Understanding on the hydrogen detection of plasma sprayed tin oxide/tungsten oxide (SnO2/WO3) sensor

The plasma spray technique was well proven in producing metal oxide based gas sensors in the last two decades using different powder feedstocks. However, limited research was made to fabricate hydrogen gas sensor from tin oxide layer coated over tungsten oxide layer. This paper attempts to interpret the hydrogen gas sensing performances of plasma sprayed coating derived by depositing tin oxide layer over tungsten oxide (SnO₂/WO₃) layer. Plasma sprayed SnO₂/WO₃ sensor showed maximum response of 90% at 150 °C in contrast to stand-alone WO₃ (89% at 350 °C) and stand-alone SnO₂ (89% at 250 °C). The lower operating temperature of SnO₂/WO₃ sensor without compromising gas response was attributed to the WO₃–SnO₂ hetero-junction. SnO₂/WO₃ sensor showed selective sensing towards hydrogen with respect to carbon monoxide and methane gases. This sensor also possessed repeatable characteristics after 39 days from the initial measurement. In a nut-shell, plasma spayed SnO₂/WO₃ sensor showed stability of base resistance, repeatability after successive response and recovery cycles, selective sensing towards 500 ppm H₂ with significant magnitude of gas response of 90%, response time of 35 s and recovery time of 269 s at a temperature of 150 °C.     

成分配比对稀土钨电极材料组织及力学性能影响

通过固液掺杂、等静压压制、中频烧结的方法，制备了不同的氧化镧、氧化钇、氧化锆三元掺杂成分比例的钨电极材料烧结棒材，探究了不同成分配比对样品显微组织、第二相粒子分布以及宏观力学性能的影响。结果表明，氧化镧、氧化钇、氧化锆三元复合添加能够有效改善第二相粒子在钨基体中的分布形态，降低第二相在晶界的过度富集，提高钨电极材料的综合力学性能。并且当添加成分镧、钇、锆质量比为3:1:1时，材料具有最好的综合力学性能，致密度可达96.04%，显微硬度可达549.37HV0.3，抗压强度可达3785MPa，原因是此配比下第二相粒子最为细小均匀，弥散程度最高，对基体晶粒的细化作用最好，该配比下钨基体平均晶粒尺寸达到10.3μm。     

钨中空位及其团簇的能量学和动力学性质参数

在总结前人钨中空位及其团簇的能量学和动力学行为的研究成果基础上，采用第一性原理方法系统计算了钨中空位及其团簇的结合能和扩散能垒。研究发现，交换关联泛函PW91和PBE较PBEsol、AM05和LDA更适合用于计算钨空位的能量学性质。基于第一性原理计算结果对文献中单空位形成能、双空位作用性质等争议性问题进行了讨论，并对钨经验势进行了评估。研究结果表明，钨中孤立单空位间总是相互排斥，而空位团簇（V_n>3）对单空位具有很强的吸引作用，其结合能随着所含空位个数增多呈现波动性增大的趋势。空位团簇稳定结构可通过最小化Wigner-Seitz表面积来确定，其结合能与V_n与V_n-1之间的Wigner-Seitz面积之差呈正比。     

电喷雾质谱法示踪钨回收过程离子的转化路径

将环隙式离心萃取器(ACCs)与电喷雾飞行时间质谱(ESI-TOF-MS)相结合，在线监测了回收过程中的钨萃取行为(宏观)和钨形态的转化路径(微观)，发现宏观萃取反应和微观离子形态转化同时发生并相互补充。伯胺N1923萃取钨在144 s内即可达到萃取平衡，萃取率高达98%以上，同时，酸钨比n(H)/n(W)是一个关键变量，当酸钨比n(H)/n(W)=2.4时，全流程钨回收率超过93%。最后，得到了基于钨形态监测的萃取机理，同时，减少原料液中W1含量，增加W10含量，可有效提高钨回收效率。     

氧化钨（WO3）薄膜光电催化性能的改善及应用

半导体WO₃具有较小的禁带宽度和良好的稳定性，对可见光具有较强的吸收，在光催化和光电催化领域具有广泛的用途。然而，单一WO₃薄膜仍然存在着光生电子-空穴复合率高、光电催化活性与能量转换效率偏低等问题。本文从WO₃薄膜光电催化性能的改善及应用两个方面对近年来的研究进行了综述。在WO₃薄膜光电催化性能的改善方面，分别从有序纳米结构的构建、离子掺杂与表面修饰进行总结。同时，也归纳总结了WO₃薄膜作为光电极在分解水制氢、光电催化还原CO₂和降解有机污染物等方面的应用，并提出了WO₃薄膜在光电催化过程中存在的问题，指出WO₃有序纳米异质结的构建是提高WO₃薄膜光电催化活性的有效方法。WO₃薄膜光电极的规模制备、廉价助催化剂的使用、光电极的稳定性与耐蚀性是其实际应用过程中需要解决的问题。     

化学气相沉积钨涂层的研究现状与进展

化学气相沉积钨涂层具有工艺简单、技术成熟度高、涂层综合质量优异等特点，广泛应用于国防、航天、核工业等领域。首先介绍了化学气相沉积钨涂层的原理和特点，重点讨论了化学气相沉积钨涂层的工艺及应用研究现状，包括化学气相沉积钨涂层微观组织控制工艺及在耐辐射、耐磨耐蚀和高温防护领域的应用，同时对新型化学气相沉积钨涂层技术的发展进行了展望。一是改善现有工艺存在的反应气源与反应产物毒性大等问题，满足绿色环保的发展要求；二是改善现有工艺存在的沉积温度高、沉积速率偏低等问题，实现在不同衬底表面的高效、高质量沉积；三是改善现有化学气相沉积钨涂层结构与功能单一等问题，满足构件对钨涂层高性能和多功能的需求。     

Pt-WC/Mnt三元纳米复合材料的制备及其电催化性能

以剥离后的蒙脱石(Mnt)片层为载体、六氯化钨(WCl6)为钨源,通过浸渍负载及原位还原碳化获得了碳化钨(WC)与蒙脱石(Mnt)纳米复合材料,然后将氯铂酸(H2PtCl6)通过浸渍负载于复合材料上,并在氢气(H2)中还原得到Pt-WC/Mnt三元纳米复合催化材料。采用X射线粉末衍射和透射电子显微镜对三元纳米复合催化材料的物相、形貌和结构进行表征,采用三电极体系和循环伏安法测试了样品的电催化性能。结果表明:样品物相主要为WO3和WC,蒙脱石片层结构明显,铂(Pt)纳米粒子均匀分布于WC/Mnt复合材料的外表面。Pt-WC/Mnt三元纳米复合材料对甲醇电催化氧化具有较高的催化活性,并且在酸碱体系中均具有良好的稳定性。     

核聚变堆用钨表面超精密抛光的研究现状与趋势

钨作为未来核聚变堆中最有前景的面向等离子体材料,在反应堆工况下将承受高能粒子的辐照冲击。表面质量的好坏会直接影响材料的氢/氦滞留行为和辐照损伤程度,进而影响聚变堆的安全性和可靠性。现阶段,针对钨的抗辐照改性研究主要着眼于材料的成分、结构和组织设计,关于机械加工对材料表面抗辐照改性的研究甚少。文章聚焦前沿科学问题,从机械加工角度分析核材料领域科学问题,结合国内外相关研究成果及核聚变堆用钨(PFM-W)的机械加工现状,阐述了PFM-W表面超精密抛光的必要性。通过对比不同抛光方法,提出了磁流变抛光和力流变抛光是较为适合PFM-W表面超精密加工的观点,并对未来PFM-W表面超精密抛光研究趋势进行了分析,重点在抛光方法的探索以及抛光后材料表面质量对抗辐照性能影响的研究。     

扩散时间对W在TiAl合金中扩散行为的影响

通过光学显微镜、扫描电镜和硬度测试等分析手段研究了在1250 ℃下扩散保温不同时间对W元素在TiAl合金中扩散行为的影响。结果表明:试样在1250 ℃下进行扩散不同时间后,渗层界面处连接良好,可观察到明显的冶金结合。扩散层厚度随扩散时间的延长而增加,扩散4 h后可得到约15 μm厚的渗层,扩散24 h后可得到约45 μm厚的渗层,此外较长的扩散时间(24 h)可显著改善界面处的裂纹和气孔等缺陷。W在TiAl合金中的扩散机制主要为置换和空位扩散,且W和Ti的原子半径和热膨胀系数等存在差异,使得晶格畸变的出现并进一步阻碍了W元素的扩散。显微硬度试验结果表明W在TiAl合金中进行扩散,可以增强TiAl合金的硬度,且硬度值随W含量的增大而增大。