无压烧结SiC/TiB2复合材料组织与性能的研究

以TiB₂为基体、SiC为主要添加相、B₄C和纳米炭黑为烧结助剂，采用无压烧结方法制备SiC/TiB₂复合材料，研究SiC添加量对SiC/TiB₂复合材料的显微组织、力学性能及体积电阻率的影响。结果表明：随着SiC含量的增加，复合材料的晶粒尺寸逐渐减小，开口气孔率逐渐降低，抗折强度、断裂韧性及维氏硬度均呈现上升趋势；当SiC的质量分数为20%时，复合材料的力学性能最佳，此时其抗折强度、断裂韧性和维氏硬度分别为189.5 MPa、4.19 MPa·m^1/2和15.8 GPa;随着SiC含量的增加，复合材料的体积电阻率增大，导电性能有所降低。     

添加明胶优化仿贝壳TiB2/Al-Cu复合材料的组织和力学性能(英文)

采用冷冻铸造及压力浸渗制备了TiB₂/Al-Cu层状复合材料。研究了明胶含量对复合材料组织和力学性能的影响。同时,分析了其组织、断裂和磨损机理。结果表明,随着明胶添加量的增加,TiB₂/Al-Cu复合材料的抗压、抗弯强度和韧性均有所提高。当明胶含量为1.0 wt%时,复合材料具有最佳的力学性能,其抗压强度、抗弯强度、裂纹萌生韧性(K_IC)和裂纹扩展韧性(K_JC)分别为(625±13) MPa,(626±4) MPa,(22.23±0.2)MPa·m^1/2和(54.43±2.4) MPa·m^1/2。此外,明胶的加入提高了TiB₂/Al-Cu层状复合材料的耐磨性能。力学性能和耐磨性能提高均归因于添加明胶后,陶瓷片层开始弯曲且桥接增多,TiB₂/Al-Cu层状复合材料微观结构得到优化。当复合材料受到外部载荷时,增加了形成多裂纹可能性,同时弯曲的陶瓷片层和陶瓷桥接有效地阻碍了金属片层间的剪切流动并抑制了金属的塑性变形,最...     

Al2O3抗热震陶瓷的研究进展

为了增进对Al₂O₃抗热震陶瓷发展动态的了解,为Al₂O₃抗热震陶瓷的制备提供设计依据,针对Al₂O₃抗热震陶瓷的常用抗热震性测试方法,Al₂O₃陶瓷微观结构、表面条件、尺寸对抗热震性的影响,利用第二相法提高Al₂O₃陶瓷抗热震性的可行性,以及多孔Al₂O₃抗热震陶瓷的研究进展等方面进行了评述.在Al₂O₃陶瓷中添加ZrO₂、稀土化合物、低热膨胀系数组元或高热导率组元等可以改善Al₂O₃陶瓷的抗弯强度、断裂韧性、弹性模量等力学性能和(或)热膨胀系数、热导率等热学性能,从而起到提高Al₂O₃陶瓷抗热震性能的作用.叠层Al₂O₃复合抗热震陶瓷将成为今后的一个研究方向.     

CuO⁃SiO2⁃CeO2催化剂的设计、制备及性能研究

采用水热合成法制备了SiO₂?CeO₂载体,并利用浸渍法负载活性组分CuO得到CuO?SiO₂?CeO₂催化剂。通过XRD、BET和H₂?TPR等手段对载体和催化剂进行表征及性能测试,最后探究了SiO₂摩尔分数对催化剂的比表面积以及甲醇水蒸气重整制氢实验中催化性能的影响。研究发现,适量添加SiO₂可以增加载体和催化剂的比表面积,降低催化剂活性组分CuO的还原温度,提高CH₃OH的转化率。当SiO₂摩尔分数为2.5%时,催化剂CuO5.0%?SiO₂2.5%?CeO₂的比表面积为112.8 m²/g,CH₃OH转化率为75.1%。继续提高催化剂中SiO₂的摩尔分数,催化剂的比表面积减小,CH₃OH转化率降低。     

不同形貌CeO2催化CO2合成环状碳酸酯的研究

以不同形貌CeO₂为催化剂，催化CO₂和1,3-丙二醇合成三亚甲基碳酸酯。通过SEM、TEM、XPS和XRD对不同形貌CeO₂的结构和组成进行了表征。结果表明，当以棒状CeO₂为催化剂、2-氰基吡啶为脱水剂，在反应温度为130℃、反应时间为4 h时，三亚甲基碳酸酯的收率为72.5%;R-CeO₂具有较多的缺陷位点数量和适宜的比表面积，平均粒径小且具有中等数量的路易斯酸性位点。在此基础上对底物范围进行了拓展，实验结果显示五元环状碳酸酯和六元环状碳酸酯均能得到较好的收率。     

TiO2原位反应合成MgO-TiC颗粒增强的铜基复合材料

利用TiO₂镁热碳热原位还原技术制备MgO-TiC增强的铜基复合材料,通过XRD、SEM和力学性能检测方法研究TiO₂原位合成对MgO-TiC增强铜基复合材料的相、组织和力学性能的影响。结果显示:在烧结过程中TiO₂、Mg和C粉发生了原位合成反应,生成了MgO和TiC相,并产生了少量的MgTiO₃;材料的组织与增强相含量有着密切的关系,当增强相含量较小时,MgO-TiC颗粒弥散分布在铜基体上,随着增强相含量的增加,材料的组织中出现了MgO-TiC颗粒聚集分布的组织;材料的尺寸变化在烧结过程中主要以收缩为主,随着保温时间的延长或温度的升高,增强相含量为5%的材料的相对密度和硬度逐渐增大,增强相含量为10%的材料的相对密度和硬度逐渐降低。     

助剂对CuO-ZnO-ZrO2 催化剂CO2 加氢制甲醇性能的影响

采用燃烧法制备了Al₂O₃、CeO₂、NiO 金属氧化物改性的CuO-ZnO-ZrO₂ 催化剂,通过X 射线衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、H2-程序升温脱附(H2-TPD)、CO₂-程序升温脱附(CO₂-TPD)表征手段,探讨Al₂O₃、CeO₂、NiO 助剂对催化剂物相组成及微观结构的影响,且在固定床连续流动反应装置上考察了添加3种不同助剂对CO₂ 加氢合成甲醇性能的影响。结果表明,Al₂O₃、CeO₂、NiO 助剂均有助于提高CuO-ZnO-ZrO₂ 催化剂的活性,且添加适量CeO₂ 的催化剂催化效果最好;3种助剂都可以抑制CuO 晶粒的生长和提高CuO 的分散度,从而更利于催化剂的还原和H2 的吸附解离;3种金属氧化物助剂均可不同程度地调变催化剂表面碱强度和碱性位数目,较之NiO 改性的催化剂,Al₂O₃ 和CeO₂ 改性的催化剂表面碱强度更强,碱性位数目也更多,从而更利于CO₂ 的吸附活化。     

ZnO/CeO2 复合纳米材料的Rietveld 全谱拟合物相表征

通过非均相沉淀法合成ZnO/CeO₂ 复合纳米材料,并利用XRD 粉末衍射法对其进行物相分析、Rietveld全谱拟合法对其进行结构精修。拟合结果表明,该法制备样品为六方相ZnO 与立方相CeO₂ 混合相,平均晶粒尺寸分别为20.0nm 和6.9nm,质量分数分别为28.2%及71.8%。精修结果的数值判据为Rwp=5.95%、Rexp=4.06%、GOF=1.47,数值均在正常范围且计算结果可靠。TEM 表征进一步证明计算结果可靠。研究结果表明,Rietveld全谱拟合法在研究复合纳米材料的物相比与晶粒大小时更加合理。     

CeO2复合碳基催化剂的氧还原性能影响因素的探究

以六水合氯化铈为前驱体、氯化钠为模板、牛奶为碳源,制备CeO₂修饰的三维氮、磷掺杂的碳基催化剂（CeO₂?NPC）。通过旋转圆盘电极（RDE）以及旋转环盘电极（RRDE）,分析催化剂的制备条件对氧还原反应（ORR）过程的影响;结合X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱等表征,探究合成过程对结构的影响。通过改变煅烧温度发现,温度升高的过程中N、P等杂元素会随着小分子溢出,碳载体上的缺陷程度增加,CeO₂的质量分数一直处于上升趋势。     

稀土变质剂对铸造铝硅镁合金组织性能的影响

研究了不同含量混合富Ce稀土变质剂对铸造铝硅镁合金组织、力学性能的影响,并对变质机理做了探讨。试验结果表明,在一定程度上铁相和硅相能够被稀土变质。当用富W（Ce）=0.10%的稀土变质含W（Fe）=0.12%的Al-Si-Mg合金时,抗拉强度可达到193 MPa,延伸率可达到11%,此时富Ce的稀土变质最佳温度为750℃,变质时间为30 min。但用富Ce的稀土变质含W（Fe）=0.20%的Al-Si-Mg合金时,其组织和力学性能变化不大,微量稀土的变质作用主要是因稀土在固/液界面前沿的富集,或吸附在富铁相和共晶硅相表面阻碍其长大,从而改变了铝合金中硅相、铁相形貌。     

固体超强酸S2O2-8/ZrO2催化合成缩醛

通过沉淀、老化、过滤、洗涤、干燥、浸渍和焙烧等过程,由 ZrOCl₂ 和(NH₄)₂S₂O₈制备了S₂O^2-₈ /ZrO₂催化剂。用XRD,FT-IR,NH₃-TPD对其进行了表征,研究了焙烧温度对其酸性、结构和催化性能的影响。XRD 结果表明具有较高T型晶相峰。FT-IR分析表明S₂O^2-₈ /ZrO₂ 表面以双桥鳌合状配位化合物形式结合。研究了醛醇物质的量比、催化剂用量、反应时间等因素对产品收率的影响。结果表明,在 n(丁醛) / n(乙二醇) =1:1 .4,催化剂质量分数为0 .25%,反应时间为 50 min的最佳条件下,丁醛乙二醇缩醛的收率可达95.8%;在n(苯甲醛)/ n(乙二醇)=1∶1 .25,催化剂质量分数为0 .5%,反应时间为50 min的最佳条件下,苯甲醛乙二醇缩醛的收率可达 88 .8%。     

光-臭氧催化氧化型SiC泡沫陶瓷的制备及其在左氧氟沙星降解中的应用

针对抗生素难以降解而造成环境污染问题，以左氧氟沙星(Levofloxacin,LEV)为目标污染物，制备Ce-TiO₂/SiC泡沫陶瓷复合材料，并由此构建光催化臭氧氧化耦合体系(CeTiO₂/SiC+LED+O₃).结果表明，该耦合体系能有效降解LEV，去除率为99%，化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)降解率高达85.9%.该耦合体系体现了较高的协同效应，其一级反应动力学速率常数大于臭氧氧化(O₃)与光催化(Ce-TiO₂/SiC+LED)之和.另外，CeTiO₂/SiC泡沫陶瓷的稳定性实验表明，在5次重复使用实验后，光催化臭氧氧化活性基本不变.     

不同Fe含量改性CeO2纳米管负载金催化CO氧化

为了提高CO氧化的活性,改善其催化性能,制备了不同含量Fe改性的CeO₂纳米管(CeO₂NTs)负载金催化剂,探究了载体(Fe_0.1Ce_0.9O₂NTs和Fe_0.2Ce_0.8O₂NTs)中Fe含量的变化对于催化CO氧化的性能影响。采用不同n(Fe)/n(Ce)比例(1∶9和2∶8)的Fe_xCe_1-xO₂纳米管作为载体,将金纳米颗粒(Au NPs)负载在载体上。研究表明:适量的Fe离子(n(Fe)/n(Ce)=1∶9)掺杂有利于活性的提高,掺杂10%Fe的催化剂在110 ℃即可使CO 完全氧化。通过H₂-TPR 等表征手段发现,当Fe的含量为10%的时候,催化剂的还原温度比Au/Fe_0.2Ce_0.8O₂NTs更低,适当的Fe含量(10%)可以降低CeO₂的表面氧活性物种的还原温度,这些都使得 Au/Fe_0.1Ce_0.9O₂NTs比Au/Fe_0.2Ce_0.8O₂NTs的催化活性更好,可以在更低的温度下(110 ℃)将CO完全转化。     

复合磷酸盐多孔生物陶瓷的制备及性能

以Al2O3-MgO-P2O5磷酸盐为粘结剂,采用有机泡沫浸渍工艺制备了多孔陶瓷,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、排水法和压缩实验等表征了多孔陶瓷的孔隙特征、物相组成和力学性能。结果表明,Al2O3-MgO-P2O5磷酸盐的加入不仅保证了浆料在泡沫体上的均匀涂覆,而且促进了陶瓷的烧结。得到的多孔陶瓷具有相互连通、分布均匀的孔隙结构(大孔孔径在200～500μm,还有约为3μm微孔),平均孔隙率为85.9%±1.6%。这种由HA、β-Ca2P2O7和少量的Mg3(PO4)2与Al(PO3)3组成的复合磷酸盐陶瓷具有良好的力学性能,其平均压缩强度为(1.04±0.15)MPa。     

固体超强酸催化剂SO2 -4 / ZrO2 在缩醛反应中的应用

以纳米氧化物为前驱体制备的固体超强酸催化剂SO₂ ^-4 / ZrO₂ , 其Hammett 酸强度常数小于-12 .14。将SO₂ ^-4 / ZrO₂ 用于催化苯甲醛与乙酸酐的缩醛反应, 经红外光谱、气相色谱、核磁、熔点测定证明得到的缩醛具有较高的纯度。通过均匀设计实验, 考察催化剂制备过程中焙烧温度、硫酸浓度、浸泡时间和活化温度对缩醛产率的影响。优化出缩醛产率最高的催化剂制备条件为:焙烧温度为300 ℃, 浸渍液中硫酸的浓度为4 .5 mol/ L, 浸泡时间为1.0 h , 活化温度为305 ℃, 缩醛产率为93.6%。红外光谱和热重分析表明,SO₂ ^-4 / ZrO₂ 超强酸中SO₂ ^-4 吸附量大。重复实验表明使用10 次后,SO₂ ^-4 / ZrO₂ 仍保持较高的催化活性, 且催化剂易处理, 易再生。     

Al2O3/SiC纳米复相陶瓷断裂韧性的研究

采用平均粒径为20 nm和150 nm的SiC粉作为增强相，基体粉为亚微米的Al₂O₃粉(美国)，在1 550～1 750 ℃无压烧结，制备了Al₂O₃/SiC纳米复相陶瓷并对其显微结构和断裂韧性之间的关系进行了研究.结果表明，当采用20 nm SiC粉作为强化相，加入量为3%时，断裂韧性从3.0 MPa·m^1/2提高到6.67 MPa·m^1/2，增加122.5%，材料的相对密度达到98.7%以上.利用SEM观察其显微组织，发现组织中若干个细小的晶粒组成一个单元体，单元体内各晶粒之间结合牢固，这种微观结构有利于Al₂O₃/SiC纳米复相陶瓷韧性的提高.而细晶增韧是重要增韧机理之一.     

稳定性锆镁白云石合成材料的制备、结构和性能研究

以白云石、菱镁矿、硅石和锆英石为原料,采用二步煅烧和消化工艺制备出了CaO含量为35%,C/S比（CaO/SiO₂分子比）为2.5,ZrO₂含量分别为2%、4%、6%、8%的稳定性锆镁白云石合成材料.研究了烧成过程中材料的物相变化,测定了1 500℃、1 550℃、1 600℃、1 650℃烧后材料的体积密度、显气孔率,线收缩率和抗水化性,并采用SEM分析了材料的显微结构.结果表明:1 000℃时,锆英石分解生成CaZrO₃,1 100℃后硅酸钙开始生成,1 300℃后CaO完全反应;随烧成温度提高,材料的致密度提高,1 600℃烧后材料的体积密度增加到3.11³.16g/cm3;1 650℃烧后材料的水化增重为0.03%⁰.07%,f-CaO转变为稳定的硅酸钙和CaZrO₃等物相,材料的抗水化性显著改善.     

纳米二氧化铈粉体的表面改性研究

采用湿法对纳米二氧化铈进行改性。研究了纳米CeO₂表面改性的影响因素,通过正交实验确定了最优改性剂和改性条件。改性剂硬脂酸的质量分数为6％、pH为8、改性温度为70 ℃、改性时间为1.5 h时,改性后的纳米CeO₂的亲油化度达到73.0％。结果表明,改性后的纳米二氧化铈粉体能够较好地分散于甲醇中,改性前后平均粒径大小变化不大,由TEM观察到团聚现象明显降低。     

Al2O3/SiC纳米复合陶瓷中SiC粉料的氧化现象

为验证在空气环境中，烧结Al₂O₃/SiC纳米复合陶瓷过程是否出现纳米SiC粉料的氧化现象，以及氧化后纳米陶瓷性能的变化规律，分别采用了常压氩气保护烧结和常压空气环境中烧结两种工艺，制备了Al₂O₃/SiC纳米复合陶瓷.经检测，前者性能优异，其相对密度为9882%，抗弯强度为489 MPa，断裂韧性达6.67 MPa·m^1/2；而后者性能大幅度降低，经x-ray检测发现，烧结后样品中SiC衍射峰消失，即纳米SiC严重氧化；同时发现随纳米SiC粒径的减小及含量增加，氧化现象加剧，性能更加变差.借助断口的SEM图像对烧结过程SiC粉料氧化机理进行分析，发现：碳化硅已经分解为CO₂和SiO₂，前者以气体形式挥发并在陶瓷体内留下气孔，而后者以玻璃相形态存在于晶界中.     

高压下BeP2 晶体结构与物性的理论研究

将密度泛函理论第一性原理的计算方法与晶体结构预测CALYPSO软件相结合,在0～100 GPa下对BeP₂的结构进行预测,研究了其在高压下的结构与物性.预测结果表明:在常压下, α -BeP₂相为立方结构,其空间群为I41/amd, 该结果与实验所得结构一致.当压强为30.1 GPa时, α -BeP₂相发生结构相变,由α -BeP₂相转变为β -BeP₂相,其结构转变为四方结构,空间群为P4₃2₁2.当压强为35.4 GPa时, β -BeP₂相发生结构相变,由β -BeP₂相转变为γ -BeP₂相,其结构转变为正交结构,空间群为Imma.在相变过程中,晶体结构体积发生坍塌,坍塌率分别为7.1%和10.9%, 属于一级相变.电子性质计算表明:在0 GPa下, α -BeP₂结构的带隙为0.457 eV; 在30.1 GPa下, β -BeP₂结构的带隙为0.957 eV, 为窄带隙半导体; 在35.4 GPa下, γ -BeP₂结构在费米面处其导带与价带发生交叠,具有金属性.