二氧化锰微纳米球和微米棒的制备工艺优化及性能

采用一种简便、快速和低温的水热法制备了超级电容器用MnO₂微纳米球和微米棒粉体颗粒,并用正交试验和单因素实验对其制备工艺进行了优化。通过X射线衍射、扫描电镜和电化学测试,研究了所得材料的晶体结构、表面形貌和超电容性能.最佳合成工艺条件为:反应温度150℃,KMnO₄/MnCl₂摩尔比2.5:1.0,反应时间3h,填充率40%。该工艺下所制的样品为α-MnO₂,且呈现出空心、表面多孔的微纳米球和微米棒形貌.微纳米球的直径约为0.2-0.8μm,微米棒的直径约为30nm、长约为5μm.在此条件下,所得样品在100、150、200、250和300mA·g^-1电流密度下,第5次的放电比电容分别为255、170、133、105和88F·g^-1,其等效串联电阻和电荷转移电阻分别为0.37和0.40Ω.     

溶液燃烧法制备Mn_3O_4/碳纸三维纳米多孔复合电极及其在超级电容器中的应用

采用硝酸锰(Mn(NO3)2)、甘氨酸(NH2CH2COOH)为原料,利用溶液燃烧法将锰氧化物通过一步反应直接包覆在碳纸表面,获得三维且具有纳米多孔结构的四氧化三锰/碳复合电极材料。利用扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)对该材料的表面形貌、结构和物相进行分析表征。采用Princeton电化学工作站和Arbin超电容测试系统对材料的电化学性能进行测试。结果表明:通过调整反应物Mn(NO3)2与NH2CH2COOH的比例,可获得不同包覆形貌的锰/碳复合材料。Mn(NO3)2与NH2CH2COOH的物质的量比n(Mn(NO3)2)/n(NH2CH2COOH)为1时,得到锰氧化物连续包覆的三维纳米多孔复合电极材料。所制备的电极材料的电化学性能优良,在0.5 A/g的电流密度下,比容量达到201 F/g。在5 A/g的电流密度下循环1 000次后,仍保持94%的初始容量。     

α-MnO2的机械化学法合成及其电容性质

以高锰酸钾与乙酸锰为原料,采用机械化学法制备MnO2.利用SEM、BET、XRD、交流阻抗法、循环伏安以及恒电流充放电对电极材料结构与性能表征,对充放电曲线求斜率分析.结果表明产物为弱结晶型α-MnO2,其比表面积为385.5 m2,平均孔径为3.4 nm.α-MnO2电化学电容器表现出法拉第电容与双电层电容的双重特征;随着循环次数增加,Mn3O4生成,交换电流密度从177 mA/g减少到69.8 mA/g,微分电容从2.40×10-1 F减少到1.91×10-3 F;电极过程主要受电极电位状态变量影响;电极最大比容量达到416 F/g,经过近500次循环后,比容量为220 F/g.     

石墨烯/二氧化锰复合材料的制备及其电化学性能

通过水热法在160℃条件下成功制备了手风琴状石墨烯/MnO₂复合材料.通过场发射扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、X射线能量色散谱、BET法以及拉曼光谱对材料进行表征.结果表明,手风琴状二氧化锰与层状石墨烯之间具有十分高效的贴合,这种创新性设计有效地利用了石墨烯的高电导率、大比表面积以及二氧化锰的优秀赝电容行为.电化学测试结果给出在0.2 A·g^-1时,样品的比电容高达138 F·g^-1,数倍增强于单独的二氧化锰或石墨烯样品.     

可控合成纳米MnO2及电化学性能研究

以高锰酸钾和硫酸锰为原料,采用水热法在相同的反应体系中分别合成了α-MnO2纳米棒和β—MnO2纳米柱,采用XRD,SEM,TEM和BET等分析手段对样品形貌和结构进行表征。结果表明：在MnSO4和KMnO4物质摩尔比为3：2的中性水热反应体系中,反应温度是影响产物形貌和晶型的重要因素。当反应温度在120℃,反应24h时,所得产物为α—MnO2纳米棒和纳米颗粒混合物。当反应温度在150℃,反应24h时,所得产物为β-MnO2纳米柱。BET结果显示,两者的比表面积达118．7m^2／g和84．3m^2／g。采用循环伏安、恒流充放电等方法对产物的电化学性能进行表征。结果表明：α—MnO2的电化学性能明显好于β-MnO2,在-0．2～0．8V的电压范围内,以2．5mA的电流充放电时,α-MnO2的最大比电容是133．2F／g,经过100次循环后容量仍保持在90％以上。     

MnO2/AC复合材料的机械化学法制备及其电容性能

采用机械化学法制备MnO2以及MnO2/AC复合电极材料.用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）研究了所合成材料的晶型与形貌;用循环伏安、交流阻抗和恒流充放电对电极在6 mol/LKOH电解液中的电容性能进行了测试.结果发现,加入活性炭后,MnO2超级电容器放电电压从1.2 V提高到1.8 V;电极比容量达到了312 F/g,经过300次循环后为260 F/g.     

去合金化制备纳米多孔NiCo_2O_4及其超电容性能

采用快速凝固与去合金化相结合的方法制备纳米多孔Ni-Co合金,退火后获得纳米多孔NiCo_2O_4材料,用XRD,SEM和TEM分析多孔NiCo_2O_4的相组成和微观结构,并通过循环伏安、恒电流充放电等方法测试多孔NiCo_2O_4电极的电化学性能。结果表明:前驱体Ni1.7Co3.3Al95合金经去合金化和退火后,可获得由10~15 nm厚的纳米片状骨架与孔径30~80 nm的孔隙共同构成的三维纳米多孔NiCo_2O_4。特殊的三维双连续结构使NiCo_2O_4电极表现出良好的超电容性能,在1 A/g的电流密度下,其比电容达755 F/g;当电流密度增加到20 A/g时,其比容保持率达76.6%,且在4 A/g的电流密度下经1000次循环充放电后,比容保持率达93.9%。     

V2O5/MXene纳米复合材料制备及储能性能

利用氢氟酸（HF）刻蚀MAX（Ti₃AlC₂）相获得一种新型二维层状材料MXene（Ti₃C₂T_x）,利用液相插层法扩大MXene材料层间距,然后在MXene表面分别负载纳米片状（NSV）和纳米带状（NBV）的五氧化二钒（V₂O₅）。利用X射线衍射（XRD）、比表面积测试分析（BET）和高分辨场发射扫描电镜（FESEM）等手段对复合材料进行了结构表征。结果表明:MXene层间距增加;且两种形貌的五氧化二钒均匀的负载在MXene表面。这两种纳米复合材料的比表面积比MXene高,意味着它们可以为电化学反应提供更多的活性位点。利用多种电化学技术对V₂O₅,MXene和不同V₂O₅/MXene纳米复合材料在1.0 mol·L?1 Na₂SO₄和1.0 mol·L?1 LiNO₃电解液中进行了电化学性能测试。结果表明:当电流密度为1 A·g?1时,在1.0 mol·L?1 Na₂SO₄电解液中MXene,V₂O₅,NSV/MXene和NBV/MXene的比电容分别为8.1,15.7,96.8和88.5 F·g?1;在1.0 mol·L?1 LiNO₃电解液中NSV/MXene和NBV/MXene的比电容分别为64.6,46.7,180.0和114.0 F·g?1。表明所制备的NSV/MXene纳米复合材料是一种有研究和开发潜力的超级电容器电极材料。      

Gd2O3低维纳米结构的形貌可控合成研究

研究了Gd2O3低维纳米结构的形貌可控的合成方法。通过不同的水热条件,得到不同形貌的碱式碳酸钆,再经过热处理,制备不同形貌的Gd2O3纳米材料。在反应条件简单的基础上,在不同水热温度下分别得到了分散性良好的纳米球和尺寸均一的纳米棒,并对产品进行XRD、SEM和TEM表征。还对温度、溶剂以及尿素的浓度等条件对Gd2O3形貌的影响及其形成机理进行了探讨。     

溶液燃烧法制备Mo–La2O3纳米粉体及烧结性能的研究

利用溶液燃烧法制备氧化镧（La₂O₃）掺杂Mo粉前驱体,对前驱体粉末还原、烧结,研究La₂O₃掺杂量（质量分数）对Mo–La₂O₃合金性能的影响。结果表明,前驱体粉末在700 ℃下氢气气氛中还原,得到平均晶粒尺寸在100～220 nm的La₂O₃掺杂Mo粉。Mo–La₂O₃粉末经过1600 ℃放电等离子烧结后相对密度达95%以上,但随着La₂O₃掺杂量的提升,其相对密度逐渐降低。随着La₂O₃掺杂量的增加（质量分数在0～1.0%范围内）,显微硬度先上升后下降。在La₂O₃掺杂量为0.7%时,Mo晶粒尺寸为500 nm左右,材料显微硬度最高,达到了HV_0.2 564。     

纳米La_2O_3/聚苯胺复合涂层在HCl溶液中的腐蚀行为

将纳米La_2O_3/聚苯胺复合物填加在环氧树脂防腐涂料中,涂在光亮的低碳钢试样上;将涂层试样浸泡在1 mol/L HCl溶液中,测试其极化曲线和交流阻抗。实验结果表明,试样在HCl溶液中浸泡时,极化电阻和涂层电阻均随浸泡时间的延长而逐渐降低。当La_2O_3∶An=25∶1时,涂层的极化电阻和涂层电阻最大,电容值最小且变化不大,腐蚀电流密度最小;涂层的屏蔽性能、耐渗透性能和对金属试样的防护性能最好。     

聚苯胺/纳米La2O3/环氧树脂复合涂层在NaCl溶液中的腐蚀行为

将聚苯胺/纳米La2O3复合粒子作为填料制成环氧树脂防腐涂料,涂于经处理过的低碳钢试样上;将该试样浸泡在3.5%NaCl溶液中,测试交流阻抗和极化曲线。实验结果表明:随苯胺与氧化镧比例由0∶5、1∶50、1∶25到1∶10变化,涂层防腐蚀性能逐渐增强,比例为1∶25时最强;涂层表面电荷与金属表面电荷交换由易到难、再到容易转变;苯胺与氧化镧比例为1∶25时,涂层的微孔电阻Rp最大,屏蔽性能最好,电容值最小,耐渗透性能最好。     

纳米氧化铈在醇水混合溶液中的分散行为

通过沉降实验结合分光光度计、透射电镜等手段,考察了纳米氧化铈在不同比例醇水混合溶液(包括无水乙醇和纯水)中的超声分散性和悬浮稳定性;同时,测量了其在不同比例醇水混合溶液中的Zeta电位,并初步探讨了其分散机制。研究表明,随着醇水混合溶液中乙醇含量的减小,纳米氧化铈的超声分散性和悬浮稳定性均呈现出先升后降的规律;当乙醇含量为40%(体积分数)时,纳米氧化铈的超声分散性和悬浮稳定性均达到最好,其分散率为52.7%,且静置10天后的沉降率也仅为20.2%;此外,在该体系中纳米氧化铈保持其初始粒径的能力较强。纳米氧化铈在醇水混合溶液中的分散不遵守双电层理论,而与分散介质对颗粒的溶剂化作用有关。     

316L不锈钢在含氯高温醋酸溶液中的自钝化行为

研究了316L不锈钢在85℃,含0.2% KCl的60%醋酸溶液中的自钝化行为.通过测试试样的恒电流阴极极化曲线,以及恒电流阴极极化后开路电位随时间的变化曲线,提出了316L不锈钢钝化膜的结构模型.该模型认为316L不锈钢钝化膜由三层构成:最外层主要是由Fe的氧化物以及少量Cr的氧化物组成;第二层主要是Cr的氧化物,含有少量Fe,Mo和Ni的氧化物;最底层主要是Mo,Ni的氧化物和少量的Fe原子.研究发现:316L不锈钢在实验醋酸溶液中,经10mA阴极电流极化15min后钝化膜生长参数γ最大,而经0.45mA阴极电流极化30min后钝化膜生长参数γ最小;316L不锈钢在实验醋酸溶液中,经10mA阴极电流极化30min后,自钝化电位最小,而经1mA阴极电流极化15min后,自钝化电位最大.钝化膜结构模型能很好地解释316L不锈钢在实验醋酸溶液中的上述电化学行为.     

API P105油管钢在含CO2溶液中的电化学腐蚀行为

用电化学阻抗谱(EIS)和极化测量,研究了在含CO₂的溶液中NaCl含量对API P105钢的电化学腐蚀行为的影响.结果表明,随着NaCl含量的增大,P105钢的腐蚀电位正移,抑制了腐蚀过程的阴阳极反应,降低了P105钢的腐蚀速率.分析表明,Cl^-在APIP105钢表面的吸附为Temkin等温吸附.     

00Cr13Ni5Mo2中D类夹杂物在酸化环境中的腐蚀行为研究

对商用的00Cr13Ni5Mo2超级13Cr材料中的D类夹杂物进行能谱分析,并对不同尺寸的D类夹杂物在HCl+HF+HAc强腐蚀性介质中的腐蚀行为进行了过程跟踪。研究结果表明,在00Cr13Ni5Mo2中出现的D类夹杂物属于复合型的钙铝氧化物类夹杂,大颗粒的夹杂物尺寸宽度达到80μm,小颗粒的为21μm,且大颗粒夹杂物的边缘有裂纹。D类夹杂物出现的位置成为酸化腐蚀过程中形成点蚀的原位,且在腐蚀的过程中大型夹杂物点蚀坑向纵深和横向两个方向发展,对材料的抗腐蚀性能产生非常不利的影响。而尺寸较小的夹杂物在腐蚀过程中形成的点蚀坑的深度也较浅,深宽比较小,危害性较小。从而确定了D类夹杂物可接受的等级为2级。     

CaSO4-WO3体系在H2SO4溶液中的溶解行为研究

采用酸式硫酸盐与钨矿焙烧的方式,可将钨矿中砷转变为易挥发的砷化物并由碱液吸收,从源头上改变砷在钨冶炼系统中易分散的走向,大大减少钨冶炼中含砷危废渣的形成;同时,钨矿经焙烧转变为MnSO₄、Fe₂(SO₄)₃+WO₃或CaSO₄+WO₃产物,下一步则需将焙烧产物中钨与杂质进行有效分离,以得到较纯的钨化合物。通常,采用廉价的硫酸即可有效溶解MnSO₄、Fe₂(SO₄)₃,但其是否同样可溶解CaSO₄和WO₃不得而知。基于此,本文系统地研究了CaSO₄-WO₃体系在硫酸中的溶解行为。结果表明：在硫酸体系中,CaSO₄溶解度显著大于WO₃溶解度,二者溶解度差异随硫酸浓度变化较小,随温度变化较大;控制一定的酸度和温度可实现CaS...     

纳米晶Cu-Co合金在不同浓度H2SO4溶液中耐蚀性能研究

为探究纳米晶Cu-Co合金在H₂SO₄溶液中的腐蚀机理以及纳米化对其耐蚀性能的影响机制,采用电化学方法通过测定Cu-50Co纳米晶和粗晶块体合金在不同浓度H₂SO₄溶液中的极化曲线、活化能曲线和电化学阻抗谱,研究了2种Cu-50Co合金的耐蚀性能以及纳米化对其耐蚀性能的影响。结果发现：溶液浓度升高,2种Cu-50Co合金的腐蚀电流密度均变大;溶液浓度相同,晶粒尺寸降低,Cu-50Co合金的腐蚀电流密度变小。2种Cu-50Co合金均能产生钝化,溶液浓度升高,维钝电流密度均变小;溶液浓度相同,Cu-50Co纳米晶合金的维钝电流密度比相应的粗晶合金小。2种Cu-50Co合金的电化学阻抗谱均由单一容抗弧构成,溶液浓度升高,电化学反应电阻和活化能均降低;溶液浓度相同,Cu-50Co纳米晶合金的电化学反应电阻和活化能比相应的粗晶合金大。这些都说明,2种Cu-50Co合金的腐蚀速率均随H₂SO₄溶液浓度的升高而变大,其耐蚀性能下降;Cu-50Co合金纳米化后,其腐蚀速率...     

高含量B_4C铝基复合材料在H_2SO_4溶液中的腐蚀行为

通过电化学分析与测试,研究B4C体积分数分别为20%、30%、40%的B4C/Al基复合材料及其基体合金(6061铝合金)在不同浓度及不同温度的硫酸溶液中的腐蚀行为。由动态极化曲线和阻抗谱得到相应的电化学参数,并利用阻抗分析软件对该复合材料和基体合金腐蚀过程的等效电路进行模拟,分析腐蚀机理,通过Arrhenius方程计算腐蚀过程中B4C/Al基复合材料与6061铝合金的反应活化能,并分析两者的焓变与熵变,对腐蚀前后2种材料界面的微观结构进行观察。结果表明:B4C/Al基复合材料在硫酸溶液中的腐蚀速率随B4C颗粒含量增加而增大,基体铝合金在硫酸中的耐腐蚀性能高于B4C/Al基复合材料。B4C/Al基复合材料和基体铝合金在硫酸中的腐蚀速率都随硫酸溶液浓度增加而增大;当溶液温度升高时,二者的腐蚀速率都快速增加。B4C/Al基复合材料和Al基体合金在硫酸溶液中的腐蚀都表现为明显的点蚀。铝基体材料在硫酸溶液中的反应活化能大于B4C/Al基复合材料,计算所得活化焓与活化熵的值均表明复合材料的腐蚀反应比基体合金更容易进行,因而遭受腐蚀更严重。     

导电辊用铁基非晶及纳米晶涂层在NaOH,H2SO4 和NaCl溶液中的腐蚀行为研究

采用FeCrMnMoWBCSi的母合金,通过铜模吸铸法,气雾化方法制备非晶合金粉末,然后用超音速火焰喷涂制作涂层;分别采用不同温度320 ℃、480 ℃与650 ℃在箱式电阻炉内对3组试样进行退火处理制备纳米晶涂层,非晶和纳米晶双物相涂层;SEM电镜观察非晶合金粉末尺寸及形状;经X射线衍射和电化学测试非晶及纳米晶涂层等手段,考察了铁基非晶及纳米晶涂层在NaOH,H₂SO₄和NaCl溶液中的电化学腐蚀行为.结果表明:导电辊采用铁基HVOF喷涂作为外保护层时,在NaOH碱液采用经非晶退火后的纳米晶为佳,在H₂SO₄和NaCl溶液中使用时,外保护层可为纳米晶,或为非晶和纳米晶双物相状态皆可.