三维多孔石墨基NiHCF电控离子分离膜电极制备与表征

通过毛细化学沉积法在三维多孔石墨基体电极上制备出具有高离子交换容量与高稳定性的铁氰化镍(Nickel Hexacyanoferrate,NiHCF)薄膜.在1 mol·L-1 KNO3溶液中采用循环伏安法比较了电极基体及其膜制备条件对三维膜电极的电活性与离子交换容量的影响,确定的膜电极的制备条件为石墨颗粒粒径范围在50～300 μm之间,导电胶含量为0.3 g·g-1石墨,乙醇量为2.5 mL·g-1石墨,制膜液浓度为0.3 mol·L-1.通过SEM和EDS分析了膜电极表面的形貌与组成,并考察了电极内部膜的分布、膜电极循环寿命与再生能力.结果表明此三维多孔石墨基体电极比表面积大,制备工艺简单,沉积得到的NiHCF膜具有较大的离子分离能力、良好的循环稳定性与再生能力,可用于电化学控制离子分离(Electrochemically Controlled Ion Separation,ECIS)过程.     

PANI/Ag-TiO2纳米纤维复合材料的制备及其抗菌性能研究

采用水热法制备Ag掺杂量不同的Ag/TiO2纳米复合材料,通过原位聚合法制备PANI/Ag-TiO2纳米纤维复合材料,利用XRD、SEM、FT-IR等检测技术对复合材料的结构进行了表征。研究了光源、Ag掺杂量、不同实验菌种等因素对PANI/Ag-TiO2纳米纤维复合材料抗菌性能的影响。结果表明：在无光照射情况下,PANI/Ag-TiO2纳米纤维复合材料具有良好的抗菌性能,在长波紫外光照射情况下,抗菌性能进一步增强。在浓度1 mg/mL时,在无需光照的情况下对4种实验菌种杀菌率均达到99.99%。     

Co~(2+)取代Ni~(2+)对MgNiCuZn铁氧体纳米微粒磁学性能的影响

通过化学共沉淀法制备了纳米级的Mg0.05CoxNi0.35-xCu0.2Zn0.4Fe2O4铁氧体超细粉末,采用X射线衍射仪和振动样品磁强计分析研究了Co2+取代Ni2+对铁氧体结构和饱和磁化强度的影响。结果表明,试样的晶格参数a和平均粒径Dx随Co2+取代量的增加而增大;饱和磁化强度Ms随Co2+取代量的增加单调增大。     

Ca~(2+)、Mg~(2+)对N80钢腐蚀速率的影响

利用动静态高温高压釜装置,以某油田为应用背景,采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)技术探讨环境介质因素Ca2+、Mg2+对油管钢N80腐蚀行为的影响规律,试验结果显示,N80钢在CO2/H2S且高矿化度的环境下的腐蚀属于极严重腐蚀,在其他条件保持相同的情况下,随着介质中的Ca2+,Mg2+离子浓度的增大,N80钢的平均腐蚀速率呈先降低后增大趋势;腐蚀产物膜厚不断增大,内应力增大,导致膜层脱落引发点蚀.     

Au/α-Fe_2O_3 催化剂上金活性物种的分析(英文)

采用沉积沉淀法制备了CO低温氧化 Au/α-Fe2O3催化剂,利用 X 射线衍射(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)、BET 比表面测定、程序升温还原(H2-TPR)等表征技术,对比了制备过程 pH 值的微小变化、焙烧及光线照射对催化剂结构及催化性能的影响,探明了 Au/α-Fe2O3催化剂的活性物种。结果表明,110 ℃处理的 Au/α-Fe2O3催化剂表面同时存在 Au3+、Au0以及过渡态 Auδ+(0δ1),它们对 CO 氧化的活性顺序为 Au3+Auδ+Au0;pH 值为 8 条件下制备的催化剂 Au3+含量高、比表面积大,催化性能最好;高温焙烧使氧化态金还原的同时也使载体比表面积严重缩小,催化活性显著下降;紫外线照射可以引起 Au3+的逐渐还原以及 Au0 颗粒的生长,其催化失活作用弱于高温焙烧。     

W-Mo-H2O体系钨钼分离的热力学分析

绘制25℃时W-H2O系、Mo-H2O系以及W-Mo-H2O系中存在的物种随pH值、钨、钼浓度变化的热力学平衡图,并总结其变化规律。热力学分析表明:W-Mo-H2O系中的钨、钼在酸化过程中一般经历从单体离子到杂多酸根离子再到同多酸根离子的转变过程。在pH值为6.5-7.5的范围内,钨转变成聚合离子的程度均高于钼,表明单钨酸根离子的聚合能力强于单钼酸根离子的;而在pH值为3.0-6.5的弱酸性区间内,溶液中形成浓度较高的钨钼杂多酸根离子,这对于钨钼分离极其不利。     

花球状Mg(OH)2的制备及其对重金属离子的快速高效去除(英文)

由MgSO₄废液制备球形花状Mg(OH)₂,并评估其对重金属离子的吸附性能。合适的制备条件为Mg²⁺浓度2 mol/L、Mg²⁺/NH₄OH摩尔比1:0.5、温度120℃和时间1h。由超薄片组成的球形花状Mg(OH)2对重金属离子具有良好的吸附能力,6min即可达到吸附平衡。20℃时Mg(OH)₂对Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺、Fe³⁺和Co²⁺的最大吸附量分别为58.55、85.84、44.94、485.44、625.00和27.86 mg/g。吸附过程符合Langmuir模型,为单分子层吸附。吸附动力学符合准二级动力学模型,化学吸附是其作用机制。球形花状Mg(OH)₂是合格的重金属离子吸附材料。     

完全碳分铝酸钠溶液中Al~(3+)、SO_4~(2-)和SiO_2浓度对膜电解工艺的影响

研究了电解液中Al3+、SO24-和SiO2浓度对离子膜电解槽电压和电流效率的影响,并给出了离子膜电解碳分母液及纯碳酸钠溶液的槽电压。结果表明,Al3+、SO42-和SiO2浓度对离子膜电解工艺影响显著;Al3+、SO42-浓度增加,槽电压升高,电流效率下降;SiO2浓度升高,电流效率略微下降。     

腐蚀产物晶体结构及离子选择性对P110S低合金钢在H2S/CO2环境中腐蚀行为的影响

目的研究P110S低合金钢在H2S/CO2环境中的腐蚀行为及腐蚀产物对其影响机理。方法通过P110S低合金钢在不同温度下的腐蚀失重实验、微观SEM形貌观察、XRD分析和离子选择性实验,探究腐蚀产物的晶体结构以及离子选择性对腐蚀行为的影响。腐蚀实验环境为模拟我国西北某油田现场不同井深的腐蚀工况,其中CO2与H2S的分压比为2.5。结果温度低于100℃时,腐蚀产物主要为马基诺矿型FeS,其为阳离子选择性,能够阻碍阴离子与基体接触,起到抑制腐蚀的作用,因此腐蚀速率较低,约为0.15 mm/a,且随温度升高基本保持不变,试样表面的腐蚀产物膜平整未脱落;温度达到120℃后,腐蚀速率急剧增大,部分腐蚀产物由马基诺矿转变为磁黄铁矿,腐蚀产物膜因下层腐蚀产物挤压而发生破裂脱落,试样发生局部腐蚀;温度高于160℃时,腐蚀产物全部为磁黄铁矿型FeS,其为阴离子选择性,无法阻碍阴离子穿过腐蚀产物膜与基体接触,因此随着温度的升高,腐蚀速率逐渐增大并趋于平缓,达到3.6 mm/a。结论H2S/CO2环境中低合金钢腐蚀行为与腐蚀产物晶体构型及离子选择性密切相关,若腐蚀产物为马基诺矿型FeS时,其具有阳离子选择性,能够抑制金属基体腐蚀溶解;而若腐蚀产物为磁黄铁矿型FeS时,因其具有阴离子选择性,则不能抑制金属基体发生腐蚀溶解。     

重金属离子(Zn2+, Cu2+, Cd2+, Pb2+)-水系羟合配离子配位平衡研究

根据配位化学热力学平衡原理,绘制4种金属离子(Zn2+、Cu2+、Cd2+、Pb2+)-水系的pc-pH图、羟合配离子分率αn-pH图及4种金属氢氧化物条件溶度积与pH关系图.pc-pH图描述了4种金属氢氧化物在溶解平衡时,总离子平衡浓度与pH关系. Zn(OH)2(s),Cu(OH)2(s),Cd(OH)2(s)和Pb(OH)2(s)分别在pH为8.35~10.82,7.32~10.68,9.84~13.31和10.096~10.997时的溶解度最小.αn-pH图指出了各种羟合配离子分率与pH的关系,4种金属羟合配离子都有其最佳的存在pH范围.pPS-pH图指出了4种金属氢氧化物的条件溶度积与pH的关系,pH分别在8.0~9.0,7.0~9.0,9.5~10.5和10.3~11.2范围内Zn(OH)2(s),Cu(OH)2(s),Cd(OH)2(s)和Pb(OH)2(s)的条件溶度积最小.这些热力学图在中和水解法中的应用比电位-pH图更具实用价值,能为中和水解法处理各种重金属废水及湿法冶金除杂质提供更加严格的理论依据.     

Nd_2Fe_(14)B/α-Fe/非晶Nd-Fe-B三相纳米交换耦合磁体中的结构弛豫

用旋淬法制备了Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ／α－Ｆｅ基复相纳米交换耦合磁体粉末样品．发现样品由于在室温下的结构弛豫导致磁性能的较大变化．在淬态Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ非晶相和Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ／α－Ｆｅ纳米晶共存的三相交换磁体中,其效果更为明显．而在淬态完全非晶态或晶态的单相或复相交换磁体中,结构弛豫对磁性能的影响较弱．淬态Ｎｄ１０Ｆｅ８３Ｂ６Ｉｎ磁体粉末经过在室温下置放１年时间后,内禀矫顽力Ｈｃ由刚出炉时的２９６ｋＡ／ｍ增加至３８４ｋＡ／ｍ,剩磁比ｍｒ从０．５５增至０．６２非晶相的存在为晶粒发展完备的晶界提供了可能．应力和缺陷集中的边界区域的结构弛豫和原子调整使得相邻接的相与相、晶粒与晶粒之间的结晶学相关性提高,交换耦合增强．同时完善的晶界也增强磁体的磁硬化．Ｘ射线衍射结果显示结构弛豫的最终结果使得衍射峰宽化,极有可能在晶界处形成了畸变的晶间相．而正是这种畸变的晶间相对磁性能的增强起了关键的作用．     

复合掺杂PO_4~(3-)和Al~(3+)的α-Ni(OH)_2电极材料稳定性能研究(英文)

采用化学反应共沉淀法制各出PO43-和Al+-3+阴阳离子复合掺杂的α-Ni(OH)2粉体,采用X射线衍射仪(XRD),电子能谱(EDS).红外光谱(IR)和热重分析技术(TG-DSC)表征了其结构和组成.结果表明:添加PO43-和Al3+离子的α-Ni(OH)2增加了层间距,充放电循环测试表明复合掺杂的α-Ni(OH)2在15次循环结束后没有发生相变,循环伏安曲线呈现较好的重现性,表明了复合掺杂的α-Ni(OH)2在碱性电解液中具有较高的结构稳定性,放电容量达348.51 mA/g.     

Fe~(2+)浓度对2A12铝合金微弧氧化膜性能的影响

为分析掺杂元素对微弧氧化膜热控性能的影响,获得更高太阳吸收比和发射率的热控膜层,采用磷酸盐体系、Fe~(2+)盐添加剂制备了微弧氧化(Micro anodic oxidation,MAO)膜,并研究了不同浓度Fe~(2+)盐添加剂对MAO膜层热控性能的影响;采用扫描电镜观察了MAO膜微观结构,结合EDS、XRD,分析了Fe~(2+)浓度对MAO膜层微观形貌、膜层成分、相组成、耐盐雾腐蚀性的影响规律。结果表明:Fe~(2+)进入了膜层,Fe元素含量随着添加剂中Fe~(2+)浓度升高而增加,太阳吸收比和发射率均先升后降,且在Fe~(2+)浓度为20 g/L时出现峰值0.89和0.83;掺杂Fe~(2+)进入膜层生成Fe3O4,显著提高了MAO膜的热控性能和耐盐雾性能;Fe~(2+)浓度在20 g/L时微弧氧化膜具有优异的热控性能(其太阳吸收比达αS0.89、发射率达εH0.83)和耐盐雾腐蚀性能。     

α-Al_2O_3层厚度对TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN涂层抗氧化性能的影响

为获得抗氧化性能更为优越的TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN复合涂层,本文采用中温化学气相沉积(MT-CVD)在WC-Co硬质合金基体表面沉积不同厚度α-Al_2O_3层的TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN多层涂层,并在1 000℃下对涂层试样进行氧化实验。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段研究α-Al_2O_3层厚度对TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN涂层抗氧化性能的影响,确定可显著提高涂层抗氧化性能的α-Al_2O_3层厚度,同时探索涂层的抗氧化机理。结果表明:随着α-Al_2O_3层厚度的增加,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN多层涂层试样氧化后质量增量减少,涂层氧化增厚降低。当α-Al_2O_3层厚度为6.5μm时,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN涂层的抗氧化性能显著提高。随着涂层厚度的增加,涂层阻止O向涂层内部扩散及Al、Ti向外部涂层扩散能力增强,抗氧化性能更优越。     

用于钯催化载体的P改性高孔隙率γ-Al2O3/α-Al2O3泡沫(英文)

提出了一种新方法来制备用于钯催化剂的P-γ-Al₂O₃涂层改性的α-Al₂O₃泡沫。采用聚氨酯模板法,通过优化工艺参数,使陶瓷泡沫的显气孔率达到90.28%,体积密度达到0.45 g·cm^-3,且该泡沫具有可使用强度。将掺有P元素的γ-Al₂O₃涂层涂覆在α-Al₂O₃泡沫上,然后通过超声波辅助浸渍法来装载活性催化相(Pd)。结果表明,含P涂层增加了惰性泡沫的比表面积和弱酸性位点,同时减少了强酸性位点的占比。与无涂层的泡沫相比,改性的泡沫更容易装载活性相,且装载的金属Pd不容易被氧化,CO的催化转化温度(T₅₀,T₉₀)降低了50℃左右。该研究证明了低成本改性α-Al₂O₃陶瓷泡沫在钯催化剂生产中具有极大的应用潜力。     

弥散CeO_2对高温下α－Al_2O_3氧化膜初期生长的影响

在研究１０００及１１００℃下含弥散ＣｅＯ_２的ＮｉＡｌ基表面α─Ａｌ_２Ｏ_３氧化膜初期生长的微观形貌及化学组成的基础上，分析了弥散氧化物质点对氧化初期表层扩散通量的影响，解析出了氧化物质点对表层元素扩散通量的贡献项，进而研究了氧化温度、弥散氧化物质点的尺寸、含量及分布等因素对弥散氧化物质点促进Ａｌ_２Ｏ_３形成的影响，并解释了突出颗粒状生长等实验结果。同时，探讨了弥散氧化物质点促进保护性氧化膜形核和增强氧化膜再生能力的机制。     

超声波对α-Ni(OH)_2电极结构及电化学性能的影响(英文)

分别采用共沉淀法和超声波共沉淀法制备Al/Co复合掺杂α-Ni(OH)2样品A和B,用XRD和激光粒度仪表征样品的晶相结构和粒度分布。结果表明,样品B比样品A具有较多的晶格缺陷和较小的平均粒径。循环伏安特性及电化学阻抗谱测试显示,样品B比样品A具有更好的电化学性能:较好的反应可逆性、较低的电荷转移电阻和较高的循环寿命等。样品B的质子扩散系数为1.96×10-10cm2/s,约为样品A(9.78×10-11cm2/s)的2倍。充放电测试显示,样品B的放电比容量达到308mA·h/g,比样品A的放电比容量高25mA·h/g。     

Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜对1Cr17Ni2不锈钢疲劳性能的影响

采用真空阴极电弧沉积技术在1Cr17Ni2马氏体型不锈钢表面沉积Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜。研究对比了在室温下膜层试样与基体试样的旋转弯曲疲劳强度、疲劳寿命和疲劳断裂机理。结果表明:在不锈钢基体上沉积厚度为11.7μm,硬度为3 220HV0.025,膜/基结合力为56N的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜后,其疲劳性能显著提高,膜层试样较基体试样的疲劳极限提高了约11.2%,当应力水平在540～650 MPa变化时,疲劳寿命增量变化范围为108%～246%;裂纹均起源于表面,在低应力水平下只有一个裂纹源,而高应力水平下有多个裂纹源;疲劳性能的提高主要是由于膜层能够弥补基体表面一定的缺陷,同时软硬交替的膜层结构有较强的抗裂纹扩展能力。     

MOFs混合基质膜的制备及其对Co(Ⅱ)的分离研究

目的 为了解决MOFs原料价格昂贵且吸附剂不易回收的问题,以废旧PET瓶为酸源制备UiO–66,在聚丙烯腈中掺杂UiO–66制备MOFs混合基质膜以提升膜材料对钴离子的分离性能。方法 先将废旧PET瓶解聚制得对苯二甲酸,再以对苯二甲酸为原料制备MOFs材料UiO–66,利用MOFs与聚合物良好的相容性,将UiO–66分散到聚丙烯腈(PAN)中,制得MOFs混合基质膜UiO–66–PAN,通过XRD、FT–IR、BET、SEM等对UiO–66–PAN的表面形貌及结构进行分析。结果 成功制备出UiO–66–PAN,当UiO–66掺杂量由0%增加到6%时,膜材料的比表面积随UiO–66的增加而增大;当UiO–66掺杂量继续增加到8%时,UiO–66出现明显聚集,导致材料的膜通量和截留率降低;当UiO–66的掺杂量为6%时,6%–UiO–66–PAN的膜通量和截留率最高,分别为2 654 L.m^–2.h^–1和49.71%。将UiO–66–PAN用于Co(Ⅱ)的分离研究,在pH值为8.3、温度为25 ℃时,6%–UiO–66–PAN对Co(Ⅱ)的吸附量为26.56 mg/g,吸附过程自发吸热,符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型,经5次循环后对Co(Ⅱ)的去除率仍保持在80%以上。UiO–66–PAN具有良好的机械强度和稳定性,在金属离子分离方面具有潜在的应用价值。结论 UiO–66的加入能增强膜材料对Co(Ⅱ)的吸附能力,多孔结构的MOFs材料能够增强混合基质膜对金属离子的分离性能。