粉煤灰空心微珠的制备及其对甲基紫的吸附研究

利用喷雾干燥法将粉煤灰制成微珠,主要探究了微珠处理温度、用量、吸附时间和甲基紫浓度对吸附性能的影响.研究表明,粉煤灰微珠为多孔结构,煅烧前后均具有完整的球形结构,其表面存在不规则的块状小颗粒,呈不规则分布.微珠对甲基紫的吸附量随着煅烧温度(800～ 1000℃)的升高而降低,经800℃煅烧后的微珠对甲基紫的吸附量和去除率分别为24.09 mg·g-1和96.4％;微珠对废水中甲基紫的吸附量随着微珠用量的增加和甲基紫初始浓度的增加而增大,吸附过程符合伪二级动力学模型.     

微波水热剥离制备高结晶六方氮化硼纳米片

简单高效的制备高结晶度的六方氮化硼(h-BN)纳米片一直是一个挑战性的课题。本文提出了一种采用微波水热剥离制备高结晶度的h-BN纳米片的方法。通过XRD、SEM、TEM、AFM和拉曼等表征手段证明了该方法的有效性,并表征了剥离制备纳米片的特性。借助于表征分析结果,提出了微波水热剥离制备氮化硼纳米片的机制,为应用于制备其他的二维材料奠定了基础。     

内凝胶工艺结合碳热氮化法制备ZrN纳米粉体

采用内凝胶工艺制得无定形的氧化锆凝胶与炭黑均匀混合的前驱体粉末,获得的前驱体在氮气条件下进行碳热氮化处理后得到氮化锆(ZrN)纳米粉体。结合热重/差式扫描量热分析(TGA/DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段,对内凝胶前驱体的热处理行为、所得产物的物相组成、微观形貌及显微结构等进行了表征。研究结果表明,氮化温度的升高有利于氮化程度的提高,1400℃氮化温度下可得到纯相纳米ZrN粉体;此外,碳的引入在热处理过程中起到了必要的还原作用,且碳的加入量需要适当,C/Zr摩尔比接近2是获得纯相ZrN粉体产物较为合适的条件。     

电流驰豫法测试氧化镧掺杂的氧化铈中氧离子迁移

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP)合成了Ce0.65La0.35O1.825(LDC)粉末,在1400℃下烧结10 h得到陶瓷试样,用XRD和SEM表征了样品的物相和表面形貌。用直流电场测试了试样在不同温度下的电流驰豫现象,并计算了不同温度下试样中迁移氧离子数目和材料直流电导率。结果表明,在固态电解质材料中突然施加强电场,可迁移离子基本都发生了位置偏移,但极少部分可以产生长程迁移。随着温度的升高,样品中发生迁移的氧离子数目增加,但都远小于氧空位总量。迁移氧离子数目与温度之间满足阿累尼乌斯公式,其迁移活化能为0.83 eV。     

基于SnO2中空纳米球的低温氢气传感器的研究

采用水热法一步合成SnO2纳米材料,采用XRD、SEM、TEM和氮吸附-脱附对材料的结构和形貌进行表征。表征结果表明所制备SnO2纳米材料是由直径150~200 nm的中空纳米球组成,且具有较大比表面积(82.6 m2/g)。采用丝网印刷技术将SnO2气敏浆料涂覆到叉指电极上,制成厚膜型气体传感器器件,研究其对氢气的气敏性能。结果表明SnO2中空纳米球在较低温度(200℃)下对5~200μl/L氢气具有较高的响应值及较快的响应速度,这归因于所制备的SnO2材料的中空结构和较大比表面积,利于氢气气体的吸附与扩散。     

MnO_2制备尖晶石LiMn_2O_4及其电化学性能研究

前驱体Mn O_2的性质对产物锰酸锂性能影响显著。采用液相沉淀法制备不同性质birnessite型层状Mn O_2,研究发现,以中性条件制得的Mn O_2为前驱体,最终产物中存在Mn O_2杂相且无表面碳包覆,而以酸性条件制得的Mn O_2为前驱体可以得到碳包覆的纯相尖晶石Li Mn_2O_4。后者在0.2 C的充放电倍率下,首次放电比容量为129.7 m Ah/g,远高于前者的58.5 m Ah/g;在30 C的大倍率下,容量高达117.8 m Ah/g,经1500次循环后容量保持率约为92%。因此,将液相沉淀法条件优化为酸性得到的Li Mn_2O_4产物表现出优异的大倍率性能和循环稳定性,具有市场应用前景。     

Ce掺杂的TiO_2电容-压敏材料结构和电性能研究

通过对样品压敏性能、介电性能的测定和晶体结构、表面形貌分析,研究了CeO2对TiO2电容-压敏电阻器的影响。研究发现CeO2对TiO2电容-压敏电阻的性能有显著的影响。在1350℃烧结条件下,0.4%摩尔分数CeO2的样品表现出优良的综合电性能,其压敏电压为15.84V/mm,非线性系数α为4.62,并具有很高的表观介电常数(εr=158600),较低的介电损耗(tgδ=0.32),是一种较有潜力的新型电容-压敏电阻器。     

碳纤维添加量对MgO-ZrO_2陶瓷抗热震性能和烧结性能的影响

以纳米MgO粉和ZrO_2纤维为原料,以短切碳纤维为添加剂,采用无压烧结工艺制备碳纤维增强MgO-ZrO_2陶瓷,研究了碳纤维添加量对陶瓷烧结性能、物相组成、抗热震性能和显微结构的影响.结果表明:随碳纤维添加量的增加,陶瓷的相对密度和线收缩率降低,显气孔率增大,碳纤维的添加不利于MgO-ZrO_2陶瓷的烧结;抗弯强度随碳纤维添加量的增加先增大后减小,当碳纤维的体积分数为20%时,陶瓷的抗弯强度最大,为287.15 MPa;碳纤维的添加能提高MgO-ZrO_2陶瓷的抗热震性能,当碳纤维体积分数为15%时,陶瓷的抗热震性能最佳.     

喷墨打印头陶瓷喷孔的皮秒激光加工研究

喷墨打印头的喷孔直径一般为几十微米,材料一般是有机薄膜、不锈钢薄片等。针对有机膜等作为喷嘴板材料的缺陷,采用氧化锆陶瓷代替,以提高耐磨能力和耐腐蚀性。采用皮秒激光打孔方法,可在多种材料上加工出直径几十微米的小孔,包括聚酰亚胺（厚度50μm）、氧化锆陶瓷（厚度120μm）和铜片（厚度70μm）。通过控制不同的参数变化,可制备出孔径约20μm、孔间距为140μm的喷孔阵列。对比不同参数下喷孔尺寸和微观形貌发现,较高功率密度、较低单点停留时间有助于得到圆孔,减少重铸层。     

固体氧化物电池氧离子电解质研究进展

固体氧化物电池(SOCs)作为一种绿色、高效的全固态能量转换装置,既能在燃料电池模式下将氢、碳、烃、醇等燃料的化学能转化为电能,又能在电解池模式下分解水制氢,在缓解全球能源危机、实现碳中和等方面具有重要意义。然而,SOCs常用的Y₂O₃稳定的ZrO₂(YSZ)电解质材料在1 000 ℃以上才具有较高的离子电导率,但过高的工作温度会提高运行成本,限制材料选择,并降低系统稳定性。因此,降低工作温度一直是SOCs发展的核心问题之一,开发高电导率电解质材料和降低电解质膜厚度是实现SOCs中低温化应用的主要路径。本文从材料开发和薄膜制造两方面对中低温SOCs各类氧离子电解质的研究进展进行梳理,针对ZrO₂、CeO₂、Bi₂O₃及LaGaO₃基固体电解质,系统阐述了异价离子掺杂对提升氧离子电导率和稳定相结构的作用机制,介绍了电解质薄膜的制备技术和导电性能,为发展高性能固体氧化物电池电解质材料提供参考依据。