得的b-TiO₂/Kaol具有最佳的光催化性能,对MB的去除率达89.7%,光催化降解过程符合一级动力学模型。MB溶液初始pH为5~7更有利于MB的去除。Ti3+的掺杂使得b-TiO₂光响应范围扩大,高岭石改性b-TiO₂增强了b-TiO₂/Kaol的吸附能力,两者协同促进了光催化性能的提高。      

用WO3纳米材料制备矿业安全用NO2气体传感器

以钨酸钠为钨源、草酸和硫酸钾混合物为辅助剂,采用水热合成法在不同pH值条件下制备WO₃纳米材料,对反应产物的相组成和微观结构进行表征并考察其气敏性能。结果表明：产物形貌由pH=0.8时的无规则过渡到pH=1.0时的微米球,直至pH=1.6时的板状结构;在pH=1.0条件下获得具有最大比表面积的WO₃微米球,且形貌均匀一致;pH为1.0时合成的WO₃纳米材料对NO₂具有优良的气敏性能,在工作温度100 ℃时可获得最大气体灵敏度。对pH值为1.0时制备的WO₃纳米材料在工作温度100 ℃时进行不同浓度NO₂的响应-恢复特性曲线分析表明,气体灵敏度随着WO₃纳米材料比表面积和NO₂浓度的升高而增加。从材料微观结构设计角度出发来研制新型矿业安全用气体传感器是一种有效的方法。     

Ce-10La合金在氢气中的表面气相反应特征研究

研究了Ce-10La合金在氢气中的表面气相反应行为, 探讨该合金在氢化过程中表面层成分、组织结构和形貌的演变规律, 并讨论了水蒸气对合金氢化反应的影响。结果表明, Ce-10La合金在空气中非常容易被氧化; 500 K温度以下(473 K)Ce-10La合金与氢气的表面气相反应速率较慢; 当温度高于500 K时(523 K), Ce-10La合金与氢气反应生成氢化物的速率明显加快、氢化反应完全。在有水蒸气存在的情况下, Ce-10La合金首先与水蒸气反应生成氢氧化物并放出氢气, 三价Ce遇空气被氧化为CeO₂。在此温度下, Ce-10La合金与H₂的反应活性非常低, H₂的存在反而降低了合金与水蒸气的反应程度。     

Cu掺杂对Sr3YCo4-xCuxO10.5+δ多晶的结构与物理性能的影响

采用固相反应法制备了Sr₃YCo_4-xCu_xO_10.5+δ(x=0~1.0)系列多晶。利用热重-差示扫描量热分析、X射线衍射等表征了多晶的有序化相变,以及Cu掺杂对结构、热电输运性能和磁性能的影响。在固溶范围内(x=0~0.4),观察到XRD的有序峰(103)和(215),说明四方Sr₃YCo_4-xCu_xO_10.5+δ多晶为超结构,这与合成时1000℃以上的吸氧(δ)放热相变有关;当x=0.6~1.0时,978℃在晶界处形成了单斜杂相。当x=0~0.4时,多晶呈半导体输运行为。随着Cu掺杂量的增加,空穴载流子浓度和迁移率增大,电阻率明显下降;此外,Co³⁺离子自旋态降低,自旋熵增大,载流子浓度和自旋熵的共同作用使x=0~0.2多晶的热电势不变,x=0.4的热电势降低。磁化强度和铁磁转变温度(T_c)降低,磁结构由G-型反铁磁转变为铁磁。在进行二次烧结后,300 K时电阻率明显降低,热电势为一次烧结的2倍,认为二次烧结提高结晶程度及铁磁有序排列。     

地质聚合物原位转化沸石及其氨氮吸附特性

以高铝粉煤灰、钢渣为前驱体,采用化学发泡原理制备类沸石相多孔粉煤灰-钢渣地质聚合物,通过水热反应原理将上述地质聚合物原位转化为沸石。采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)定性分析碱液浓度、温度及时间对原位转化沸石结构形态的影响规律。以多孔地质聚合物原位转化沸石为吸附剂,结合吸附容量分析初始氨氮质量浓度、pH值及固液比对氨氮的静态吸附行为。结果表明,在碱液浓度2.5 mol/L、水热温度180℃、时间16 h水热合成条件下,地质聚合物中类沸石相可有效原位转化为NaP及Na₆(AlSiO₄)₆·4H2O沸石相;当初始氨氮质量浓度为100 mg/L,pH值为7,固液质量比为1∶20时,多孔材料的吸附效果达到最佳。     

二氧化锰纳米棒的水热合成与电化学性能研究

在酸性条件下直接水热分解高锰酸钾合成了二氧化锰纳米棒, 用XRD、TEM/SAED和SEM/EDAX等方法对所得产物进行了分析和表征, 系统研究了水热反应温度、酸用量、酸种类以及搅拌对所得产物晶相和形貌的影响, 分析了水热分解高锰酸钾过程中锰的价态变化及二氧化锰的形成过程。结果表明, 纯相的二氧化锰纳米棒可在一个较宽的温度范围内(100～150 ℃)合成; 酸的用量和种类对所得MnO₂的晶体结构和形貌有一定影响, 当浓H₂SO₄用量少于0.1 mL时得到了层状MnO₂产物, 而当使用浓H₃PO₄时则得到了α-MnO₂和MnPO₄·H₂O的混合物。同时考察了所制备的二氧化锰纳米棒在碱性锌锰电池中的放电性能, 并与文献中已报道过的结果和商用电解二氧化锰的电化学性能进行了比较。     

钙硅原料对水热合成纳米硬硅钙石纤维的影响

采用动态水热合成法制备了纳米硬硅钙石纤维,研究了石灰活性和石英粒度对硬硅钙石纤维合成过程的影响规律,同时,采用场发射扫描电镜（FESEM）、X射线衍射（XRD）等测试手段对硬硅钙石纤维微观形貌和物相进行分析和表征。结果表明:碳酸钙经1 000 ℃煅烧4 h后获得的石灰活性较高,与23 μm粒径晶质石英粉反应并添加氧氯化锆作为添加剂,可制备纳米级硬硅钙石纤维,纤维直径约为82 nm,体积密度仅为70.4 kg/m3。研究结果可为超轻硬硅钙石纤维的工业化生产提供理论指导。      

铌酸钾钠无铅压电纳米棒阵列的制备

针对一维KNN纳米结构的研究还存在取向生长较难、产物压电性能有待提高等问题，本文采用水热法与掺Nb的钛酸锶(SrTiO₃)(NSTO)衬底辅助相结合的方式，通过控制水热反应温度、反应物五氧化二铌(Nb₂O₅)浓度以及水热反应时间实现高质量的KNN纳米棒阵列的取向生长。研究结果表明，在水热反应温度为190 ℃、Nb₂O₅浓度为40 mL/g、水热反应时间为18 h时，获得取向单一、结晶性好且压电响应明显的KNN纳米棒阵列。此研究可为无铅压电KNN晶体在微纳尺寸器件制备及能量回收等方面提供借鉴。     

可控并流沉淀法制备草酸钴微细粉末研究

采用并流沉淀法制备出了粒度均匀、分散良好的棒状、树枝状和花簇状草酸钴微细晶粒。实验结果表明, 草酸钴粒子具有一维延伸生长的特点, 而反应物料浓度、温度、加料速度、底液水量、陈化时间和搅拌与否等反应条件均不能改变其生长特性, 仅能影响产物粒子的大小和分散性。分析确定沉淀物的化学成分为CoC₂O₄·2H₂O, 在空气中于330 ℃左右热分解可得到Co₃O₄粉末, 在930 ℃左右则可得到CoO粉末。     

烧结保温时间对40Mo-ZrO2和40Mo-8YSZ金属陶瓷导电性能的影响

以金属钼粉、氧化锆粉和稳定氧化钇锆粉作为原料,采用粉末冶金方法制备了40Mo-ZrO₂和40Mo-8YSZ金属陶瓷试样,采用四电极法对试样的高温电导率进行了测量,研究了烧结保温时间对金属陶瓷孔隙率和导电性能的影响。结果表明: 延长烧结保温时间,颗粒出现片状集聚现象,烧结体更加致密,气孔率下降,金属陶瓷电导率提高。40Mo-ZrO₂金属陶瓷的电导率受金属相电子导电与陶瓷相离子导电的混合导电机制影响,其电导率分别在850 ℃和1200 ℃附近出现峰值。40Mo-8YSZ金属陶瓷电导率随温度升高而降低,主要受金属相电子导电机制影响。     

微波还原法制备三氧化二钒的工艺研究

在不外加任何还原剂的条件下, 通过微波加热偏钒酸铵制备三氧化二钒, 并研究了微波加热条件下温度对NH₄VO₃的分解及还原的影响。用XRD分析生成物的相结构, 用SEM观察晶体形貌。结果表明: 在温度为800 ℃, 还原反应时间为30 min时, 偏钒酸铵可完全转化为三氧化二钒, 产物的全钒含量达到67%～68%。     

改性A-TiO2紫外光催化降解碱性品红

以TiOSO₄为原料, 用水热法制备了掺铁TiO₂晶体粉末, 用XRD测定了样品的晶型, 研究了以自制的催化剂对碱性品红溶液的光催化降解行为。实验结果表明: 自制的掺铁TiO₂为锐钛矿型TiO₂(即A-TiO₂); 光催化降解碱性品红溶液的优化条件是: 2 mg/L的碱性品红溶液、掺铁量5%(摩尔分数)、A-TiO₂粉末加入量1.2 g/L, 室温搅拌下紫外(λ=365 nm)光照降解反应3 h, 此条件下碱性品红溶液降解率达到88.59%。