冰冻铸造法制备Al2O3多孔陶瓷

以冰为造孔模板,采用冰冻铸造法制备了Al2O3多孔陶瓷,借助扫描电镜(SEM)观察了孔结构,并研究了冷冻温度、浆体浓度、烧结温度等工艺对多孔陶瓷显微结构、气孔率和抗压强度的影响。结果表明,可获得层状孔结构的Al2O3陶瓷,且孔结构受冷冻温度和浆体浓度的影响较大。当最大气孔率为80%时,抗压强度为16.1MPa;当最小气孔率为32%时,抗压强度为17.4MPa。     

以玉米衣为模板生物遗态ZnO的制备及Pb2+吸附性能

以玉米衣为模板,利用生物模板法制备了生物遗态多孔ZnO。经过预处理的玉米衣在醋酸锌前驱体溶液中浸渍24h,烘干,800℃煅烧3h得到最终的产物。利用X射线衍射(X-ray)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其进行表征,并研究了对铅离子的吸附性能。结果表明:通过原位生长技术,结晶度良好的ZnO晶粒自组装形成表面多孔的类卷叶状生物遗态ZnO;生物遗态ZnO对铅离子有良好的吸附性能,吸附量为49.9mg/g,在120min可基本达到吸附平衡,吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线拟合结果较为符合Langmuir模型,且升温有利于吸附的进行。     

片状Al2O3增强建筑陶瓷板材的制备与性能研究

本研究采用片状Al₂O₃为二维增强体,实现了建筑陶瓷板材的力学强化。探究了片状Al₂O₃粒径与掺量对建筑陶瓷致密度、力学性能、物相组成与微观结构的影响规律,并阐释了片状Al₂O₃的强韧化机制。研究结果表明：随着片状Al₂O₃掺量的增加,建筑陶瓷的吸水率与显气孔率逐渐增加、致密度逐渐降低,但片状Al₂O₃粒径的减小有利于减弱其对建筑陶瓷致密化的抑制作用,使得片状Al₂O₃(粒径为5μm)的强韧化效果明显优于片状Al₂O₃(粒径为10μm);掺加5%(质量分数)片状Al₂O₃(5μm)制得的建筑陶瓷弯曲强度与断裂功可达(71.6±5.5) MPa和(296.2±45.3) J/m²,分别较空白试样(片状Al₂     

水热法制备仿生TiO2及其光催化性能研究

利用芋头茎作为生物模板,通过水热法制备得到具有特殊形态的纳米二氧化钛。通过考察钛酸四丁酯的浓度、油浴时间、油浴温度、煅烧温度、煅烧时间,以二氧化钛催化剂在664nm波长下,对亚甲基蓝的降解率作为指标。结果表明：钛酸四丁酯的最佳浓度0.33mol/L、油浴时间5h、油浴温度为150℃、煅烧温度400℃和煅烧时间5h条件下制备的仿生二氧化钛催化剂的催化性能较好,90min内降解率高达98.91%。     

胶晶模板法制备WO3多孔薄膜及其光催化特性

通过苯乙烯聚合制备了聚苯乙烯微球胶体,采用浸渍-提拉制备成为紧密堆积的PS球胶晶模板,微球之间的间隙采用溶胶-凝胶法制备的WO3溶胶填隙,最后通过煅烧得到有序规则排列的多孔WO3薄膜。通过XRD、SEM对WO3多孔薄膜的结构及形貌进行了表征,并评价了薄膜的光催化性能。结果表明,在450℃高温下煅烧PS模板,得到有序排列的多孔WO3薄膜,平均粒径为150nm,光催化效率最高。     

离心-凝胶注模成型制备梯度多孔Al2O3陶瓷

以造孔剂PMMA、纳米Al2O3颗粒为主要原料,利用离心-凝胶注模成型工艺制备梯度多孔Al2O3陶瓷,研究了pH值对Al2O3浆料粘度的影响,观察了Al2O3浆料的凝胶固化过程,分析了离心转速和离心时间对生坯密度梯度的影响,观察了烧结产物的显微组织并对其压缩强度进行测试。研究结果表明引发剂的含量对Al2O3浆料的凝胶固化过程影响不大。随着催化剂含量的增加,Al2O3浆料的起始凝胶固化时间缩短,整个凝胶固化反应过程缩短。随着离心转速的增加和离心时间的延长,试样顶部和底部的生坯密度加大,梯度分离现象变得明显。当离心转速为1000r/min,离心5min后,制备的梯度多孔Al2O3陶瓷顶部的孔隙度为52.1%,中间为38.4%,底部为15.7%,孔隙呈现连续的梯度变化,烧结产物的抗压强度为67.2MPa。     

基于三辊分散原料的3Y-ZrO2/Al2O3陶瓷的制备与表征

原料粉体的均匀分散是3Y-ZrO₂/Al₂O₃陶瓷制备的关键。在工程应用中三辊混合适合于超细陶瓷粉体高黏度浆料的分散,有利于降低分散介质用量,减少干燥时间。本工作以商用3Y-ZrO₂粉体(粒径80 nm)和粗细两种Al₂O₃粉体(粒径3μm和0.3μm)为原料,通过三辊混合、干压成型与烧结,制备3Y-ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷。通过XRD,SEM和万能试验机研究3Y-ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷的相组成、显微结构以及弯曲强度之间的关系。结果表明:在3Y-ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷中,除常见的Al₂O₃晶粒弥散相和ZrO₂连续相外,还存在最大尺寸5~10μm的Al₂O₃微聚集区。当添加粗Al₂O₃粉时,3Y-ZrO₂会发生从四方相到单斜相的转变。而当添加细Al₂O₃粉时,四方相的衍射峰向右偏移,同时没有检测到单斜相。对1600℃烧结的复相陶瓷样品,两种Al₂O₃粉的适量添加均有利于获得最大的弯曲强度。但对含有细Al₂O₃粉的样品,弯曲强度较粗Al₂O₃粉样品随Al₂O₃体积分数的增加更为平缓。     

多层陶瓷结构Al2O3-Fe2O3/3Y-TZP梯度复合陶瓷的制备及性能

为更好地实现口腔修复体的美学修复效果,采用掺杂不同含量Fe₂O₃（0.01wt%~0.09wt%）和Al₂O₃（0.1wt%）的3 mol% Y₂O₃稳定的ZrO₂（3Y-TZP）粉体为原料,经过铺粉、压制、烧结等工艺制得色度渐变的多层陶瓷结构Al₂O₃-Fe₂O₃/3Y-TZP梯度复合陶瓷。对该梯度复合陶瓷的色度分布、烧结性能和力学性能进行检测,同时研究了Fe₂O₃和Al₂O₃的掺杂对3Y-TZP陶瓷组织和性能的影响。结果表明,制得的Al₂O₃-Fe₂O₃/3Y-TZP梯度复合陶瓷色度由红黄向白色沿成分变化方向呈梯度变化,与天然牙齿色度分布规律一致;力学性能呈梯度变化并从无色端到有色端逐渐降低,但仍满足牙科使用需求（≥ 800 MPa）;在无色瓷层中掺杂微量Al₂O₃（0.1wt%）可以改善Al₂O₃-Fe₂O₃/3Y-TZP梯度复合陶瓷的烧结性能,避免在预烧结过程中发生开裂。微量Fe₂O₃和Al₂O₃的掺杂会促进其在烧结过程中的致密化及晶粒长大;微量Fe₂O₃（0.01wt%）和Al₂O₃（0.1wt%）的掺杂有助于提高3Y-TZP陶瓷的挠曲强度,然而随着Fe₂O₃掺杂量的继续增多（≤ 0.09wt%）挠曲强度降低。      

电沉积法制备纳米线Cu/ Al2O3 复合材料及其光吸收特性

采用电沉积法成功制备Cu 准一维纳米线及Cu/ Al₂O₃ 纳米复合材料。采用SEM、TEM、XRD 分析技术对纳米线及其组装体系进行了形貌、相结构的观察和表征。紫外2可见光吸收光谱测试表明: Cu/ Al₂O₃ 组装体吸收光谱上仅呈现出一个吸收带边, 无等离子共振吸收峰, 且吸收边相对于阳极氧化铝模板发生了红移。红移主要归结为雷利散射中心的增加, 使消光现象增强所致。      

负载型ZnO纳米棒/Al2O3的制备及其光催化性能

以ZnCl2和Na2CO3为原料,将低温高压水热合成的ZnO前驱物原位沉积负载于Al2O3上,经高温焙烧得负载型纳米ZnO/Al2O3光催化剂。甲基橙光催化降解实验的结果表明,ZnO担载量为25%,焙烧温度为400℃,催化剂用量为0.5g.L-1时,ZnO/Al2O3的光催化活性最佳。紫外灯光照30min,其对甲基橙的降解率达91.7%。在相同条件下,在太阳光下照射30min,其对甲基橙的降解率也可达87.9%。TEM结果表明,ZnO均匀分散于Al2O3上,呈无序棒状,外径为5～12nm。紫外-可见漫反射吸收光谱显示,相比单纯ZnO,ZnO/Al2O3对可见光的响应明显增强。     

网状结构Bi2O3光催化剂的合成及其光催化性能

以Bi(NO3)3·5H2O为原料,天然棉花为模板结合热处理工艺,成功合成了具有网状结构的三斜晶相Bi2O3光催化材料,利用XRD、SEM、TG-DTA和UV-Vis漫反射等技术对样品的晶型结构、形貌及吸光性能等进行了表征。以亚甲基蓝染料分子模拟环境污染物,考察了样品的光催化性能。结果表明,棉花纤维在网状Bi2O3的制备中起到了充分的诱导作用,这种网状结构是由一些直径不一的Bi2O3扁平状网线交错排列、稀疏盘结而形成。TGA分析结果表明,适当的热处理在去除棉花模板的同时可以实现Bi 3+→Bi2O3的转化。在可见光照射下,网状Bi2O3的光催化活性及重复使用性能均优于粉体Bi2O3,反应100min后,对MB的脱色率可达到93%左右,并且重复使用4次后仍可使MB的脱色率保持在85%以上。此外,对网状Bi2O3的形成机理进行了探讨。     

Al2O3/Steel-epoxy层状复合材料的制备和性能

采用环氧树脂胶黏剂作为粘结剂,通过一种简单的模压方法,在5 MPa压力下常温固化,制备了一系列Al2O3/steel-epoxy层状复合陶瓷材料。结果显示,Al2O3/epoxy界面和steel/epoxy界面结合紧密。相比于氧化铝薄片,Al2O3/steel-epoxy层状复合陶瓷材料强度差别不大,但具有更高的断裂韧性、冲击韧性和断裂吸收能。裂纹扩展分析认为层状复合材料断裂韧性和能量吸收的提高主要得益于裂纹尖端钝化和捕获、裂纹桥连、层间脱粘和steel-epoxy层的塑性变形等机制。     

Al2O3/ZrO2/ZrSiO4复合材料的研究

在Al2O3颗粒补强锆英石陶瓷的研究基础上,探讨了Al2O3与ZrO2共同对锆英石陶瓷的协同补强增韧行为.制备的锆英石基复合材料的室温抗弯强度和断裂韧性分别可达383.31MPa、4.39 MPa·m12.采用XRD分析了复合材料的相组成,采用SEM观察复合材料的断面形貌.结果显示:ZrSiO4为主要晶相,另外还有少量Al2O3和ZrO2存在;第二种增强体ZrO2的最佳引入量为20％(质量分数);确定复合材料的强韧化是由Al2O3和ZrO2颗粒引起的裂纹偏转、微裂纹增韧与ZrO2颗粒引起的相变增韧共同作用而实现的,断裂方式主要为穿晶断裂.     

CNTs-Al_2O_3多孔陶瓷复合材料的制备与性能

利用冰模板法制备一种具有高孔隙率的碳纳米管强化氧化铝(CNTs-Al_2O_3)多孔陶瓷复合材料。采用SEM,XRD及Raman对样品进行表征,研究碳纳米管(CNTs)含量对复合材料微观形貌、性能的影响。结果表明:随着CNTs含量的增大,复合材料的体积密度、孔隙率和抗压强度均发生改变;添加适量的CNTs能促进陶瓷孔壁烧结致密度,提高材料的抗压强度;但加入过量CNTs会导致CNTs团聚,嵌于陶瓷内壁形成微孔,反而降低了材料致密度与抗压强度;当CNTs含量达2.0%(质量分数)时,多孔陶瓷的抗压强度达到最大值4.52MPa,相对纯Al_2O_3多孔陶瓷提高了66%。     

Al2O3/Al2O3-ZrO2（3Y）层状纳米复合材料的制备与性能优化

为优化Al2O3层状复合材料的制备工艺及力学性能,选用不同初始粉体为原料制备了系列Al2O3/Al2O3-ZrO2(3Y)层状复合材料。借助X射线衍射、冷场发射扫描电镜和万能试验机等手段,系统考察了粉体结构和形貌对层状复合材料显微结构和性能的影响。结果表明:初始粉体的颗粒尺寸及尺寸分布会显著影响层状复合材料的显微结构及力学性能,以球磨微-纳米复合粉体为原料制备的层状复合材料具有最佳的力学性能,其抗弯强度和断裂功分别可达740MPa及3892J.m-2。同时,材料具有较高的层间结合强度,平行于层方向的抗弯强度高达436MPa。     

球形Mn2O3晶体的制备及其光催化性能

在乙二醇体系中,以MnCl2.4H2O和NaAc为主要原料溶剂热制备锰氧前驱物.该前驱物经600℃煅烧5h得到球形Mn2O3晶体.利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对产物进行了表征,对其形成机理进行了初步的分析,并对其光催化性能进行了初步探讨.实验结果表明,产物为球形Mn2O3晶体,其平均直径约为7μm,且由多层纳米片组成,而纳米片则是由细小的纳米颗粒构成.产物Mn2O3晶体的特殊形貌结构对光催化H2O2氧化分解亚甲基蓝有较好的催化性能.     

铜与Al2O3陶瓷的粘接

用自制的装置研究了高温下铜与Al₂O₃陶瓷的直接粘接,重点考察了温度和压力对界面粘接强度的影响。在温度725℃,压力7.5MPa,粘接时间300s的条件下,获得最大粘接强度为15.1MPa。      

ZrO2复合Al2O3基陶瓷的抗热震性能

将氧化锆添加到氧化铝基陶瓷中,系统研究了其加入量(外加质量分数分别为0.75%、1.5%、2.25%和3%)对试样烧结性能、高温膨胀性能及导热性能的影响。通过高温立式热膨胀仪、激光导热仪等分析测试技术对试样进行了性能表征,结果表明:随着氧化锆加入量的增大,试样的显气孔率增大,体积密度减小;试样的导热系数随氧化锆的加入呈指数衰减,导热性能降低;其热膨胀系数呈正弦曲线变化,wt(ZrO2)%为1.5%～2.0%的试样热膨胀系数最小。氧化锆的引入,可改善氧化铝基陶瓷材料的抗热震性能。     

MgO/Al2O3吸附剂对CO2静态吸附性能研究

采用等体积浸渍法制备MgO/Al2O3吸附剂。利用X光电子衍射(XRD)、氮气吸附、原位红外吸附等手段对材料的结构进行表征,通过静态吸附的方法对其吸附性能进行了测定。实验结果表明,所得到的MgO/Al2O3吸附剂,主要存在3个不同的碱性位,CO2吸附后主要是以碳酸氢盐、双齿碳酸盐和单齿碳酸盐的形式存在的。当MgO的负载量为10wt%时,其对CO2的吸附量是最大的。在30℃条件下,其对CO2的吸附量为54.1mg/g,随着温度的升高,吸附量有所降低,在100℃时,其对CO2的吸附量为31mg/g,吸附量的降低主要是由于碳酸盐的分解所致。     

γ-Al2O3多孔膜的制备与性能研究

以无机盐AlCl3·6H2O为初始原料,采用溶胶-凝胶法通过调节pH值控制溶胶体系的稳定性制备出具有耐高温、耐腐蚀性的γ-Al2O3微孔膜,利用差热、BET和SEM对薄膜的组成、结构和表面形貌进行了分析表征.并对溶胶制备过程中的主要影响因素以及膜制备过程中膜性能的各种影响因素进行了深入探讨.