TiO2-Al2O3复合粉体的制备及光催化性能

Al₂O₃陶瓷膜在过滤染料废水过程中容易被染料大分子堵塞,导致Al₂O₃陶瓷膜水通量下降。以钛酸丁酯、异丙醇铝为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备Ti(OH)₄-AlOOH复合溶胶,经450 ℃烧成获得TiO₂-Al₂O₃复合粉体。以SEM、纳米粒度/电位仪作为主要表征手段,研究了不同Ti(OH)₄和AlOOH摩尔比对复合溶胶粒径分布的影响,进而探究TiO₂-Al₂O₃复合粉体的光催化性能。结果表明,Ti(OH)₄和AlOOH摩尔比为0~0.4时,随着Ti(OH)₄和AlOOH摩尔比的增大,胶粒的平均粒径从67.5 nm减小到34.0 nm,Ti(OH)₄-AlOOH复合溶胶的电位从43 mV升高至53 mV。当Ti(OH)₄和AlOOH摩尔比为0.4时,复合粉体对结晶紫的去除率高达79.3%,反应速率常数增大到了0.018 min^-1。TiO₂-Al₂O₃复合粉体制备的陶瓷膜能有效降解表面沉积的大分子,解决了陶瓷膜堵塞的问题。     

Al2O3和SiC微滤膜的疏水改性及其油固分离性能研究

以正辛基三乙氧基硅烷和乙醇分别作为改性剂和溶剂,采用接枝聚合法对平均孔径为500 nm的Al₂O₃膜和SiC膜进行疏水改性,考察了改性剂浓度、改性液温度和改性时间对膜表面疏水效果的影响,并对比了疏水改性前后两种陶瓷膜的表面性质及疏水改性后的油固分离性能,进行了反冲实验和稳定性测试。结果表明,两种陶瓷膜材料在改性剂浓度为0.2 mol·L^-1,改性液温度为40℃,改性时间为12 h时,疏水改性效果最好,得到的疏水Al₂O₃膜和SiC膜的水接触角分别为134°±1°和140°±1°,经改性后的SiC膜的疏水效果优于Al₂O₃膜。在油固分离实验中,疏水Al₂O₃膜和SiC膜均对固体炭黑有良好的截留性能,但疏水改性对SiC膜的油品通量提升更为显著,两种膜的稳态通量分别为1134 L·m^-2·h^-1和1408 L·m^-2·h^-1。反冲操作对疏水SiC膜的通量恢复更有利。     

TiO2溶胶流变及涂膜性能的研究

以钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备Ti(OH)₄溶胶。通过旋转流变仪作为主要表征手段,对Ti(OH)₄溶胶的黏度、流动性能、涂膜性能进行分析,研究了R(nCH₃COOH∶nH₂O)值对Ti(OH)₄溶胶流变特性的影响,阐述了溶胶流变性和涂膜性能的相关性。结果表明：当R逐渐增大至1.2～1.8时,Ti(OH)₄溶胶表现为Bingham流体,初始黏度从0.270 Pa·s下降至0.156 Pa·s,流动系数接近于水;在R值低于0.9时,Ti(OH)₄溶胶表现为HerschelBulkley流体,初始黏度从0.304 Pa·s上升至3.011 Pa·s,流动系数从0.724下降至0.419。在R=0.9时,涂膜效果最佳,膜厚度约为10μm,表面光滑完整,对结晶紫的去除率可达95.5%。     

α-Al2O3小孔径超滤膜低温制备与性能研究

α-Al₂O₃以低廉的价格与优秀的性能成为制备陶瓷膜的经典材料,然而α-Al₂O₃需高温驱动相变,高温会导致晶粒的过度生长与孔隙的聚结,这不利于超滤膜的制备。为制备具有高选择性的α-Al₂O₃小孔径超滤膜,采用聚合溶胶路线,通过调节溶胶合成参数影响其热处理过程中的结构转化以促进α-Al₂O₃的低温制备。在950℃下煅烧的前驱体完全转变为α-Al₂O₃。通过考察涂膜时间提升膜面完整性并采用该热处理条件制备了具有超薄分离层的α-Al₂O₃超滤膜。该膜展现出良好的分离与渗透性能,并具有较好的重复性,截留相对分子质量约为75 kDa,渗透率约为250 L·m^-2·h^-1·bar^-1。     

硝酸对AlOOH溶胶流变特性的影响

为控制氧化铝陶瓷膜制备中的涂膜工艺,以异丙醇铝为原料,硝酸为胶溶剂,制备了AlOOH溶胶。通过旋转流变仪、Zeta电位分析仪等表征手段,研究了硝酸用量对AlOOH溶胶流变特性的影响。结果表明,硝酸与异丙醇铝摩尔比R(n(HNO₃):n(Al(C₃H₇O₃)₃))为0.3~0.6时,AlOOH溶胶表现出假塑性流体特征。通过Herschel-Bulkley模型拟合流变测试数据得到的流动指数随着R的增大而减小,稠度系数随之增大;振幅扫描中储能模量(G′)与损耗模量(G″)均随着R增大而上升;频率扫描中G′与G″的交点随着R的增大而逐渐靠近低频。随着R的增大,AlOOH溶胶假塑性增强,稠度增大,弹性与黏性均上升,更易转变为凝胶。当R≥0.7时已经转化为凝胶,不再符合流体规律。Zeta电位的高低影响AlOOH溶胶的分散性,进而影响上述现象。     

臭氧-SiC陶瓷膜耦合工艺处理油田采出水实验研究

针对油田采出水成分复杂、油水难以分离的问题，采用Al₂O₃和SiC陶瓷膜对其进行处理，对比两种陶瓷膜的处理效果可知，SiC陶瓷膜出水的含油量低于Al₂O₃陶瓷膜，后续选定SiC陶瓷膜耦合O₃氧化处理油田采出水，考察油田采出水的处理效果，利用SEM、EDS对陶瓷膜的微观形貌和物相组成进行表征，分析膜表面由于油滴和颗粒物等杂质堆积对膜通量和出水浊度、含油量及COD去除的影响。耦合实验结果表明，在O₃氧化时间为4 min，跨膜压差为0.065 MPa，通量为4 669.63 L/(m²·h)的条件下，COD、油含量和浊度的去除率分别可达75.51%、99.70%和99.90%，显著高于陶瓷膜或O₃单独运行时各污染物的去除率。可见O₃氧化耦合陶瓷膜过滤能够改善膜的性能，提高油水分离效率，促进油田采出水更高效的处理。     

利用核桃壳的形态结构优化Al2O3多孔材料的孔结构和性能

首先将质量分数为5%的ZrO₂溶胶、7%的Al₂O₃溶胶、3%的SiO₂溶胶作为浸渍试剂对核桃壳粉（WSP）浸渍处理。然后以α-Al₂O₃微粉为主原料,以处理后的WSP为造孔剂,制备了Al₂O₃多孔材料。研究了溶胶浸渍处理后WSP对多孔材料孔结构、热导率和力学性能的影响。结果表明,在Al₂O₃多孔材料的孔中可以清楚地观察到WSP的形变,这是优化陶瓷孔结构的重要因素。通过使用质量分数为3%的SiO₂溶胶浸渍处理的WSP,可以获得低热导率(200℃,0.297 W·m^-1·K^-1)和高耐压强度（43.5 MPa）的Al₂O₃多孔材料,并在孔中发现了莫来石的交叉网络结构。     

硅烷偶联剂对氧化铝陶瓷浆料流动性能和3D打印性能的影响

基于光固化3D打印技术需要高固相含量、低黏度的陶瓷浆料以防止烧结陶瓷部件产生裂纹、孔洞、翘曲等缺陷,通过测试流变性能与固化性能,本文优化了树脂单体的选用及配比,采用KH550、KH560、KH570三种硅烷偶联剂对Al₂O₃粉体表面改性,以改善陶瓷浆料的流变性能和稳定性,探讨了硅烷偶联剂降低Al₂O₃陶瓷浆料体系黏度的机理,获得了固相含量为75%(质量分数)(体积分数为45.5%)、黏度为4 540 mPa·s的Al₂O₃陶瓷浆料,并提出了一种光固化Al₂O₃陶瓷浆料制备的优化方法,这有望对用于制备复杂陶瓷的高固含量、低黏度的3D打印Al₂O₃陶瓷浆料提供帮助。     

Al2O3溶胶对铝基磷酸盐涂层组织及性能的影响

为提高铝基磷酸盐涂层的耐腐蚀性能和力学性能,通过在铝基磷酸盐涂料中添加 Al₂O₃溶胶,经空气喷涂与热固化得到 Al₂O₃颗粒增强铝基磷酸盐复合涂层,采用 X射线衍射仪（ XRD）、扫描电镜（ SEM）、胶粘拉脱法、维氏硬度、电化学腐蚀试验和模拟海水浸泡试验考察 Al₂O₃溶胶含量对复合涂层微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明： Al₂O₃溶胶在涂层 500 ℃热固化的物相演化为 Al₂O₃溶胶 -AlOOH-Al₂O₃,随 Al₂O₃溶胶含量从 0增加到（γ相）生成的 Al₂O₃颗粒在涂层呈弥散分布;4%,复合涂层的孔隙减少,致密性提高, Al₂O₃颗粒弥散强化作用得到发挥,涂层结合强度由 15 MPa提高为 25 MPa,硬度由 38 HV提高为 65 HV;添加 Al₂O₃溶胶制备得到的铝基磷酸盐复合涂层耐腐蚀性能明显提高,自腐蚀电流密度由 2. 38×10-7 A/cm2下降至 2. 79×10^-8 A/cm²,极化电阻由 1. 95×10⁴ Ω提升至 4. 73×10⁵ Ω。     

氧化铝坩埚在注浆成型中的颗粒偏析调控

高性能坩埚的研究对高温合金的发展至关重要,鉴于坩埚制备过程中容易产生颗粒偏析导致坩埚微观结构不均匀、综合性能较差等问题,采用注浆成型法制备了高温合金熔炼用Al₂O₃坩埚,研究了分散剂、固相含量在注浆成型中对Al₂O₃坩埚颗粒偏析的影响,并结合颗粒偏析的理论分析进行探讨,以减少成型过程中颗粒偏析现象对坩埚造成的不良影响。当加入0.3 wt%柠檬酸铵和0.3 wt%阿拉伯树胶作为分散剂,固相含量为66 vol%时实现了注浆成型Al₂O₃坩埚中颗粒偏析的调控,制备的Al₂O₃坩埚结构均匀,可用于高温合金熔炼。     

片状氧化铝的熔盐法制备关键参数

高径厚比片状Al₂O₃在高端珠光颜料片状基材应用方面潜力巨大,但是其制备技术为国外所垄断,开发片状Al₂O₃商用生产技术迫在眉睫。熔盐法是制备片状Al₂O₃的理想方法,目前尚无系统研究熔盐法关键工艺参数对片状Al₂O₃影响规律的报道。本文通过片状Al₂O₃的形成机理,系统研究了TiO₂添加剂、Na₃P₃O₉添加剂、煅烧温度和熔盐用量4种关键工艺参数对制备片状Al₂O₃的影响规律,并进一步优化制备工艺,提出最优工艺参数。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析Al₂O₃的形貌、粒度和物相。结果表明：采用熔融盐（Na₂SO₄-K₂SO₄）添加NaCO₃为凝胶剂,再加入质量分数分别为3.0%的Na₃P₃O₉和2.0%的TiO₂为添加剂,在煅烧温度为1200℃、保温时间5h时,所制得的六角片状Al₂O₃粉体具有优异的品质,其平均粒径约为4μm,厚度为50～200nm,径厚比为20～80。     

耐高温Al2O3气凝胶隔热材料的研究进展

Al₂O₃气凝胶因轻质、耐高温、稳定性好的特性,在高温隔热领域具有极大的应用潜力。阐述了近年来Al₂O₃气凝胶的溶胶-凝胶法制备过程及机制,介绍了多种干燥工艺方法,总结了在疏水、增强和耐高温性能方面的改性工艺,展望了其未来的发展方向。     

Cr2O3微粉加入量对Al2O3-Cr2O3质耐火材料性能的影响

以电熔铬刚玉和白刚玉为主要原料,用Cr₂O₃微粉部分替代电熔铬刚玉细粉,研究了Cr₂O₃微粉加入量对Al₂O₃-Cr₂O₃质耐火材料常温和高温性能、物相组成和显微结构的影响。结果表明,随着Cr₂O₃微粉加入量的增加,原位形成了(Al_1-xCr_x)₂O₃固溶体,促进了烧结,材料的显气孔率先降低后升高,且(Al_1-xCr_x)₂O₃固溶体的晶格常数呈线性增加,符合Vegard定律。材料的常温抗折强度和常温耐压强度随Cr₂O₃微粉加入量的增加先升高后降低,在Cr₂O₃微粉加入量为15%(质量分数)时强度达到最大值。而当Cr₂O₃微粉加入量为20%(质量分数)时,由于有挥发现象,材料显气孔率上升,强度下降。材料高温抗折强度随Cr₂O₃微粉加入量的增加而增加,材料的残余强度保持率呈先降低后升高的趋势。     

TiO2加入量对光固化打印成型Al2O3陶瓷性能的影响

以光敏丙烯酸树脂与分散剂SP-710为液相，以d₅₀=2.38μm的Al₂O₃粉和添加剂TiO₂粉为固相，制备了固含量为78%（w）的Al₂O₃陶瓷浆料。采用数字光固化成型技术（DLP）打印Al₂O₃陶瓷素坯，经1 450、1 500、1 550、1 600℃保温4 h烧后，分析TiO₂加入量（质量分数分别为0、1%、2%、3%、5%）对Al₂O₃陶瓷试样性能的影响。结果表明：TiO₂的加入可促进Al₂O₃陶瓷的烧结，显著提高致密性，降低烧结温度，并确定TiO₂最优掺量为3%（w）,烧结温度最优为1 600℃,此时试样在x轴、y轴、z轴的收缩率分别为15.7%、15.8%与23.8%,显气孔率为2.41%,体积密度为3.74 g·cm^-3,...     

硝酸对溶胶-凝胶法制备AlOOH胶粒粒度的影响

为获得孔径可控的氧化铝滤膜,以异丙醇铝为原料,硝酸为胶溶剂,使用溶胶-凝胶法制备了AlOOH溶胶,并通过纳米粒度仪、Zeta电位等表征手段,研究了硝酸用量对AlOOH胶粒粒度及粒度分布的影响。结果表明,硝酸与异丙醇铝摩尔比R(n(HNO₃):n(Al(C₃H₇O₃)₃))为0.2~0.7时,随着R增大,AlOOH胶粒的平均粒径从66.69 nm(R=0.2)增大到138.80 nm(R=0.7),其粒度分布曲线的半高宽(FWHM)由144.62 nm增加到267.74 nm。AlOOH溶胶的粒度增大不是由颗粒团聚引起的,而是硝酸加入增大了异丙醇铝水解反应常数,使单位体积内能发生缩聚的中间产物增加,从而促进了AlOOH胶粒的生长。     

贫化过程中Al2O3对铜渣物相转变及结构的影响

铜渣贫化是铜冶金工业可持续发展的重要方法。随着优质铜精矿的不断消耗，低品位、高杂质的铜精矿逐渐被利用。高铝铜精矿作为一种典型的低品质铜精矿，其熔炼后的铜渣中Al₂O₃含量有所上升。随着铜渣成分的变化，控制铜渣特性对在贫化过程中回收铜以及降低铜损失至关重要。本工作以ISASMELT铜渣为原料，采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM-EDS)、红外光谱(FTIR)等分析技术，阐明了火法贫化过程中不同Al₂O₃含量对铜渣的物相及结构的影响，以及物相转变及结构改变对铜损失的影响。还研究了不同CaO添加量对高铝铜渣的物相转变、结构和铜损失的影响。结果表明，随着Al₂O₃含量的增加，熔渣中会形成高熔点的铁铝尖晶石，且铝硅酸盐结构也趋于复杂，使熔渣黏度增大，渣中铜含量增加。在高铝铜渣中加入CaO，会形成高熔点的钙铁辉石、钙镁橄榄石，黏度增大。但是随着CaO添加量的增加，熔渣结构趋于简化，黏度降低。在CaO添加量为2wt%时，渣中铜含量最低，为0.78wt%。少...     

CaO杂质对SiO2凝胶粉与Al2O3粉反应生成莫来石的影响

为拓宽SiO₂溶胶结合浇注料的应用,以微米或纳米级Al₂O₃粉和SiO₂凝胶粉为主要原料,研究在不同温度(1 350、1 400、1 500、1 600℃)、不同气氛(氧化气氛、还原气氛)下CaO杂质对Al₂O₃和SiO₂反应生成莫来石的影响。结果表明：1)氧化气氛下,CaO的引入可以促进莫来石的生成,当温度从1 350℃升高到1 600℃时,莫来石的生成量会逐渐增多。2)还原气氛下,CaO的引入不利于莫来石的生成,温度升高,莫来石生成量反而降低。3)Al₂O₃粒度越小,越易与SiO₂凝胶粉反应生成莫来石。     

Al2O3/AC正极选择性电容吸附水中氟离子

氟是人类生命活动必需的微量元素之一,但人体摄入过多的氟元素会引发氟斑牙、骨骼变形等氟中毒现象。本文以活性炭 （AC） 为载体,在多孔Al₂O₃纳米分散液中采用简单超声处理,得到Al₂O₃/AC复合材料。场发射扫描电镜证明Al₂O₃成功负载在AC表面,5% Al₂O₃在AC表面分布均匀。N₂吸-脱附测试结果表明Al₂O₃/AC复合材料的比表面积比AC有明显增加。循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗测试结果表明Al₂O₃的掺杂可以改善AC的离子导电性,提高比电容;5% Al₂O₃/AC导电性最佳,比电容最高,在7 mmol·L^-1 NaF溶液中为92 F·g^-1,是AC比电容 （62 F·g^-1） 的1.5倍。以Al₂O₃/AC为正极的电容去离子 （CDI） 脱氟测试,结果表明5% Al₂O₃/AC电极脱氟量最大,达234 μmol·g^-1,远高于纯AC的脱氟量 （115 μmol·g^-1）。此外,5% Al₂O₃/AC电极对F^-的选择性吸附性能良好,在含F^-、Cl^-和SO₄^2-的模拟高氟地下水中采用5% Al₂O₃/AC电极对应的三组CDI池串联,可脱除80%的F^-、25%的Cl^-和56%的SO₄^2-,同时经过十次F^-吸脱附循环后,氟去除率仍可保持81%,证明5% Al₂O₃/AC电极对F^-具有良好的选择吸附性和循环稳定性。该电极材料制备简单,脱氟选择性好,在CDI过程中有望用于高氟地区地下水的净化脱氟。     

以溶胶浸渍核桃壳粉为造孔剂制备多孔莫来石材料

为了提高烧失法制备的多孔莫来石材料的气孔率和隔热性能,以SiO₂微粉和α-Al₂O₃微粉为主要原料,分别以固含量为3%（w）的SiO₂溶胶、固含量为5%（w）的ZrO₂溶胶、固含量为7%（w）的Al₂O₃溶胶浸渍的核桃壳粉为造孔剂,以PVA为结合剂,经球磨混合、压制成型、自然干燥、1 500℃保温3 h热处理制成多孔莫来石材料,检测了材料的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、热导率,并分析了材料的物相组成和显微结构。结果表明：1)与以未浸渍核桃壳粉为造孔剂制备的多孔莫来石材料相比,以SiO₂溶胶、ZrO₂溶胶或Al₂O₃溶胶浸渍的核桃壳粉为造孔剂制备的多孔莫来石材料的烧后线收缩率显著减小,显气孔率显著增大,热导率显著减小;常温耐压强度虽然显著减小,但均超过30 MPa。2)比较发现,以SiO₂溶胶浸渍核桃壳粉为造孔剂制备的多孔莫...     

用于燃烧前CO2捕集的微孔Nb2O5膜的制备及其水热稳定性能

以五正丁氧基铌为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备出稳定的Nb₂O₅聚合溶胶,详细考察了溶胶制备过程参数(体系酸度、水解比、反应温度、反应时间和螯合剂用量)对溶胶尺寸、稳定性以及制备重复性的影响。采用平均粒径为4.8 nm的Nb₂O₅溶胶,通过浸浆法在平均孔径为3 nm的γ-Al₂O₃中孔膜上制备出Nb₂O₅微孔膜。利用TG、XRD、NH₃吸附-脱附、CO₂吸附、吡啶吸附傅里叶变换红外光谱(Py-IR)和单组分气体渗透实验等手段对Nb₂O₅粉体及微孔膜的性能进行了表征,结果表明:在200℃、0.3 MPa条件下,350℃烧成的微孔Nb₂O₅膜对H₂的渗透率和H₂/CO₂的理想分离因子分别为3.1×10^-9 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1和21。此外,微孔Nb₂O₅膜经150 kPa的水蒸气处理8 h后,膜的渗透性能以及H₂/CO₂理想选择性基本保持不变。