Co-Cr3C2-WC/Al2O3太阳能选择性吸收涂层制备与性能研究

目的研究不同比例的Co-Cr_3C_2-WC吸收层的光谱发射与吸收性能,并在吸收层表面制备Al_2O_3减反膜,进而得到一种新型中高温金属-陶瓷型太阳能选择性吸收涂层。方法采用超音速火焰喷涂法(HVOF)在不锈钢基底制备Co-Cr_3C_2-WC吸收层,并对其成分比例进行优化,再通过溶胶-凝胶法(Sol-Gel)在吸收层表面制备Al_2O_3减反膜。通过X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)等,对涂层的物相、元素价态、微观形貌进行表征分析。采用表面粗糙度仪测量涂层的表面均方根粗糙度。利用傅里叶红外光谱仪和紫外可见分光光度计分别测量涂层在远红外波段和紫外可见近红外波段的光谱反射率。结果90Co-5Cr_3C_2-5WC(wt.%)吸收层具有最高的品质因子(吸收率/发射率α次/ε=0.805/0.308),且表面增加Al_2O_3减反膜后的涂层吸收率增加至0.903,发射率降低至0.278。涂层表面均匀致密,表面粗糙度Ra降低到1.109μm。在750℃大气环境下热处理100 h后,涂层吸收率增大到0.910,发射率为0.315,选择吸收性能稳定。结论 90Co-5Cr_3C_2-5WC吸收层在保持较高的吸收性能下,有效地改善了热喷涂涂层的表面状态,降低了吸收层的发射率。Al_2O_3减反膜通过增大短波段光的透过作用以及封孔作用,进一步增大了复合涂层的吸收率,提高了涂层的选择吸收性能和高温服役性能。有望作为中高温太阳能集热系统中的选择吸收涂层材料。     

H2O2热处理对Cu2O薄膜结构及性能的影响

采用电化学沉积法制备了 Cu2o薄膜并对薄膜表面进行了不同温度的H2O2热处理.利用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外-可见光透射谱仪和俄歇能谱仪研究了 H2O2热处理对Cu2O薄膜的结构及光电性能的影响.结果表明:经过60℃的H2O2热处理10 min的样品其结晶性变好,薄膜表面被氧化,禁带宽度值从2.36 eV减小至2.27 eV,表明薄膜光吸收率增强,可提高太阳能电池光电转换效率.随着H2O2热处理时间的增加,薄膜表面均匀性和致密性降低,表明金字塔形貌逐渐被破坏.经过90℃的H2O2热处理10 min后样品的表面粗糙且存在微小的孔,随着处理时间的增加样品表面存在不规则隆起并产生凹坑和细孔,表明过高温度和过长时间的H2O2热处理会严重腐蚀Cu2O薄膜表面,破坏其结构.     

FeAl/Al2O3阻氚层的制备新方法与性能

采用室温熔盐电镀-热处理-氧化复合新技术在HR-2不锈钢上制备FeAl/Al2O3涂层,研究热处理温度与时间的影响,并表征涂层的形貌和性能。结果表明：25 ℃下,采用AlCl3-MEIC（氯化1-甲基3-乙基咪唑）室温熔盐在HR-2钢表面获得结合良好的纯铝镀层,电沉积速率为15 μm/h。650~750 ℃热处理1~30 h, 在HR-2钢表面制得成分渐变、冶金结合、无缝隙与裂纹的3~27 μm铝化物涂层,涂层截面为3层或2层结构;涂层生长速率与热处理温度的关系符合Arrhenius公式,活化能为116.9 kJ/mol;涂层的形成过程受原子扩散过程控制,其厚度随热处理时间变化呈抛物线关系。700 ℃,4 h热处理涂层在10-2 Pa O2中继续氧化80 h后,最终涂层由约30 μm厚的FeAl扩散层及约110 nm的γ-A12O3膜组成,600 ℃下该涂层使HR-2不锈钢的氘渗透率降低3个数量级;涂层可抗750 ℃~室温冷热循环20次以上。该方法有望成为ITER中氚包容容器表面阻氚层的候选制备新方法。     

NiO-Al2O3太阳能选择性吸收薄膜的制备与性能研究

以异丙醇铝和硝酸镍为前驱体,采用溶胶-凝胶法在不锈钢表面制备了NiO-Al2O3太阳能选择性吸收薄膜,表征了薄膜的结构和表面形貌,研究了提拉速度、溶胶中NiO的含量、热处理温度对薄膜光谱选择性吸收性能的影响,初步探讨了SiO2减反层对Ni0-Al2O3薄膜选择性吸收性能的影响.结果表明:提拉速度为1 mm/s,NiO质...     

含TiN中间层IrO2-Ta2O5涂层钛阳极的电催化性能

采用钛片在氮气中700 ℃退火的方法,在钛片表面原位生成TiN薄膜,并以此为基体采用热分解法制备IrO2-Ta2O5涂层钛阳极.研究含TiN中间层IrO2-Ta2O5涂层钛阳极及传统IrO2-Ta2O5涂层钛阳极的开路电位、析氧行为、循环伏安和电化学阻抗等性能.结果表明:含TiN中间层IrO2-Ta2O5涂层钛阳极具有非连续状裂纹结构,且表面生长出大量IrO2纳米晶体,其电催化析氧性能优于传统IrO2-Ta2O5涂层钛阳极的电催化析氧性能;涂层烧结温度越低,电化学性能越好;当烧结温度低于500 ℃时,TiN中间层可以显著延长IrO2-Ta2O5涂层钛阳极的工作寿命.     

Mo/WC中高温太阳能选择性吸收涂层的优化设计及性能评价

目的在保证WC基热喷涂涂层在高温自然环境中性能稳定的情况下,研究改进其选择性吸收性能。方法通过Mo来提高WC基涂层的选择性吸收性能,重点评价优化的Mo/WC涂层显微结构、选择性吸收性能和耐候性能等。结果金属粒子Mo填充在WC陶瓷中的结构特征,使涂层相结构和高温性能较为稳定,吸收率高达0.836~0.890,但发射率也上升至0.493~0.594,选择性吸收性能不佳。经Al_2O_3-SnO_2减反层处理后,Mo/WC涂层的吸收率仍可稳定在0.77~0.78,而发射率随着热处理温度的上升呈现先降低后升高的趋势。500℃热处理条件下,吸收效果达到最佳,此时发射率最小,低至0.168。Mo/WC涂层抗热震及耐盐雾腐蚀性能也有效提高。结论 Mo/WC涂层选择性吸收性能及自然环境适应性得到有效提高,并兼具了生产成本和施工便利性等优势,有利于太阳能清洁能源利用的发展。     

La2O3改性ZrB2-SiC涂层C/C复合材料全温域抗氧化行为研究

采用高温反应熔渗工艺制备了ZrB2-SiC和La2O3改性ZrB2-SiC涂层C/C复合材料,对比了2种涂层试样在中温(7001100℃)、高温(12001500℃)和超高温(2000℃以上)3个温域范围内的抗氧化性能。结果表明:7001100℃范围内,随着温度的升高,La2O3改性涂层试样的抗氧化性能提升幅度在逐渐提高。1200℃1500℃范围内,涂层均表现出良好的长时抗氧化性能,La2O3改性ZrB2-SiC在1200℃下恒温氧化250 h后,仍保持微量的增重;涂层复合材料良好的高温抗氧化性能主要其在是由于氧化过程中涂层表面形成的La-Si-O复合玻璃层和钉扎相ZrSiO4的协同作用提升了氧化膜的高温稳定性。在2000℃以上的氧乙炔火焰烧蚀环境下,La2O3的添加使得ZrB2-SiC涂层的质量烧蚀率和线烧蚀率均降低了近50%,其主要归因于表层La-Si-O和ZrO2玻璃层对烧蚀缺陷的愈合作用。     

等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 涂层的制备及摩擦性能研究

目的制备等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3高温固体润滑耐磨涂层,并研究该涂层的摩擦性能和磨损机理。方法采用喷雾造粒、化工冶金包覆和固相合金化技术制备NiCoCrAlY/Al2O3复合粉体,用等离子喷涂技术在45#钢表面制备NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层。用SEM和XRD等手段分析粉体和涂层的显微结构和物相组成,研究涂层从室温到800℃的摩擦磨损性能,探讨NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层在室温和高温下的磨损机理。结果 Al2O3颗粒表面均匀包覆着一层致密的NiCoCrAlY合金,包覆层厚度大约为3~5μm;等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层呈典型的层状结构,涂层各层间结合良好,涂层中孔隙率约为2.84%,主晶相为Ni Cr Al合金相和Al2O3相。涂层的摩擦系数随温度的升高逐渐降低,在室温下约为0.64,800℃时在0.4以下。高温下,金属氧化物的形成是摩擦系数降低的主要原因。涂层的磨损率随温度的升高先升高后降低。涂层在低温下为脆性断裂和磨粒磨损,高温下为氧化磨损、磨粒磨损、塑性变形和金属氧化物的转移。结论等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层是一种性能优良的高温固体润滑耐磨涂层。     

Sol-gel热压法制备Al2O3-Y2O3复合陶瓷涂层及其抗高温氧化性能

探索了一种采用sol-gel热压法一次性制备厚陶瓷涂层的新技术。在样品表面涂覆sol-gel与纳米、微米氧化物粉组成的混合料浆层,在加压加热条件下使其固化,然后在高温下烧结,可以在试样表面获得一层连续的、厚的Al2O3-Y2O3陶瓷涂层。扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）结果分析表明,该陶瓷涂层与基体结合紧密,厚度大于10μm。900℃氧化的实验结果表明,用此方法制备的陶瓷涂层具有优异的抗高温氧化性能。     

铝合金表面ZnO/Y2O3/Al2O3微弧氧化涂层的制备及其热控性能研究

目的 改善铝合金表面热控性能。方法 通过微弧氧化技术，采用六水合硝酸钇(Y(NO3)3.6H2O)为稀土改性剂，在铝合金表面原位构筑ZnO/Y2O3/Al2O3微弧氧化涂层。利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜，分析涂层晶体结构、化学组成和表面形貌;利用红外发射率仪和紫外/可见/近红外分光光度计分别测量涂层的发射率与太阳吸收率，进而探究涂层热控性能及其影响因素。结果 实验表明，钇源的用量能够显著影响涂层结构和热控性能，当钇源质量浓度为6 g/L时，所得ZnO/Y2O3/Al2O3涂层的红外发射率为0.859，太阳吸收率为0.405，具有最低吸辐比0.471，显示出优异的热控性能。结论 原位构筑稀土元素Y改性的微弧氧化涂层可有效提高铝合金表面的热控性能。这得益于微弧氧化过程中所生成的Y2O3，它可有效调控涂层的形貌、粗糙度和厚度。此外，由于Y2O3具有较大的禁带宽度，可降低微弧氧化涂层中ZnO在高能紫外光波段的吸收。     

SrxBa1-xBi4Ti4O15陶瓷及SrBi4Ti4O15／BaBi4Ti4O15复合材料的性能研究

采用固相烧结工艺制备了SrxBa1-xBi4Ti4O15铁电陶瓷和SrBi4Ti4O15／BaBi4Ti4O15铁电复合材料。在固相反应过程中，680℃时SrBi4Ti4O15或BaBi4Ti4O15开始生成：800℃时材料主晶相基本形成，但是还有微量焦绿石相存在；850℃时SrBi4Ti4O15或BaBi4Ti4O15的主要衍射峰全部出现。随着Ba含量的增加，SrxBa1-xBi4Ti4O15陶瓷的居里温度逐渐降低。Sr0.5Ba0.5Bi4Ti4O15，陶瓷的介电常数峰在高频时较宽，在100Hz时，介电常数峰被随温度升高而逐渐增大的介电常数所“屏蔽”，材料介电损耗随温度升高而增大，但在低频下增加得更快，这是高温下由氧空位引起的电子松弛极化造成的。将预烧后的SrBi4Ti4O15和BaBi4Ti4O15粉体分别造粒后冉均匀混合，压片成型，经烧结制得的SrBi4Ti4O15／BaBi4Ti4O15复合陶瓷其相变弥散特性明显优于SrxBa1-xBi4Ti4O15的相变弥散特性。     

Fabrication of Magnetic Fe3O4 Nanotubes by Electrospinning

利用静电纺丝法制备复合纤维前躯体,将前躯体烧结、还原后成功得到了Fe3O4纳米管。研究了电纺工艺参数(PVA浓度、电压、接收距离)对复合纤维前躯体的影响。采用XRD、SEM、TEM等手段对纳米管的物相、形貌进行表征,同时通过改变烧结工艺研究了Fe3O4纳米管的形成机理,并且研究了Fe3O4纳米管的磁性能。结果表明:纳米管均匀、连续,外径和内径分别大约为100和50 nm;Fe3O4纳米管的磁饱和强度、矫顽力和剩磁强度分别为54.2 A·m2/kg,215×79.6 A/m和12.8 A·m2/kg。     

SiCf增强NiFe2O4复合材料的力学性能

采用固态合成法制备SiCf／NiFe2O4复合材料，研究SiCf添加量对密度、气孔率、冲击韧性、热震性等力学性能的影响。结果表明，添加SiCf可以显著改善NiFe2O4尖晶石的力学性能，含2％SiCf试样的冲击韧性比尖晶石提高约160％，其增强机理为纤维的脱粘和拔出效应；经一次热震后强度保持率可提高至96％，SiCf添加量以2％为宜；界面的结合状态是影响材料性能最重要的因素。     

Structure and electrochemical properties of LiMn2O4

LiMn2O4, a cathode material of lithium ion battery, was prepared by the citric acid complexing method using lithium acetate and manganese acetate as raw materials. The type of atom location confused degree, the confused degree and judgement method in LiMn2O4 were analyzed. The effect of sintering temperature on structure and electrochemical properties of LiMn2O4 was also investigated. The results show that the atom location confused degree increases with the decrease of the X-ray diffraction peak intensity ratio of LiMn2O4, Ⅰ111/Ⅰ311. The type of atom location confused degree depends on the variation tendency of Ⅰ111/Ⅰ311 and Ⅰ311/Ⅰ400 value. If the variation tendency is the same, it belongs to the 16c type location confusion, however, if the variation tendency is contrary, it belongs to the anti-spinel type location confusion. When the sintering temperature is low, it is apt to produce the anti-spinel location confusion in LiMn2O4. With the increase of sintering temperature, the confused degree with the anti-spinel type gradually reduces, however, the confused degree with 16c type increases to some extent. When the atom location confusion with the anti-spinel type appears in LiMn2O4, both the initial discharging capacity and cycling properties of LiMn2O4 reduce. However, the atom location confusion with 16c type does not affect the charge and discharge properties of LiMn2O4.     

EFFECT OF THE DEFECT STATES DENSITY ON OPTICAL BAND GAP OF CdIn2O4 THIN FILM

Transparent conducting oxides Cdln2O4 thin films were prepared by radio-frequency reactive sputtering from a Cd-ln aUoy target in Ar O2 atmosphere. By transmission spectrum and Hall measurement for different samples prepared at different substrate temperatures, it could be found that the carrier concentration would increase with the decrease of substrate temperature, but absorption edge showed an abrupt variation from a blue shift to a red shift. TheoreticaUy, the paper formulated the effect of high-density point defects on band structures; it embodied the formation of band tailing, Burstein-Moss shift and band-gap narrowing. The density of holes will influence the magnitude of optical band gap and transmittance of light. Since extrapolation method does not fit degenerate semiconductor materials, a more accurate method of obtaining optical band gap is curve fitting. In addition, ionized impurities scattering is the main damping mechanism of the free electrons in Cdln2O4 films, the density of ionized impurities induced by altering substrate temperature will affect the carriers mobility.     

Co3O4的氢还原过程动力学研究

应用等温和非等温热重分析法研究了Ｃｏ３Ｏ４的氢还原过程动力学,得出两种条件下过程均分为Ｃｏ３Ｏ４还原为ＣｏＯ和ＣｏＯ还原为Ｃｏ两个步骤,二步骤均为界面化学反应控速,在５２３－６０３Ｋ等温及５０３－５８９Ｋ非等温条件下,Ｃｏ３Ｏ４还原为ＣｏＯ步骤的表观活化能均为１３３ｋＪ／ｍｏｌ;５２３－６０３Ｋ等温还原ＣｏＯ为Ｃｏ步骤的表观活化能为８７．５ＫＪ／ｍｏｌ。     

Electrochemical properties of high-power lithium ion batteries made from modified spinel LiMn2O4

A prismatic 204056-type high power lithium-ion battery was developed. Modified LiMn₂O₄ and carbonaceous mesophase sphere (CMS) were adopted as the cathode and anode, respectively. The effects of proportion of conductive carbon black in cathode and the rest time after discharge on the electrochemical properties of batteries were investigated. The electrochemical tests show that the proportion of conductive carbon black in cathodes affects the high rate capability and discharge voltage plateau distinctly. The battery with 3.0% of conductive carbon black in cathode shows excellent electrochemical performances when being charged/discharged within 2.5?4.2 V at room temperature. The discharge capacity at 20C rate is 94.4% of that at 1C rate, and the capacity retention ratio charged at 1C and discharged at 5C is 86.6% after 390 cycles at room temperature. The test result of impulse discharge at 50C for 5 s shows that the battery has outstanding high rate discharge performance when the battery is in the depth of charge of 90%, 75%, 60%, 45%, 30% and 15%. The battery also shows good charge performance. When the battery is charged at 0.5C, 1C, 2C and 4C, the ratios of capacity for constant current charge are 98.4%, 96.4%, 91.0% and 72.9% of the whole charge capacity, respectively. In addition, the rest time after discharge affects the cycle performance distinctly when the battery is discharged at high rate.     

Tb4O7掺杂Cr2O3-TiO2基高发射率涂层结构及辐射性能研究

目的提高Cr_2O_3-TiO_2基陶瓷涂层的辐射性能。方法以Cr_2O_3、TiO_2、NiO、Tb_4O_7为原料,经喷雾干燥及高温烧结致密化处理,制备成具有尖晶石和钙钛矿混合结构的Cr_2O_3-TiO_2基复合团聚型粉体,利用大气等离子喷涂法在TC4钛合金表面制备Tb_4O_7掺杂型Cr_2O_3-TiO_2基陶瓷涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、IRE-2红外辐射测试仪,分别对样品的显微组织结构、物相组成及辐射性能进行了表征。结果团聚造粒后,复合粉体的球形度和流动性较好,可满足等离子喷涂连续使用。所制备的Cr_2O_3-TiO_2基陶瓷涂层的熔化状态较好,扁平化程度较高,涂层中掺杂的Tb元素分布均匀。Tb~(4+)、Tb~(3+)等稀土元素离子,取代NiCr_2O_4尖晶石结构中半径相近的Ni~(2+)、Cr~(3+),导致单一晶体结构的整齐度被破坏,晶胞体积的变化引起晶体结构产生畸变,辐射条带显著加强和宽化。随着Tb_4O_7掺杂量的增多,涂层发射率逐渐上升,当掺杂量达到7.5%时,涂层在600℃的法向全发射率达到0.91。结论 Tb_4O_7稀土氧化物的加入可以有效提高Cr_2O_3-TiO_2基陶瓷涂层的发射率,稀土掺杂诱发尖晶石晶体结构畸变,从而改善涂层的辐射性能。     

MCr2O4(M=Co, Zn)纳米晶的合成及磁性

通过配合物热分解法制备MCr2O4(M=Co,Zn)纳米晶,并对其物相、表面微结构和磁性进行表征。结果表明,产物为直径40 nm左右的球形粒子,具有立方晶系尖晶石结构。磁滞回线表明,CoCr2O4在低温下表现出明显的亚铁磁性和较强的交换偏置场,矫顽力和交换偏置场分别为Hc=6.05×105A/m和He=1.93×104A/m,饱和磁化强度Ms和剩余磁化强度Mr分别为19.86和12.63 A.m2/kg,这可用CoCr2O4纳米晶的表面结构缺陷导致表面原子的磁结构自旋无序来解释。