NaZr2(PO4)3晶体的水热合成与表征

用水热法在较低温度较短时间内制备了NaZr2(PO4)3晶体,对其合成机制进行了讨论,采用XRD,SEM,IR,TEM和BET等方法对制备的样品进行了表征.结果表明,所合成的NaZr2(PO4)3晶体具有良好的结晶度,尺寸分布在100nm～400nm之间,晶体平均孔隙直径为7.566nm.与沸腾回流法相比较表明,此水热法是更为有效的合成方法.     

氧化亚锡歧化还原动力学和二氧化锡还原机理

采用差热差重法研究了氧化亚锡分别在氩气流和氢气流中歧化和还原反应动力学。结果表明：在氢气流中氧化亚锡的歧化反应在６７３～１３７３Ｋ的温度范围内与其还原反应相比是优先进行的,而还原反应的速率过程可分别用成核长大和界面反应的非等温动力学模型描述。据此,提出了二氧化锡在不同温度范围内还原的表观机理,例如在６７３～１３７３Ｋ为ＳｎＯ２（ｓ）→还原ＳｎＯ（ｓ）→歧化Ｓｎ（ｌ）。     

CO还原Fe2O3-NiO复合物形成Fe-Ni合金的非等温还原动力学（英文）

研究采用CO还原不同比例Fe2O3-NiO复合物的非等温还原动力学及机理。结果表明:随着NiO含量的增加,样品的还原程度不断提高,NiO的存在提高氧化铁还原率。在还原开始阶段,NiO优先被还原,Ni作为催化剂可以提高氧化铁的还原率。NiO含量的增加促进镍铁相(FeNi3)的增加,但导致铁纹石相(Fe,Ni)和镍纹石相(Fe,Ni)的减少。金属镍、金属铁及镍铁合金的形成导致微观颗粒具有均匀性。在还原初始阶段,气体产物中CO浓度大于CO2浓度,然后逐渐减小,当温度在400~500°C内,Fe2O3-NiO复合物的还原速率达到最大值,成核长大模型可以揭示还原机理。在温度低于1000°C的条件下,成核长大过程是还原反应速率的限制环节。     

氧化锌对MgO-Al2O3-SiO2系玻璃结构和性能的影响

采用熔融法制备不同氧化锌含量的MgO-Al2O3-SiO2系玻璃,采用差热分析法研究氧化锌含量对MgO-Al2O3-SiO2系玻璃转变温度和晶化峰值温度的影响,利用红外光谱技术研究氧化锌对玻璃结构的影响,并验证玻璃的差热分析结果,采用粉末X射线衍射分析对950℃烧结后的微晶玻璃样品进行晶相分析。结果表明:少量氧化锌的加入(w(ZnO)≤3%)能够促进玻璃粉体的烧结致密化,过多的氧化锌将阻止样品的烧结。样品的介电常数和膨胀系数随着氧化锌的增加而增加。样品的介电损耗随氧化锌的增加呈先降后升的变化,与密度的变化规律相反。     

Ca2Gd8(SiO4)6O2:Tb3+薄膜的制备及其发光性能研究

用溶胶-凝胶法制备了Ca2Gd8(SiO4)6O2Tb3+薄膜,用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪对所得发光薄膜进行了表征.XRD的结果表明薄膜在1000℃完全结晶,并且与标准卡片符合得很好.AFM和SEM的结果表明薄膜表面均匀,没有裂痕,粒子排列紧密,平均直径为90 nm,薄膜的厚度为1.3μm.当用233 nm激发时,Tb3+的发射光谱由蓝光发射和绿光发射两部分组成,前者对应5D3-7FJ(J=6,5,4,其峰值分别位于376,418,440 nm);后者对应5D4-7FJ(J=6,5,4,3,其峰值分别位于490,544,587,623 nm).在Ca2Gd8(SiO4)6O2薄膜基质中,Tb3+的最佳掺杂浓度为Gd3+的9mol%.     

Mg-6%Zn-10%（β-Ca3（PO4）2）复合材料的制备及腐蚀降解行为

以Mg-6%Zn合金为基体、β-Ca3(PO4)2为强化相,采用粉末冶金工艺制备Mg-6%Zn-10%(β-Ca3(PO4)2)复合材料。利用光学显微镜观察复合材料的显微组织,采用X射线衍射仪分析相组成,采用压缩试验评估复合材料力学性能,采用动电位极化法和浸泡实验研究复合材料在模拟体液(SBF)中的腐蚀行为。结果表明:β-Ca3(PO4)2在烧结过程中与基体合金没有发生明显反应;复合材料密度为1.936 g/cm3,压缩强度为339 MPa,弹性模量为24 GPa;添加β-Ca3(PO4)2可降低Mg-6%Zn在SBF中的腐蚀速度;Mg-6%Zn-10%(β-Ca3(PO4)2)复合材料在SBF中的电化学腐蚀速度为2.277 mm/y,浸泡30 d的浸泡腐蚀速度为2.133 mm/y,SBF的pH值随着浸泡时间的延长而上升,最终稳定在10。     

非等温条件下氢气还原Fe_2O_3-NiO制备镍铁合金的反应动力学EI北大核心CSCD

主要研究不同质量比的Fe_2O_3-NiO在氢气气氛下还原过程的非等温动力学。根据热分析动力学研究方法,结合样品的质量损失曲线,获得了样品在非等温还原过程中的动力学曲线,并确定Fe_2O_3-NiO体系在氢气气氛下还原过程的最佳机理函数(G(α)=[-ln(1-α)]~4),过程受随机成核和随后生长机理控制。结果表明:当样品中Fe_2O_3-NiO质量比从1:2变化到2:1时,还原反应过程的活化能从249.821 kJ/mol增加至390.074 kJ/mol;随着体系中NiO含量增加,还原反应开始的温度逐渐降低,还原产物物相由铁纹石相(Fe,Ni)和镍纹石相(Fe,Ni)逐渐转变为镍铁合金相(FeNi_3),产物微观颗粒尺寸变得不均匀。通过建立数学模型,验证了反应过程中反应分数的模型计算值与实验测量值具有良好的相关性。     

形核条件对Li2O-Al2O3-SiO2玻璃晶化和性能的影响

通过差热分析(DTA)、X射线衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法,研究了形核条件对Li2O-Al2O3．SiO2(LAS)玻璃晶化和性能的影响。研究发现,当玻璃在最佳形核温度745℃形核2h和6h后,Avrami常数n为3．6和3．5,晶体生长激活能为276kJ／mol和280kJ／mol。这表明在此形核温度下,改变晶化时间对玻璃的晶化影响较小。当晶化温度发生变化,晶化条件为760℃／2h时,Avrami常数降低到2．8,晶体生长激活能增加到312kJ／mol。在850℃晶化后,均获得了h-石英固溶体为主晶相的微晶玻璃。SEM观察发现晶粒均为等轴晶粒,表明析晶方式均为体积析晶。但随形核温度偏离最佳形核温度,从745℃增加到760℃,晶化后样品的晶粒尺寸加大,同时强度硬度以及断裂韧度等性能下降。     

锂离子电池纳米钒基正极材料的研究进展

锂离子电池因为其较高的能量密度、优良的循环性能及较强的荷电保持能力被广泛应用于便捷式电子器件中。同时作为混合动力汽车(HV)和电动汽车(EV)潜在的电源设备也被广泛地研究,但是,目前其电化学性能还不能完全满足高能量密度、大功率的要求。主要是因为商品化和即将进入开发性研究的正极材料大多是嵌锂过渡金属氧化物,这些正极材料存在致命的本征制约——较低的比容量。钒基正极材料,如V2O5、LiV3O8和Li3V2(PO4)3等,由于可以嵌入多个Li+离子,从而具有较高的理论比容量,但受材料微结构的影响,这类材料的实际比容量远低于理论值。材料微结构纳米化,可以形成独特形貌,获得高比表面积,缩短Li+离子的扩散距离,使这类材料的实际比容量接近理论值,从而有可能在能量的高效率储存中扮演十分重要的角色。本文作者重点综述钒基正极材料的主要晶体结构特点和相关纳米材料合成方法、结构表征及其对应电化学性能的研究进展。     

废旧磷酸铁锂电池高值回收制备磷酸铁锂材料

针对传统湿法冶金回收废旧磷酸铁锂电池存在含磷废水排放量大、产品附加值低等问题,提出一种还原酸浸-沉淀-固相再生回收废旧磷酸铁锂正极材料的新方法。区别于传统氧化酸浸,本研究在浸出过程中加入有机还原剂,将铁元素以Fe²⁺的形式浸出到溶液中;然后,通过控制pH值制备Fe₃(PO₄)₂·8H₂O,以此作为再生LiFePO₄正极材料的前驱体,避免了后续混锂烧结过程中Fe³⁺还原不彻底、再生磷酸铁锂纯度低等问题。结果表明：通过控制浸出条件,Li⁺和Fe²⁺的浸出率分别达到98.15%和98.10%。利用氨水调控浸出液pH值,沉淀出形貌为一次片状簇拥成团状结构的Fe₃(PO₄)₂·8H₂O前驱体;最后,将Fe₃(PO₄)₂·8H₂O...     

铸铝合金电磁泵体碳化硅材料表面致密化用浸渍剂的研究

利用静力天平、SEM与ImageJ,对比研究了不同浸渍剂对采用负压液相浸渍法制备抗侵蚀、防渗漏铝合金铸造电磁泵用碳化硅耐火材料表面致密化效果的影响。结果表明:采用纳米SiO2与Ca3(PO4)2、AlPO4饱和溶液混合作为浸渍剂联合浸渍可以得到最佳表面致密化效果的碳化硅材料,其表面孔隙率由9.3%降为0.1%、表面最大孔径由182μm降为3.8μm,吸水率由11.15%降为1.89%。     

Ca2Gd8(SiO4)6O2:Tb3+薄膜的制备及其发光性能研究

用溶胶-凝胶法制备了Ca2Gd8(SiO4)6O2:Tb3+薄膜,用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪对所得发光薄膜进行了表征.XRD的结果表明薄膜在1000℃完全结晶,并且与标准卡片符合得很好.AFM和SEM的结果表明薄膜表面均匀,没有裂痕,粒子排列紧密,平均直径为90 nm,薄膜的厚度为1.3μm.当用233 nm激发时,Tb3+的发射光谱由蓝光发射和绿光发射两部分组成,前者对应5D3-7FJ(J=6,5,4,其峰值分别位于376,418,440 nm);后者对应5D4-7FJ(J=6,5,4,3,其峰值分别位于490,544,587,623 nm).在Ca2Gd8(SiO4)6O2薄膜基质中,Tb3+的最佳掺杂浓度为Gd3+的9mol%.     

BSAS环境障涂层抗水蒸汽性及其失效机理

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)和等离子喷涂(PS)两种工艺结合,在Cf/SiC基体上制备出了Si/3Al2O3·2 SiO2+BSAS/BSAS(1-xBaO-xSrO-Al2O3-2SiO2,0≤x≤1)环境障涂层(EBC).其中,Si粘结层采用EB-PVD工艺制备,3 Al2O3·2SiO2+BSAS中间层...     

动力锂离子电池正极材料的研究评述

通过衡量锂离子电池正极材料的安全性,认为LiMn2O4和LiMPO4可以作为动力电池的正极材料,综述LiMn2O4和LiMPO4正极材料的研究现状,重点对各种材料的合成、结构和性能进行总结和探讨.从目前来看,LiMn2O4仍然是主流的动力电池正极材料,但从长远来看,LiMPO4特别是Li3V2(PO4)3是动力锂电池正极材料的发展趋势.     

Li3+xV2(PO4)3的合成及电化学性能研究

通过碳热还原法合成了化学计量比的Li3V2(PO4)3和富锂的锂离子电池正极材料Li3+xV2(PO4)3(x=0.02,0.04,0.05,0.06).利用XRD、SEM和电化学测试对Li3+xV2(PO4)3进行研究表明:所合成的试样均为单斜晶系结构,无杂相存在;SEM测试发现,掺锂可以明显改善Li3V2(PO4)3一次颗粒表面的结构和形貌;电化学性能测试表明,随着掺锂量的提高,试样的循环性能变好.通过研究发现,Li3.04V2(PO4)3具有较高的初始容量和良好的循环性能.     

微波碳热还原法制备Li3V2（PO4）3及其性能研究

将一定配比的LiOH·H2O,V2O5,H3PO4和蔗糖(C12H22O11)通过球磨均匀混合,烘干后埋入石墨粉中,在功率为800W的家用微波炉中高火加热15 min,通过碳热还原合成Li3V2(PO4)3.用X射线衍射和扫描电镜对材料的结构和形貌进行了表征.充放电测试表明,在电压范围为3V～4.3V和3V～4.8v时,Li3V2(PO4)3正极材料具有较高的比容量、优良的循环性能和倍率特性.在电压范围为1.5 V～4.8 V时,Li3V2(PO4)3正极材料具有很高的比容量,但循环性能较差.该材料有望用于锂离子电池部分取代昂贵的LiCoO2,也可望应用于动力型和储能型锂离子电池.     

正极材料Li3V2（PO4）3的合成及其电化学性能

通过碳热还原法合成了锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3，考察了不同合成温度、时间对产物晶形结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明，当合成温度、时间分别为800℃，20h时，所合成的样品属于单斜晶系，且粒度大小分布比较均匀，该材料以0．2C充放电，其首次放电容量为120mAh·g^-1，循环30次后其比容量达108mAh·g^-1。     

新型锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的合成及其性能

以LiOH·H2O、V2O5和NH4H2PO4为原料,C为还原剂,采用高温固相法合成了锂离子电池正极材料磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3).考察了合成温度等条件对产物组成和晶相的影响.结果表明:随着焙烧温度的升高,杂相的衍射峰相对强度逐渐减弱,当煅烧温度达到800℃时,杂相衍射峰消失,所得样品为纯相的Li3V2(PO4)3样品;按Li、V、P的摩尔比为3:2:3将原料在800℃下焙烧24 h,合成得到正极材料.该材料在0.1 C充放电制度下,首次充电比容量达到135 mA·h/g,首次放电比容量130 mA·h/g,充放电效率达96.3%;经过20次循环后,放电容量仍然高达110 mA·h/g.对经过20次循环后的样品进行了X射线衍射分析,结果发现,经过20次循环后样品仍然具有单斜晶体结构,样品各主要衍射峰强度都急剧减弱,说明样品在充放电过程中晶体结构发生了变化;采用最小二乘法对样品充放电前后的晶胞参数进行了计算,发现样品在经过充放电循环后晶胞参数都有不同程度的增加,晶胞体积增大0.6%左右.     

Primary study of the isothermal phase diagram of the Cu2O-Al2O3-SiO2 ternary system at 1150℃ in air

The isothermal phase diagram of the Cu2O-Al2O3-SiO2 ternary system at 1150℃ was reported for the samples which were prepared from sol-gel method and quenched by water after being heated at 1150℃ for 12 h. Based on the conventional X-ray powder diffraction (XRD) and in situ high-temporature XRD quantitative analysis, in addition to scanning electron microscopy measurement, the phase identification was achieved. Combining the deduction from the component phase diagrams of the binary systems using the phase equilibrium theorem, the primary isothermal phase diagram was plotted over the composition area Cu2O-mullite-SiO2. In this area, the approximate composition areas of two two-phase regions and one three-phase region, (L2 + Cr), (L2 + M), and (L1 + L2 + Tr), were determined. Moreover, the precise composition areas of both of the three-phase regions (L2 + Cr + M) and (L2 + M + A) were determined according to the results of conventional and in situ high-temperature XRD quantitative analysis by Rietveld method.     

Primary study of the isothermal phase diagram of the Cu2O-Al2O3-SiO2 ternary system at 1150℃ in air

The isothermal phase diagram of the Cu2O-Al2O3-SiO2 ternary system at 1150℃ was reported for the samples which were prepared from sol-gel method and quenched by water after being heated at 1150℃ for 12 h. Based on the conventional X-ray powder diffraction （XRD） and in situ high-temperature XRD quantitative analysis,in addition to scanning electron microscopy measurement,the phase identification was achieved. Combining the deduction from the component phase diagrams of the binary systems using the phase equilibrium theorem,the primary isothermal phase diagram was plotted over the composition area Cu2O-mullite-SiO2. In this area,the approximate composition areas of two two-phase regions and one three-phase region,（L2＋Cr）,（L2＋M）,and （L1＋L2＋Tr）,were determined. Moreover,the precise composition areas of both of the three-phase regions （L2＋Cr＋M） and （L2＋M＋A） were determined according to the results of conventional and in situ high-temperature XRD quantitative analysis by Rietveld method.