有机电解液中钛基材表面TiO2纳米管阵列生长机制的研究

采用恒压阳极氧化法在有机电解液(NH4F/甘油、NH4F/乙二醇)中制备TiO2纳米管阵列,研究了阳极氧化电压、时间、电解液成分对纳米管阵列形貌、生长过程的影响,并提出了有机电解液中TiO2纳米管阵列的生长机制.研究表明:有机电解液中,获得纳米管阵列的电压范围更为宽泛,纳米管的生长时间也更长;在不同含水量的有机电解液中,可以制备出形貌不同的纳米管阵列;有机溶剂的高粘度、低含氧量提高了纳米管生长速度的同时控制着纳米管的腐蚀速度,因此在有机电解液中可以制备更大长径比的TiO2纳米管阵列;乙二醇电解液中纳米管的生长速度大于甘油电解液,并可制各出64μm的TiO2纳米管阵列.     

阳极氧化制备TiO_2纳米管阵列的生长特性

基于TiO_2纳米管薄膜的广泛应用前景,采用阳极氧化的方法制备高度规则排列的TiO_2纳米管阵列,研究外加电压、阳极氧化时间、电解液(NH_4F~+乙二醇)浓度、电解液体系对纳米管阵列生长特性的影响。结果表明:随着外加电压从10 V增大到30 V,纳米管的管径和管壁逐渐由22 nm和4.5 nm分别增至82 nm和10 nm,而纳米管密度由2240μm~(-2)降至200μm~(-2)。纳米管阵列出现的临界阳极氧化时间为5 min,且随着氧化时间延长,纳米管的长度随之增加,当氧化时间增至2 h时,纳米管长度增至4μm,此后,纳米管长度不再增长。在含F~-的有机电解液体系中可制备规则的纳米管阵列,当电解液(NH_4F+乙二醇)浓度增加到0.2 mol/L后,出现清晰的纳米管管状结构,这是由于F~-和乙二醇的存在对于TiO_2纳米管阵列的形成具有至关重要的作用,F~-与Ti~(4+)形成的[TiF_6]~(2-)能延缓钛箔阳极的氧化进程,促使钛箔表面形成微孔;而乙二醇则有助于提高电解液的黏度,降低F的扩散速率,保证TiO_2纳米管阵列的稳定生长。     

用乳酸溶液为电解质制备TiO2纳米管阵列

为了开发自组织阳极氧化制备TiO2纳米管阵列的新体系,以乳酸／NH4F混合溶液为电解质,研究了阳极氧化制备TiO2纳米管阵列的影响因素及形成机理。采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对样品进行检测,并通过观察阳极氧化过程中的电流-时间变化曲线,探讨TiO2纳米管阵列的形成机理。结果表明：阳极氧化电压、时间及电解质溶液的黏度是影响TiO2纳米管阵列结构和形貌的主要因素,在40V阳极氧化电压下,制备出平均管径高达180nm的纳米管,所获得的TiO2纳米管阵列为无定型结构,300℃热处理以后转变为锐钛矿型TiO2。     

阳极氧化制备TiO_2纳米管阵列的可控相转变及表征

采用电化学阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,分别在O2、N2、5%H2+95%N2(体积分数)和NH3气氛中于400~650℃退火处理,初步实现TiO2纳米管中锐钛矿向金红石相转变的可控制备。采用FESEM、XRD、Raman对退火处理后TiO2纳米管的表面形貌、结构以及相转变等进行表征。结果表明:随着退火温度的升高,在O2气氛退火时,源于Ti基体的吞噬效应(Feeding effect)是导致TiO2相转变的主要原因;在N2和(5%H2+95%N2)气氛退火后,氧空位加速了锐钛矿向金红石相的转变;而在NH3气氛中退火后,N掺杂则有效抑制了锐钛矿向金红石相的转变。在此基础上,对其相转变机理进行了初步探讨,为进一步制备具有可控相含量及微观点缺陷的TiO2半导体和高性能器件提供了有益思路。     

离子浓度对TiO_2纳米管阵列的影响

采用阳极氧化法在纯钛片表面得到了一种规整有序的TiO2纳米管阵列.利用SEM观察纳米管阵列的形貌,用XRD分析其晶型.并考察了阳极氧化电压、F浓度和溶液的pH值对纳米管阵列形貌和长度的影响.以罗丹明B溶液为目标降解物研究了TiO2纳米管阵列的光催化活性.结果表明,F浓度不仅影响纳米管阵列的形成时间,而且对纳米管阵列的形貌和长度也有一定的影响;溶液的pH值不仅影响纳米管阵列的长度,在很大程度上也影响纳米管阵列的表面形貌.阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列为无定型,在450℃空气中焙烧2h晶相主要为锐钛矿型TiO2,表现出较好的光催化活性.     

阳极氧化ZrO_2纳米管阵列的制备及其生长机制

在含NH4F的聚乙二醇(PEG-200)电解液中通过阳极氧化制备高度有序的二氧化锆纳米管阵列(ZrO2-NTs)。考察氧化电压、氧化时间以及电解液水含量对ZrO2-NTs形貌的影响,并讨论其生长机制,采用等效电路Rs(QfRf)(QdRc)对ZrO2-NTs的电化学阻抗谱进行拟合。结果表明,在该体系中ZrO2-NTs的形成包括氧化、水解形核以及膜溶解过程,氧化电压、氧化时间以及电解液水含量是影响ZrO2-NTs生长的重要因素,在含1.0%NH4F(质量分数)和5%H2O(体积分数)的PEG-200电解液中,20 V电压下氧化3 h可制备得到管径为100~120 nm的ZrO2-NTs。电化学阻抗谱分析结果表明,ZrO2膜层的界面电荷转移电阻较大。     

钛基材上制备TiO2纳米管阵列电极的电化学性能

在0.5%(质量分数)NH4F/甘油电解液中通过恒压阳极氧化法在钛基体上制备TiO2纳米管阵列.采用循环伏安法、紫外-可见吸收光谱、顺磁共振波谱仪和傅立叶红外谱对TiO2纳米管阵列的表面性能进行了表征.结果表明:TiO2纳米管阵列电极可发生两个光化学过程,测得的电化学激发能?EOH/?OH＞1.643 V,对应的吸收光波长λ＜853 nm;TiO2纳米管阵列电极光化学性能变化是由于在电极表面发生Ti3+与Ti4+转化的过程中形成了·OH.     

TiO2纳米管阵列的制备、热处理及光催化性能

采用恒压直流阳极氧化法制备具有规则排列的TiO2纳米管阵列,并研究其在空气热处理过程中的晶型转变,同时用甲基橙的降解过程表征其光催化性能。结果表明：电解液采用0.5%（质量分数）HF水溶液时,电压在10～20V之间,时间5min以上才能形成TiO2纳米管阵列;随着氧化电压的提高,纳米管的平均管径和管长都增大;随着氧化时间的延长,纳米管管长明显增长,平均管径变化不大;纳米管阵列在空气中热处理时,280℃左右出现锐钛矿相,400℃左右出现金红石相,680℃左右锐钛矿相向金红石相的转变结束,600℃纳米管阵列结构仍然保持完整。光催化实验表明,在氧化电压为20V、氧化时间为20min时获得的纳米管阵列经过400℃热处理后,在40min的光照时对甲基橙的光催化降解率高达99.6%。     

外加电压对阳极氧化钛纳米阵列结构的影响

采用阳极氧化在钛基体上原位合成了自组装有序的纳米管TiO2薄膜材料，采用的电解质溶液为0．5mol／L NH4HF2＋1mol／LNH4H2PO4水溶液。通过XRD，SEM对TiO2纳米管进行表征。研究表明，外加电压对TiO2薄膜的微观结构有很大的影响。在外加电压为20V时，氧化8h可得到长度为2pm，内径为80nm，外径为100nm的TiO2纳米阵列。经300℃热处理后，可得到锐钛矿型的TiO2。通过对成膜工艺的研究，提出了阳极氧化法制备有序TiO2纳米管的成膜机制。     

纯钛表面二氧化钛纳米管阵列结构特征的研究

采用阳极氧化技术在纯Ti表面制备出有序的TiO2纳米管阵列,并通过SEM,XRD,XPS对TiO2纳米管阵列进行表征。结果表明,阳极氧化时间对纳米管的形成有较大的影响。在外加电压为20V,阳极氧化时间为20min时,可制备出长度约480nm、内径约89.90nm、壁厚约7.4nm的TiO2纳米管阵列。经450℃热处理后,可得到锐钛矿型的TiO2纳米管阵列,钛元素以Ti4+氧化态处于八面体的环境中,Ti2p3/2的结合能为459.3eV。     

TiO_2纳米管阵列膜的制备及结构研究

描述了在含不同浓度NH_4F的2%H_2O(体积分数,下同)和乙二醇溶液中,在氧化钛片上获得管尺寸分布一致的TiO_2纳米管阵列膜.在不同电压、不同NH_4F浓度电解液的条件下,进行膜的管尺寸及厚度研究,利用SEM评价膜的形貌.结果显示,片状膜为平行纳米管阵列组成的膜,纳米管尺寸范围宽、尺寸分布一致.管尺寸在15～128 nm,膜厚可达360 μm.应用的电压越高管尺寸越大,电解液中NH_4F浓度增加导致管尺寸稍微减小.还观测到,NH_4F浓度的增加,导致片状膜的厚度显著增加.采用无水乙醇多次清洗膜,并迅速用脱脂棉吸附膜上的溶液,在鼓风干燥箱中100 ℃,热处理1 h,可有效解决膜卷曲的问题.     

酸浸和沉淀组合工艺回收废锂离子电池中的钴和锂(英文)

基于废锂离子电池中的金属在不同价态时的化学行为差异,通过化学精制从废弃锂离子电池中获取高附加值的钴锂化学产品。将从正极中分离出来的活性物质溶解在硫酸和过氧化氢溶液中,加入(NH4)2C2O4生成CoC2O4·2H2O 沉淀。在获得CoC2O4·2H2O 后,加 Na2CO3获得Li2CO3沉淀。实验结果表明:96.3% 的Co和87.5%的Li溶解在2mol/LH2SO4和2.0%H2O2(体积分数)溶液中,并且有94.7 %的Co和71.0%的Li以CoC2O4·2H2O和Li2CO3的形式沉淀下来。     

侧向凝固通道偏析的数值模拟

建立了二元系凝固过程通道偏析形成的数学模型,给出了描述焓与温度及固相分数耦合关系的表达式.在实验验证的基础上,对亚共晶与过共晶成分的NH4Cl-H2O侧向凝固通道偏析的形成位置与生长方向进行了数值模拟研究.模拟计算结果表明,偏析通道起源于糊状区,偏析通道中的富集溶质从糊状区流向液相区.为了维持偏析通道中的液体流动,枝晶间液体可通过糊状区从液相区得到补充.糊状区中富集溶质的流动方向取决于析出溶质的密度.NH4Cl-70%H2O侧向凝固时,析出的溶质密度较小,偏析通道倾斜向上生长,在糊状区上部形成A偏析.NH4Cl-90%H2O侧向凝固时,析出的溶质密度较大,在糊状区下部偏析通道倾斜向下生长.     

Solubility of ammonium paratungstate in the system NH_3·H_2O·H_2O

The equilibrium solubilities of 5(NH4)O·12WO3·5H2O (APT·5H2O) were determined at the terminal ammonia concentration of 2 mol/L at 87-95℃. Experimental data were regressed. The linear functional relation between the solubility of APT- 5H2O and the temperature (t /℃) is given as y = - 588.08 + 7.28t. The solubility of the species as a function of the terminal ammonia concentration (x / mol · L-1) is also achieved: y = 36.76 + 18.86x. The solubility of APT · 5H2O produced by ion-exchange method in China is much lower, which is due to much lower silica, much higher NH4Cl, and a small amount of APT · 7H2O with low solubility in the APT crystals. APT · 7H2O forms because of a large amount of NH4Cl and the low activity of water in the crystallization.     

NaBH_4的水性还原法制备纳米铜颗粒(英文)

在碱性溶液中用NaBH4还原Cu2+制备纳米铜颗粒,研究NaBH4浓度和滴加速率对Cu纳米颗粒制备的影响。反应的最佳条件是:0.2mol/LCu2+,溶液pH12,温度313K,1%明胶作为分散剂,将0.4mol/LNaBH4溶液以50mL/min的速率加入CuSO4溶液中。氨水是最佳的络合剂。采用一系列实验研究不同时间点的反应进程。     

Recovery of Co（Ⅱ） and Ni（ Ⅱ） from hydrochloric acid solution of alloy scrap

A hydrometallurgical process was developed for recovery of nickel and cobalt from the hydrochloric acid leaching solution of alloy scraps. The process consists of five maj or unit operations： 1） leaching with 6 mol/L hydrochloric acid under the L/S ratio of 10：1 at 95 ℃ for 3 h; 2） copper replacement by iron scraps under pH value of 2.0 at 80 ℃, and stirring for 1 h, 3） removal of iron and chromium by chemical precipitation： iron removal under pH value of 2.0 at 90 ℃ by dropwise addition of sodium chlorate and 18% sodium carbonate solution, then chromium removal under pH value of 4.0 at 70 ℃ by addition of nickel carbonate solution, stirred by air flow for 2 h; 4） selective separation of cobalt from nickel by extraction using 30% trialkyl amine＋50% kerosene （volume fraction） and tri-n-butylphosphate （TBP） as a phase modifier with the O/A ratio of 2：1, and stripping of cobalt with 0.01 mol/L HCl; 5） crystallization of nickel chloride and electrodeposition of cobalt. It is found that the nickel recovery of 95% and the cobalt recovery of approximately 60% with purity over 99.9% are obtained by this process.     

Effects of TiN film coating on electrochemical behaviors of nanotube formed Ti-xHf alloys

Ti-xHf (x=10%, 20%, 30% and 40%, mass fraction) alloys were prepared by arc melting, and the microstructure was controlled for 24 h at 1 000 °C in argon atmosphere. The formation of nanotube was conducted by anodizing on Ti-Hf alloys in 1.0 mol/L H₃PO₄ electrolytes with small amounts of NaF at room temperature. And then TiN coatings were coated by DC-sputtering on the anodized surface. Microstructures and nanotube morphology of the alloys were examined by field emission scanning electron microscopy(FE-SEM) and X-ray diffractometry(XRD). The corrosion properties of the specimens were examined through potentiodynamic test (potential range from −1 500 to 2 000 mV) in 0.9 % NaCl solution by potentiostat. The microstructure shows the acicular phase and α′ phase with Hf content. The amorphous oxide surface is transformed to crystalline anatase phase. TiN coated nanotube surface has a good corrosion resistance.     

电化学方法制备掺杂二氧化钛纳米管阵列

通过阳极氧化制备二氧化钛纳米管阵列。然后用制成的纳米管阵列作阴极、Pt作阳极,分别以Zr(NO3)4、NH4Cl及Zr(NO3)4和NH4Cl的混合溶液为电解液,制备锆掺杂、氮掺杂及锆、氮共掺杂二氧化钛纳米管阵列。通过FESEM、UV-vis 漫反射、XRD、XPS等手段对纳米管阵列进行表征。结果表明,制成的纳米管阵列管径约70 nm,管长约400 nm。共掺杂后的吸收带边有了明显的红移。在锆掺杂纳米管中锆含量是0.51%,氮掺杂纳米管中氮含量为1.92%,共掺杂中锆、氮含量分别是0.77%和1.29%（均为原子分数）。N1s峰在单独掺氮纳米管中是一个峰,而在混合掺杂中是双峰,说明氮在单独掺杂和混合掺杂中的存在状态并不一致。通过降解罗丹明B水溶液对其光催化性能进行检测。结果显示,锆掺杂可以增强TiO2 纳米管阵列在紫外光下的催化活性,氮掺杂提高了TiO2 纳米管阵列在可见区的光催化活性,锆、氮共掺杂产生了协同作用,使TiO2纳米管阵列的催化活性在紫外和可见区都得到了明显的提高。