用于光催化的金属氧化物多孔材料的研究进展

金属氧化物材料的多孔化制备受到越来越多的关注,由于其大的比表面积、较多的活性位点、便于物质传输的双连续结构等特点,在环境保护、能源、精细化工等各个领域得到广泛的应用。本文综述了几种多孔金属氧化物材料(二氧化钛、铋系半导体、氧化锌、氧化亚铜等)在光催化领域的最新研究进展,分析了多孔氧化物的制备工艺、生长机理、光催化性能,最后对多孔氧化物材料的制备、改性及光催化性能进行了总结,并对未来的发展方向进行了展望。     

Heating a Metal Target Subjected to Pulsed Laser Radiation

Results are given of the investigation of the mechanisms of energy transfer to a target in different modes of a microsecond pulse of laser radiation acting a metal target in standard-density air.     

高性能金属氧化物基气敏材料研究及应用

金属氧化物基气敏材料是新型气体传感器的核心组成部分,近年来发展迅速。围绕金属氧化物基气敏材料的作用机理、特征参数、性能强化及工业应用进行了阐述和展望。重点分析了金属掺杂、结构薄膜化以及多元复合技术在强化金属氧化物基气敏材料性能方面的研究。在此基础上,对今后的研究方向和趋势作了展望。     

氧化物热电材料研究进展

介绍了氧化物热电材料的应用前景,重点讨论了以NaCo2O4为代表的氧化物热电材料的基本结构、性能特征与研究进展;评述了NaCo2O4材料Na住、Co位掺杂研究和NaCo2O4材料研究中存在的问题;并介绍了几种其它氧化物热电材料的研究情况.     

海泡石基金属氧化物复合材料的合成及其光催化性能研究进展

海泡石比表面积大、孔隙率高,且表面具有一定量的硅羟基基团,这可为其负载金属氧化物如TiO2、ZnO、Fe2O3等提供更多的活性位点,因而它可以作为一种有效载体来制备具有较好吸附性和催化性的复合材料.主要介绍了海泡石基金属氧化物复合材料的不同制备方法,如溶胶-凝胶法、沉淀法、浸渍法;概述了其在提高比表面积、孔容积以及吸附性能等方面具有的优势;并综述了其在液相和气相光催化领域中的应用;介绍了其光催化性能的影响因素及最佳降解效果;最后对其作为生态环境材料的应用进行了前景展望.     

Preparations,Characteristics and Applications of the Functional Liquid Metal Materials

As new generation functional materials, the recently emerging low‐melting liquid metals have displayed many unconventional properties superior to traditional materials. Various methods, such as alloying, oxidizing, adding metals, or non‐metallic materials and so on, have been developed to prepare desirable functional materials based on the gallium or more other metals. These methods could not only change the form of the materials, but also endow the original liquid metals with rather diversified performances, which have further expanded the application range of the low‐melting liquid metals to meet various needs. This article aims to review and summarize on the fabrication methods, characteristics, and applications of the functional liquid metal materials. Furthermore, the future outlook in this field, including challenges, routes, and related efforts, has also been illustrated and interpreted.

     

Thermomechanical Interaction in Metal Films during Ultrashort Laser Heating

An ultrafast thermoelasticity based on a hyperbolic two-step heat conduction model with electron-phonon interaction is applied to investigate the thermomechanical response of five immense homogeneous, isotropic gold films (20 nm, 100 nm, 200 nm, 500 nm, and 2 μm) impacted under femtosecond laser pulses by using finite element method (FEM). Finite element governing equations are established and solved in the time domain directly. The results, including electron temperature, lattice temperature, displacements, stresses, and strains, are presented graphically. The effect of thickness of thin films is studied; in addition, characteristics of stress evolution and displacement development in thin films are obtained. Finally, the influence of hot-electron blast force and thermal-mechanical coupling term are studied.     

Laser-Induced Silicon Oxide for Anode-Free Lithium Metal Batteries

The development of a rechargeable Li metal anode (LMA) is an important milestone for improved battery technology. Practical issues hindering LMAs are the formation of Li dendrites and inactive Li during plating and stripping processes, which can cause short circuits, thermal runaway, and low coulombic efficiency (CE). Here, the use of a laser-induced silicon oxide (LI-SiO_x) layer derived from a commercial adhesive tape to improve the reversibility of Li metal batteries (LMBs) is studied. The silicone-based adhesive of the tape is converted by a commercial infrared laser into a homogeneous porous SiO_x layer deposited directly over the current collector. The coating results in superior performance by suppressing the formation of Li dendrites and inactive Li and presenting higher average CE of 99.3% (2.0 mAh cm⁻² at 2.0 mA cm⁻²) compared to bare electrodes. The thickness and morphology of the deposited Li is investigated, revealing a different mechanism of Li deposition on coated electrodes. The laser coating affords a method that is fast and avoids the use of toxic organic solvents and extensive drying times. The improved performance with the SiO_x coating is demonstrated in LMB with a zero-excess (“anode-free”) configuration where a 100% improved performance is verified.     

金属氧化物半导体薄膜气敏机理研究进展

气体传感器的核心介质为气敏薄膜,而薄膜本身的特性有关键的影响,主要体现在薄膜微观结构如晶粒尺寸、膜厚、空隙率和有效表面积等方面。溶胶-凝胶法由于有方法简单及成膜温度低等优点,得到了广泛研究与应用。本文综述了溶胶-凝胶法制备的金属氧化物薄膜微纳结构与气敏机理进来的研究进展,结果表明最佳的晶粒尺寸约为10nm,最佳膜厚约为110 nm。在晶粒尺寸控制方面,通过控制煅烧温度与时间及在溶胶-凝胶过程中加入不同的添加剂,可有效优化晶粒尺寸提高灵敏度。最后,从能带结构角度总结了气敏传感器的电学特性及荷电传输机理,讨论了热电子发射理论和电子隧穿理论起主导作用时的薄膜微纳结构。     

激光快速成形技术的发展及其在功能梯度材料制备上的应用

激光快速成形技术集计算机辅助设计、高功率激光熔覆、快速成形于一体,通过激光熔化同步输送的金属或陶瓷粉末,在基板上逐层熔化堆积而形成致密的材料或零件.其离散/堆积的成形特点使得该技术在材料及零件制备上具有很大的柔性,通过精确控制2种或多种材料粉末的输送和相应的工艺可以实现材料组成、微观组织结构和性能的梯度分布及多种材料的集成.介绍了激光快速成形的原理、技术特点、系统组成,着重介绍了国内外采用该技术在制备功能梯度材料方面的研究开发情况,简要分析了利用激光快速成形技术制备功能梯度材料的发展前景.     

金属氧化物溶胶-凝胶法制备技术及其应用

具体介绍溶胶－凝胶方法应用在金属氧化物制备中的三大类：胶体溶胶－凝胶法、金属有机化合物聚合凝胶法和有机聚合玻璃胶法,并探讨了它们各自的适用范围。重点讨论铁电材料制备过程中的粉体团聚和膜裂纹扩展等有关问题。     

海泡石基金属氧化物复合材料的合成及其光催化性能研究进展

海泡石比表面积大、孔隙率高,且表面具有一定量的硅羟基基团,这可为其负载金属氧化物如TiO_2、ZnO、Fe_2O_3等提供更多的活性位点,因而它可以作为一种有效载体来制备具有较好吸附性和催化性的复合材料。主要介绍了海泡石基金属氧化物复合材料的不同制备方法,如溶胶-凝胶法、沉淀法、浸渍法;概述了其在提高比表面积、孔容积以及吸附性能等方面具有的优势;并综述了其在液相和气相光催化领域中的应用;介绍了其光催化性能的影响因素及最佳降解效果;最后对其作为生态环境材料的应用进行了前景展望。     

用PECVD工艺制备功能装饰氧化硅薄膜的性能

用PECVD技术制备氧化硅薄膜,研究了生成样品的位置对薄膜成分、结构和性能的影响,探讨了制备兼具高透光性和耐刮擦性的功能装饰氧化硅薄膜的方法。结果表明,在阳极位置生成的薄膜具有Si(CH3)nO有机氧化硅结构,在380~780 nm波长范围内透光率高达90%~98%,但是薄膜的结构疏松,硬度仅为2 GPa。提高制备温度可使薄膜硬度提高至6 GPa,但是透光率略有降低;在阴极位置生成的薄膜具有无机氧化硅复合非晶碳结构,薄膜结构致密,硬度可达15 GPa,但是在380~780 nm波长范围内透光性差;增加O2反应气体可促使碳与氧反应生成二氧化碳,非晶碳结构消失,薄膜透光率提高到99%,但是硬度降低到9 GPa。     

激光表面处理对金属基复合材料耐蚀性能的影响

综述了国内外有关激光表面处理改善金属基复合材料耐蚀性的研究现状,从激光表面熔凝、表面合金化以及表面熔覆等几个方面论述了激光表面处理对金属基复合材料耐蚀行为的影响规律和特点,并讨论了激光参数对金属基复合材料表面处理的影响.研究结果表明,激光表面熔凝可能导致某些金属间化合物和部分增强体分解,减少在复合材料组织中形成原电池从而加速材料腐蚀的机会;激光表面合金化是用激光将涂覆在复合材料表面少量的合金元素熔化,在快冷后形成不同于基体的耐蚀性较高的合金化表面层;激光表面熔覆则是在基体表面形成一层较厚的涂覆合金层,表面的合金层将基体与腐蚀介质隔绝开,从而提高材料的耐蚀性.利用激光表面处理改善金属基复合材料的耐蚀性是一种较为有效的方法.     

脉冲激光制膜新技术及其在功能薄膜研究中的应用

脉冲激光制膜是近年来发展的富有希望的制膜新技术。本文简要介绍了脉冲激光制膜技术的原理、特点和优势以及在功能薄膜研究中的应用。