TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化产氢活性研究

采用阳极氧化法在乙二醇电解液中制备了高度有序的TiO2纳米管阵列,分别通过SEM、EDX表征其形貌及元素组成,并探讨了TiO2纳米管的生长过程。结果表明,TiO2纳米管的形成过程是一个由纳米多孔膜结构向独立有序的纳米管阵列转变的过程。同时以TiO2纳米管为光阳极,采用双室光电化学池制氢体系,利用光照TiO2产生的光电压与双室电解液pH差产生的化学偏压的协同效应可达到水的分解电压,充分实现高效率、低能耗制氢的目标。无外加电压及牺牲剂条件下,TiO2纳米管的光电流密度为6.51 m A/cm2,光照1 h产氢量高达108.9μmol/cm2。     

5052 铝合金表面钛锆基转化膜的制备及耐蚀性

目的研究铝合金表面非铬酸盐高耐蚀性转化膜的制备工艺。方法以K2Zr F6和K2Ti F6为主盐,KMn O4为氧化剂,Na F为成膜促进剂,在5052铝合金表面制备化学转化膜。采用SEM,EDS,FT-IR,XPS对转化膜的形貌、结构以及成分进行分析,通过硫酸铜点滴实验、全浸蚀实验和极化曲线对转化膜的耐蚀性进行研究。结果获得了土黄色转化膜,主要由Al F3·3H2O,Al Ox/Al,Al2O3,Mn O2和Ti O2组成。转化处理后,铝合金的腐蚀电位正移了约591 m V,腐蚀电流密度由1.10μA/cm2降低为0.48μA/cm2。经过封闭处理后,腐蚀电流密度降低为0.04μA/cm2,耐蚀性明显提高。结论以K2Zr F6和K2Ti F6为主盐在铝合金表面形成的土黄色化学转化膜具有良好的耐蚀性。     

强流脉冲离子束辐照镁合金微弧氧化膜的耐腐蚀性能

采用强流脉冲离子束在束流密度为200 A/cm2、辐照次数为1~10次条件下对AZ31镁合金微弧氧化膜进行辐照改性处理。采用扫描电子显微镜对氧化膜的表面及截面形貌进行表征;在Princeton Applied Research(PAR)2273型电化学工作站测量氧化膜的极化曲线。结果表明:在束流密度200 A/cm2、5次辐照条件下氧化膜表面获得连续、致密的改性层;以3.5%NaCl溶液为腐蚀液,氧化膜表面发生的腐蚀过程由辐照前的活化溶解向辐照后的钝化-孔蚀击穿转变;在束流密度200 A/cm2、5次辐照条件下击穿电位提高到最大值-800 mV(vs SCE)。强流脉冲离子束辐照产生的连续致密改性层是氧化膜耐蚀性改善的主要原因。     

纳米SiO_2对低碳钢表面常温磷化处理的影响

在常温磷化的条件下,通过向磷化液中加入纳米SiO2,在低碳钢表面制备磷化膜。通过硫酸铜点滴试验以及腐蚀电化学测试等手段,研究磷化液中加入纳米SiO2对磷化膜结构和性能的影响。结果表明,在本试验条件下,磷化膜的膜厚随着纳米SiO2浓度的增加而增加。当纳米SiO2的加入量为1 g/L时,膜厚为7.81μm,磷化膜耐蚀性能最好,耐硫酸铜点滴腐蚀时间大于115 s,3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流密度为0.931μA/cm2,缓蚀效率为97.9%。     

CO/Al2O3纳米线有序阵列的制备与磁性

用电化学法制备了高度有序的多孔氧化铝模板(AAO),用交流沉积法以硫酸盐为电解液在多孔氧化铝模板中还原生长了Co纳米线,制备了Co/Al2O3纳米线有序阵列.通过电化学脉冲剥离法去除了沉积在阵列表面的过剩金属钴和金属铝基底,提高了样品的磁垂直各向异性.分别用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对多孔氧化铝模板和纳米线阵列的微观形貌和结构进行了分析,用振动样品磁强计(VSM)对样品的磁学性质进行了测试.分析了模板孔径、孔心距、长径比以及交流电化学沉积条件如pH值、温度等对纳米线结构和磁性能的影响.孔心距和长径比一定的条件下,孔径增大引起孔壁厚度降低会导致纵向矫顽力和剩磁比下降.纳米线中的晶粒在生长过程中(100),(002)择优取向.当外场垂直磁化时,磁滞回线有较高的矩形比(0.6～0.85)和矫顽力(80 000A/m～150 400A/m),具有明显的垂直膜面各向异性,矩形比和矫顽力都比一般的二维合金薄膜材料大得多.     

海胆球形和纳米线形MnO2制备及其超级电容特性

采用水热法合成海胆球形和单相纳米线形MnO2,并以X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安、交流阻抗等方法对其进行测试。结果表明：相同反应条件下采用不同反应物可制备具有不同形貌的MnO2。海胆球形MnO2由单相γ-MnO2构成,其直径在1～10μm之间;纳米线形MnO2由单相α-MnO2构成,直径约为50nm,长度大于1μm。两种形貌的MnO2在2 mol/L的（NH4）2SO4溶液中具有良好的电容特性,2mA/cm2放电时海胆球状MnO2比容量值为244F/g,纳米线状MnO2比容量值为159F/g。交流阻抗测试表明,海胆形MnO2作为电极材料,具有更良好的电容性能。     

高活性TiO_2薄膜电极的制备及其光电化学性能

以Ti(n-OC4H9)4和CH3COOK为原料,采用溶胶-凝胶法在导电玻璃基底上制备K2Ti2O5薄膜,进一步以K2Ti2O5薄膜为前躯体,用离子交换法获得TiO2纳米薄膜电极。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析薄膜的组成和表面特征;以草酸为有机污染物代表,通过光电化学技术考察薄膜的光电化学活性。结果表明:TiO2纳米薄膜具有锐钛矿晶型,其粒径随着K2Ti2O5薄膜制备温度的降低而减小,约为30～150nm;TiO2纳米薄膜在0.1mol/LNa2SO4溶液中具有典型的光电化学活性以及较高的稳定性,比在含少量草酸的溶液中采用溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜具有更强的光激发和更稳定的光电流响应性能,TiO2薄膜电极的平带电位发生负移,负移值为0.140V(vsSCE),饱和光电流密度为0.32mA/cm2。     

电解液对 2A12 铝合金硬质阳极氧化膜层性能的影响

目的对硫酸、混合酸电解液体系中制备的2A12铝合金硬质阳极氧化膜层性能进行研究,找出混合酸电解液体系对2A12铝合金硬质阳极氧化过程的影响机理,为改善膜层的耐蚀性能提供一种思路。方法通过对膜层厚度、显微硬度、微观形貌、极化曲线、交流阻抗试验结果进行分析,研究不同电解液对2A12硬质阳极氧化膜层性能的影响。结果在有机酸的活性吸附作用下,混和酸电解液解决了硫酸电解液制备2A12铝合金硬质阳极氧化膜存在的厚度、硬度不均匀及烧蚀现象,制备的膜层厚度范围为35~38μm,硬度范围为386~407HV0.05,具有厚度和硬度分布均匀、离散性小的特点。极化曲线及电化学交流阻抗分析表明,混合酸电解液体系中制备的2A12铝合金硬质阳极氧化膜层未进行封孔处理时,膜层的自腐蚀电位为-619.93 m V,阻挡层电阻为1.4×105Ω·cm2;封孔处理后,膜层的自腐蚀电位为-74.69m V,阻挡层电阻为2.376×106Ω·cm2。这说明封孔处理能够改善阻挡层的质量,显著提高膜层的耐腐蚀性能。结论采用混合酸电解液体系能够稳定制备出2A12铝合金硬质阳极氧化膜层,制备的膜层应进行封孔处理。     

高性能HfAlO介质薄膜的制备

利用超高真空电子束蒸发法制备了可替代SiO2作为栅介质的HfAlO膜.薄膜的化学组成为(HfO2)(Al2O3)2,900℃退火处理后仍然呈现非晶状态,而且表面平滑.介电常数为12.7,等效氧化物厚度2 nm,固定电荷密度4×1012cm-2,2 C栅偏压下漏电流为0.04 m A/cm2.后退火处理能有效降低固定电荷密度和泄漏电流密度,但会造成界面SiO2的生长.     

纳米CdTe/TiO2复合材料对304不锈钢的光生阴极保护行为

目的研究纳米CdTe/TiO_2复合材料对304不锈钢的光生阴极保护行为。方法采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管,通过循环伏安沉积法在纳米管上进行CdTe修饰。应用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法对比纯TiO_2与CdTe/TiO_2的表面形貌与晶相特征。结合开路电位(OCP)、光电流密度-时间曲线(J-t)、Tafel极化曲线等电化学方法,研究复合材料的光电转化性能及其对304不锈钢的阴极保护行为。结果在光照条件下,耦连CdTe/TiO_2复合材料的304不锈钢的开路电位从初始的-190mV负移至-730mV,光电流密度可达0.15mA/cm~2,闭光后,开路电位上升至-350mV,仍然具有保护作用,说明制备的纳米CdTe/TiO_2复合材料具有储存电子的能力。结论在可见光照射下,与纯二氧化钛相比,制备的CdTe/TiO_2复合材料对304不锈钢的阴极保护性能显著提高,且在闭光状态下仍能维持对不锈钢的保护,对不锈钢起到一定的延时保护效果。     

封隔器以下140钢级套管材质在完井过程中的腐蚀行为研究

通过高温高压鲜酸(10%HCl+1.5%HF+3%HAc+5.1%TG201缓蚀剂)、残酸、地层水CO2腐蚀实验及电化学分析,研究TP140钢在苛刻工况条件下的耐蚀性。结果表明:TP140钢在鲜酸、残酸和地层水CO2腐蚀实验条件下,其均匀腐蚀速率分别为3.7490,0.4361和0.5524 mm/a。残酸实验后,试样表面存在不完整Cu膜。未去除Cu膜的TP140钢试样的自腐蚀电位(-658 m V)高于去除Cu膜的TP140钢试样的(-692 m V),腐蚀驱动力小,但其自腐蚀电流密度(3.1141×10-5A/cm2)明显高于去除Cu膜的(1.0926×10-5A/cm2)。相比于TP140钢基体(Fe),Cu为正电性金属,膜的覆盖不致密形成典型的大阴极-小阳极结构,导致严重的局部腐蚀。TP140钢在鲜酸、残酸和地层水CO2腐蚀实验条件下,试样表面最大点蚀深度可达150μm。     

用不同气氛和不同温度的氧化法制备氧化锌纳米线的研究

在不同气氛中和低于锌熔点的350～400℃温度下,在锌箔上用直接氧化法制备了氧化锌纳米线。研究表明,在400℃以下的空气中加热会形成低密度的氧化锌纳米线;在400℃空气中加热时,氧化锌纳米线的密度明显增大。当在氧气与氩气的混合气氛中于400℃加热时,氧化锌纳米线的密度也明显增大。混合气体的流量越大,氧化锌纳米线的密度越大,纳米线越直。氧化锌纳米线的晶体结构为六方晶体,直径为20～150 nm,长度为几μm至十几μm。用直接氧化法可在低温无催化剂条件下制备出纳米材料。     

TiO2/ITO膜的液相沉积法制备及其用于4-氨基安替比林降解的光电催化活性

利用液相沉积（LPD）法在ITO表面制备TiO2薄膜。光电流和交流阻抗（EIS）测试表明,这种TiO2/ITO液相沉积膜具有良好的光电性能,对紫外光产生灵敏、快速的电流响应,在此膜电极上通过施加一定的阳极偏压可有效分离光生电子-空穴对。将TiO2/ITO膜用于4-氨基安替比林的光电催化降解研究,与其他方法相比,利用此液相沉积膜电极的光电催化技术对于4-氨基安替比林的降解具有明显的协同效果,适合于该污染物的降解处理。当外加阳极偏压为＋0.8 V,支持电解质Na2SO4浓度为0.1 mol/L,溶液pH为2.0时,0.1 mmol/L 4-氨基安替比林120 min的光电催化降解效率最高可达95%。     

LC4 铝合金表面硬质阳极氧化膜制备及表征

目的在LC4铝合金表面制备硬质阳极氧化膜,讨论工艺参数对膜层厚度和硬度的影响。方法对阳极氧化的时间、温度、电流密度及正负脉冲电流时间比等参数进行优化实验,通过OM,SEM,XRD及显微硬度计等对制备的氧化膜层的厚度、硬度、形貌等进行研究。结果工艺优化后的参数为:温度-2~0℃,正脉冲电流密度4 A/dm2,负脉冲电流密度1 A/dm2,正负脉冲电流时间比6∶1,氧化时间50 min。得到由一系列直径约为50 nm的管状单元结构组成的氧化膜,其厚度为36μm,硬度为420HV。结论制备的阳极氧化膜具有致密的组织结构和高的硬度值。     

TiO2纳米管/Ti光阳极的氢化处理及其光解水性能

氢化处理TiO2纳米管是一种简单而又有效地提高其光解水制氢效率的方法。通过采用FE-SEM、TEM、XRD及XPS等研究,在大气气氛500 ℃热处理后,接着经300 ℃氢化处理后,获得了由以锐钛矿组成的TiO2 纳米管壁,和在纳米管内壁上高度无序的表面层组成的双相结构的TiO2 纳米管阵列,且在纳米管表面形成了Ti-OH能带。光催化分解水试验表明,在光强为100 mW/cm2的模拟太阳光照射下氢化处理后的TiO2纳米管光阳极的光电流密度可达4.88 mA/cm2,较未氢化处理的样品提高了约4倍     

缓蚀剂在PVC热稳定剂生产废水作为冷却水用过程中的应用研究

目的通过在生产废水中加入缓蚀剂,减少废水中氯离子的腐蚀性能,使其成为生产中的冷却水,实现节能环保。方法采用失重法,研究废水温度对Q235钢腐蚀速率的影响,确定废水的腐蚀温度。研究L-抗坏血酸和L-半胱氨酸在废水中的最佳用量,制备成复配缓蚀剂,研究复配缓蚀剂膜形成的最佳时间。用塔菲尔曲线、阳极极化曲线及交流阻抗法,研究存在与不存在复配缓蚀剂膜的Q235钢的自腐蚀电流密度、极化腐蚀电流密度和极化阻抗。用SEM研究复配缓蚀剂膜腐蚀前后的形貌变化。结果在60℃的生产废水中,L-抗坏血酸的最佳用量为165 mg/L,L-半胱氨酸的最佳用量为18 mg/L,复配缓蚀剂膜的形成时间为24h。无缓蚀剂膜时,Q235钢的自腐蚀电流密度为4.918×10-5 A/cm~2;在500 m V过电位下,极化腐蚀电流密度为1.667×10-2 A/cm~2,极化阻抗为529?×cm~2。形成复配缓蚀剂膜的Q235钢片的自腐蚀电流密度为3.433×10-7 A/cm~2,极化腐蚀电流密度为4.132×10-6 A/cm~2,极化阻抗很大。复配缓蚀剂的缓蚀率为80.15%,明显高于单一缓蚀剂。SEM测试表明,在过电位为500 m V时,无缓蚀剂膜的Q235钢腐蚀十分严重,有复配缓蚀剂膜的Q235钢几乎不腐蚀。结论在PVC热稳定剂生产废水中加入适量的缓蚀剂,具有较好的缓蚀性能,基本满足作为冷却水的要求。     

聚苯胺纳米线复合材料的制备与储能性分析

针对软、硬模板法制备纳米线的缺陷,提出一种步骤简单、快速且低成本的方法来获得直径均匀的PANI纳米线复合材料,并对所制备出的PANI纳米线复合材料进行表征和电化学性能研究。首先,采用阳极氧化剥离法,分别在硝酸体系、磷酸还原体系及硫酸体系中对表面光滑的石墨板进行电化学剥离处理。随后,在经过电化学剥离后的粗糙石墨表面上进行电聚合,从而得到PANI纳米线复合材料。表征分析发现,经电化学剥离处理的石墨纸表面分别生成具有大量活性点的石墨烯和氧化石墨烯,与PANI结合显著提高了PANI的导电性。其中硝酸体系制备的聚苯胺复合材料(PANI/GO)微观为纳米线组成的三维网状结构;磷酸还原体系制备的聚苯胺复合材料(PANI/GR1)微观是纳米线和纳米片层混合结构;硫酸体系制备的聚苯胺复合材料(PANI/GR2)的微观结构介于二者之间。以镁合金和上述三种PANI复合材料为电极,制备出简易的海水电池。使其在电流密度为3.75 m A·cm^-2下放电至0.9 V时止。三种电池的比能量分别为540、228和363 m Wh·g^-1,结果表明PANI/GO的储能性最优。...     

MgO单晶一维纳米结构的制备与表征

研究气相法制备MgO一维纳米结构的简单工艺途径.采用直接热蒸发镁粉的化学气相沉积法在不同条件下分别制备了MgO的纳米棒、纳米线、直角网络结构纳米线、晶须等单晶一维纳米结构.温度、氧分压和过饱和MgO蒸气压等参数对形貌具有重要影响.X射线衍射和选区电子衍射确定MgO纳米结构为立方晶系.扫描电镜和透射电镜对不同产物的形貌进行表征,显示其生长受到气一固生长机制控制.光致发光表明MgO纳米线在381 nm处出现强烈的紫色光发射宽峰.     

预应变状态对J55油套管钢在长庆油田地下洛河水中腐蚀电化学性能的影响

利用电化学阻抗谱（EIS）和光电流技术研究了拉伸、压缩及弯曲三种状态下J55油套管钢在长庆油田洛河水中所成钝化膜电化学性能及光电特性。结果表明：随着拉应力的增加,传递电阻R₁、膜电阻R₂及扩散电阻减小,表明拉应力增加可使钝化膜对基体耐腐蚀的保护作用减弱;随着压应力和弯曲应力的增加,传递电阻R₁、膜电阻R₂及扩散电阻增加,说明在压、弯曲应力状态下钝化膜对基体的保护作用增强。Mott-Schottky曲线测试结果发现,拉应变程度增加,M-S曲线直线部分的斜率减小,说明钝化膜内的施主密度增加;而随着压、弯曲应力增加,M-S曲线直线部分的斜率增大,表明膜内的施主密度减小。光电流测试表明,光电流随着拉应变程度的增加而减小,随压缩和弯曲应变程度的增加而增大。     

纳米多孔WO3薄膜电极的制备及其光电化学性质

以偏钨酸铵为钨源、十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,采用水热法制备纳米WO3粉体,并在不同温度下进行煅烧处理,通过添加分散剂、粘结剂等配制WO3浆料,利用刮涂法制备纳米多孔WO3薄膜电极。通过TG-DTA、XRD、SEM、BET以及UV-vis吸收光谱等手段对样品进行表征,采用Mott-Schottky测试、稳态光电流谱和交流阻抗谱等方法研究WO3薄膜电极的光电化学性能。结果表明:所制备的WO3为单斜型,随着热处理温度的升高,WO3粉体结晶度增高,颗粒粒径增大,比表面积下降;将热处理温度为650℃的WO3粉体制得的薄膜呈多孔膨松状结构,其平带电位为0.45 V,载流子浓度为3.445×1020cm 3,光电流密度达2.50 mA/cm2。此外,进一步探讨颗粒尺寸对其光电性质的影响及其机理。