蒲绒活性炭负载Fe2O3的制备及其在软质聚氯乙烯中的阻燃应用

以蒲绒为原料、H₃PO₄为活化剂制备了蒲绒活性炭（AC）,利用浸渍焙烧法,制备了AC负载Fe₂O₃（AC-Fe₂O₃）复合物,将AC及AC-Fe₂O₃应用于软质聚氯乙烯（PVC）的阻燃处理,制备了AC阻燃软质PVC（AC/PVC）复合材料和AC负载Fe₂O₃阻燃软质PVC（AC-Fe₂O₃/PVC）复合材料。采用热重分析法研究了AC/PVC和AC-Fe₂O₃/PVC阻燃复合材料的热分解行为,采用极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）、锥形量热（CONE）等方法测试了AC/PVC和AC-Fe₂O₃/PVC阻燃复合材料的阻燃性能。结果表明：添加阻燃剂所制备的PVC基复合材料均达到UL-94 V-0级,LOI值均有提高。相比纯PVC,AC/PVC和AC-Fe₂O₃/PVC复合材料的热释放速率峰值和烟释放总量均有明显降低。这主要是由于AC和Fe₂O₃在凝聚相发挥协同阻燃作用。一方面AC的加入起到了物理阻隔的作用;另一方面Fe₂O₃的加入促进了PVC的早期交联碳化反应,催化PVC在燃烧前期形成更加稳定的炭层,使残炭率提高,可以有效抑制PVC的燃烧。     

杂质对氧化锆热障涂层性能的影响

降低热障涂层面层中的低熔点杂质含量,可提高涂层的高温稳定性和延长服役寿命。SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃是氧化钇稳定氧化锆(Yttria-Stabilized Zirconia, YSZ)热障涂层中几种常见的低熔点氧化物杂质,均会对涂层的性能产生一定的影响。本研究采用大气等离子喷涂法,制备SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃的含量从小于0.01wt%增加至1.00wt%的YSZ热障涂层。采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了上述涂层的微观结构;采用激光热导仪测试了涂层的热扩散系数和抗热震次数。研究结果表明,低熔点氧化物杂质对YSZ涂层的导热性、热处理状态的孔隙率具有明显影响,且更容易引起涂层的热震失效。当杂质氧化物含量在小于0.2wt%范围内变化时,涂层的性能变化更为显著。     

磁功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料的性能

先以氧化石墨烯和三氯化铁为原料并用高温水热法制备还原氧化石墨烯/ Fe₃O₄(rGO/Fe₃O₄)复合物,再用其改性环氧树脂制备出rGO/Fe₃O₄/环氧树脂复合材料,研究了(rGO/Fe₃O₄)复合物的添加对其性能的影响。结果表明,(rGO/Fe₃O₄)复合物的添加量为30%的复合材料其冲击强度达到27 kJ/m²,比纯环氧树脂的冲击强度提高了58.8%。在环氧树脂中添加rGO/Fe₃O₄复合物,使其吸波性能显著提高。rGO/Fe₃O₄复合物的添加量为20%的复合材料,其反射率在小于-10 dB的频率范围为7.7~12.3 GHz,有效吸收频宽达4.6 GHz,覆盖了整个X波段。随着石墨烯含量的提高rGO/Fe₃O₄/环氧树脂复合材料达到最小反射率的位置向低频位置移动,控制rGO和Fe₃O₄的相对含量可调控这种复合材料的吸波性能。     

无卤阻燃高残炭环氧树脂对环氧膨胀型防火涂料的性能影响研究

通过在涂层体系中用无卤阻燃高残炭环氧树脂(EP-DOPO)替代普通环氧树脂(EP)的方法，确定了无卤阻燃高残炭环氧树脂在环氧膨胀型防火涂料中的作用，并明确最佳用量。分别添加不同比例的无卤阻燃高残炭环氧树脂，研究这种情况下环氧膨胀型防火涂料各项性能及膨胀炭层的结构。结果表明：无卤阻燃高残炭环氧树脂可明显改善环氧膨胀型防火涂料的烟密度、炭层结构，同时可以明显提高发泡炭层的柔韧性及致密性，EP-DOPO/EP为40/60时涂层综合性能达最优。     

碳纤维表面改性增强Fe3Al-Al2O3复合材料的制备及组织性能

采用溶胶-凝胶分散和热压烧结制备了短切碳纤维（CF_s）/Fe₃Al-Al₂O₃复合材料。分别通过电化学镀Cu和化学气相沉积SiC对CF_s表面修饰和改性,研究了Cu镀层和SiC涂层对CF_s/Fe₃Al-Al₂O₃复合材料显微组织、相组成、力学性能及断裂行为的影响。结果表明,未修饰的CF_s在Fe₃Al-Al₂O₃基体中受到严重侵蚀,CF_s/Fe₃Al-Al₂O₃复合材料致密度低,抗弯强度仅为239.0 MPa,与Fe₃Al-Al₂O₃强度相当;表面镀Cu可有效保护CF_s不被侵蚀,同时提高了CF_s/Fe₃Al-Al₂O₃复合材料的烧结致密性和界面结合强度,从而明显提高了复合材料的断裂强度,但断裂过程中纤维拔出较短;CF_s表面沉积SiC的CF_s/Fe₃Al-Al₂O₃复合材料组织均匀致密,表面涂层完整,且与纤维及基体之间结合力相当,断裂过程中,涂层既可随纤维一起拔出基体,也可与CF_s分离而留在基体之中,SiC涂层与纤维及基体之间的弱相互作用很大程度上促进了纤维脱黏和拔出,从而促进CF_s/Fe₃Al-Al₂O₃复合材料韧化所需的渐进破坏机制。      

Fe3O4 纳米复合粒子研究

制备了酞菁镍(N iPc) 2Fe₃O₄ 纳米复合粒子, 研究了其化学稳定性和磁性能。结果表明,N iPc 在Fe₃O₄ 纳米粒子表面形成了复合层, 并且它们之间形成了一定程度的化学键。N iPc 复合层可有效地保护Fe₃O₄ 纳米粒子不被空气氧化, 显著提高了其抗氧化能力, 并降低了其矫顽力。      

镀银织物基Fe3O4/WPU发泡涂层复合材料电磁屏蔽性能研究

为实现材料与结构协同增强织物电磁屏蔽性能,以镀银织物为基布,引入磁损耗材料Fe₃O₄,利用多孔结构,采用发泡涂层法制备镀银导电布基Fe₃O₄/水性聚氨酯（WPU）发泡涂层材料,探究Fe₃O₄添加量对涂层表观结构以及电磁材料协同和泡孔结构协同作用下复合材料的电磁屏蔽性能的影响。实验结果表明,当Fe₃O₄添加量不超过20%的情况下,Fe₃O₄在水性聚氨酯基体中分散性相对较好,泡孔孔径分布均匀,复合材料整体协同的电磁屏蔽性能在8.2～12.4GHz内高达85dB,较原基布提高了18%,体现较好的电磁屏蔽性能。     

Fe3O4/GO/CeO2复合纳米材料的制备及其对水中亚甲基蓝吸附性能研究

首先通过溶剂热法制备Fe₃O₄纳米颗粒，再通过离子强度调控法制备磁性氧化石墨烯(Fe₃O₄/GO),最后用共沉淀法制得Fe₃O₄/GO/CeO₂复合纳米材料，并用扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、X射线衍射(XRD)等技术对其进行表征。结果表明：Fe₃O₄纳米颗粒与CeO₂纳米颗粒均匀地分散在GO上。研究了Fe₃O₄/GO/CeO₂复合纳米材料对亚甲基蓝染料的吸附性能，并考察了不同因素对吸附性能的影响。由于Fe₃O₄纳米颗粒有着磁性的性质，易回收分离，具有再生利用性能。吸附实验结果表明：Fe₃O₄/GO/CeO₂复合纳米材料循环5次后对亚甲基蓝的吸附率仍在95%以上。因此，Fe     

Fe3O4-氮掺杂生物炭材料催化芬顿反应吸附有机污水中磷酸根离子的研究

以竹粉废料为原料,利用尿素热解制得氮掺杂生物炭(NBC),再通过原位沉积法在生物炭表面生长纳米Fe₃O₄,得到Fe₃O₄-氮掺杂生物炭复合材料(NBC-Fe₃O₄)。以KH₂PO₄溶液模拟含磷废水测试了NBC-Fe₃O₄复合材料的吸附性能,结果表明复合材料在pH值7时达到最佳吸附效果,吸附效率接近100%,最大吸附量为20.3 mg/g;复合材料对磷的吸附符合朗格缪尔模型和二级动力学方程。另外,复合材料中含有大量的Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ),可以通过外加H₂O₂溶液形成芬顿氧化体系,实现同步催化降解腐殖酸和吸附磷酸根污染物。     

纳米微球NH2—Fe3O4@聚乙二醇@ZnO的制备及其光催化性能

首先合成氨基功能化Fe₃O₄(NH₂—Fe₃O₄),并以NH₂—Fe₃O₄为磁核,六水合硝酸锌(Zn(NO₃)₂·6H₂O)为锌源,在表面活性剂聚乙二醇(PEG,PEG-400)辅助下通过水热法制备PEG修饰的ZnO(NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO)磁性复合材料。利用XRD、SEM、TEM、XPS、紫外-可见-近红外分光光度计、比表面吸附仪(BET)、振动样品磁强计(VSM)等对NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料组成、形貌、磁性能等进行表征。并进一步以罗丹明B(RhB)染料为模拟污染物,对NH₂?Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料的光催化降解性能进行研究,采用单因素法探究Fe与Zn的原子比(n(Fe)∶n(Zn))、合成温度、表面活性剂种类及用量对NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料光催化降解性能的影响。结果表明,n(Fe)∶n(Zn)=1∶15、水热合成温度为180℃制备的NH₂—Fe₃O₄@ZnO复合材料具有良好的光降解性能,0.0500 g NH₂—Fe₃O₄@ZnO复合材料在紫外光照射20 min内对50 mL RhB(1.0×10?5 mol·L?1)溶液降解率为90.36%。而相同条件制备的NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料呈微球状,比表面积为11.43 m2·g?1,禁带宽度为2.51 eV,对RhB的光催化降解率可提高至99.36%,循环使用10次后,其对RhB的光催化降解率仍可达96.48%,PEG-400对NH₂—Fe₃O₄@ZnO复合材料的光催化活性具有较大的协同效应。      

石墨烯无溶剂纳米流体的制备及其在防腐导热涂料中的应用

通过在氧化石墨烯(GO)表面沉积Fe₃O₄纳米粒子制备得到GO@Fe₃O₄复合纳米粒子,再进一步通过表面接枝KH560-M2070,成功制备出石墨烯无溶剂纳米流体,从而改善石墨烯类材料在环氧树脂基体中的分散性和相容性。采用TEM、XRD分析方法对制备的石墨烯无溶剂纳米流体进行表征,同时对石墨烯流体/环氧树脂涂层的耐水、耐酸碱和导热性能进行了探究。     

Fe2O3对原位制备SiCw/SiC太阳能储热陶瓷的结构与性能的影响

为调控SiC_w/SiC复相陶瓷中原位生长SiC晶须的生长发育和形貌, 以提高SiC复相储热陶瓷的性能, 在CF0配方(SiC 69.31wt%, AlN 20.30wt%, Si 10.39wt%)的基础上添加0.5wt%~2.0wt% Fe₂O₃作为催化剂。研究了Fe₂O₃对晶须形貌、生长机制及SiC复相陶瓷结构与性能的影响。研究结果表明, 引入Fe₂O₃后晶须生长机制由气-固机理转变为气-液-固机理。Fe₂O₃添加量通过调节C元素在Fe-Si熔球中的溶解度, 与烧成温度共同调控晶须形貌。经1500 ℃烧成的CF4(2.0wt% Fe₂O₃)样品性能最佳, 晶须直径50~100 nm, 长度1~6 μm, 其体积密度、抗折强度、比热容分别为2.19 g/cm ³、45.08 MPa、0.95 J/(g·K) (25 ℃), 热导率达18.15 W/(m·K) (25 ℃), 相比于未添加Fe₂O₃的样品增加了169%。气-液-固机理生长的SiC晶须缺陷少、直径大, 可有效降低晶须-基体传输势垒, 具有更好的热学性能。     

自组装法制备磺化聚苯乙烯@Fe3O4磁性复合颗粒及其磁性能

实现结构可控、均匀包覆是制备核-壳复合材料的关键。采用离子交换法完成了磺化聚苯乙烯(PSS)表面Na+与溶液中Fe2+和Fe3+的交换,于碱性条件下制备了PSS表面负载Fe₃O₄(PSS@Fe₃O₄)的磁性复合颗粒。通过称重法计算了Fe₃O₄最大包覆率;通过振动样品磁强计(VSM)测试了不同负载含量下PSS@Fe₃O₄复合颗粒的磁性能;通过XRD、衰减全反射-FTIR (ATR-FTIR)、SEM-EDS分析了PSS@Fe₃O₄磁性复合颗粒的化学组成和微观结构。结果表明,随着Fe2+/Fe3+浓度增加,PSS@Fe₃O₄磁性颗粒的饱和磁化强度也随之增大,最大饱和磁化强度为7.51 emu/g,并具有明显的磁响应性;Fe₃O₄均匀包覆在PSS表面,最大包覆率为8.3 wt%。PSS@Fe₃O₄磁性复合颗粒有望用于磁流变、医学及水处理领域。      

Low temperature synthesis of bismuth ferrite nanoparticles by a ferrioxalate precursor method

The synthesis of bismuth ferrite by solid-state reaction of Bi₂O₃ and Fe₂O₃ results in the formation of multiphase products. Even coprecipitation followed by calcination leads to the formation of impurity phases. Here, we report the synthesis of magnetoelectric bismuth ferrite by a ferrioxalate precursor method. In this process, bismuth ferrite, synthesized through solutions of some specific salts led to the formation of phase pure (perovskite) nanocrystalline powder (11–22 nm as evident from X-ray diffraction analysis) at a temperature of 600 °C. The synthesized powders were characterized by X-ray diffractometry, thermogravimetry and differential thermal analysis, Fourier transformation infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. The synthesis route is simple, energy saving and cost-effective. Such nanosized bismuth ferrite powder may have a potential application in making lead free piezoelectric materials for actuators as well as magnetoelectric sensors.     

Study of the densification of a nanostructured composite powder: Part 1: Effect of compaction pressure and reinforcement addition

Al/Al₂O₃ composite coating was prepared by plasma spraying and characterized by XRD and SEM. Some thermal–mechanical properties of the composite coating including thermal diffusivity, microhardness, fracture toughness and sliding wear rate were measured. The results showed that the Al/Al₂O₃ composite coating, compared with Al₂O₃ coating, exhibits denser structure and developed splat interface. The coexistence of Al metal phase and Al₂O₃ ceramic phase effectively increased the fracture toughness and thermal diffusivity of composite coating, in spite of the slight decrease in microhardness. Furthermore, the wear resistance of Al/Al₂O₃ composite coating is superior to that of Al₂O₃ coating.     

DMFC阳极催化剂Fe3O4@Pt的制备及其催化性

采用水热法制得粒径为150~300 nm、分散性良好的Fe₃O₄磁性内核颗粒, 经APTES对Fe₃O₄进行氨基化修饰后, 用NaBH₄原位还原H₂PtCl₆制得Fe₃O₄@Pt核壳结构的DMFC阳极催化剂, 对其进行TEM、XRD、XPS、EDS和催化活性及稳定性表征, 结果表明: 制得的Fe₃O₄@Pt颗粒表面主要由Pt组成, 形成了完整包覆一层Pt的Fe₃O₄@Pt粒子, 颗粒粒径为200~300 nm, Fe与Pt的原子比近似为3:1; Fe₃O₄@Pt具有良好的稳定性, 在循环100圈后, Fe₃O₄@Pt修饰的玻碳电极在新配制的0.5 mol/L H₂SO₄+1 mol/L CH₃OH溶液中循环第101圈的峰电流密度是第一圈的94.51%; 纯Pt的峰电流密度仅为Fe₃O₄@Pt的90.73%, Fe₃O₄和Pt之间存在电荷传递, 从而提高了Fe₃O₄@Pt的催化活性。因此Fe₃O₄@Pt有望取代Pt作为DMFC的阳极催化剂。     

残余应力对涂覆Al2O3涂层的ZrO2陶瓷的强度和裂纹扩展阻力的影响

本研究在ZrO₂基体表面涂覆一薄层Al₂O₃涂层, 利用基体与涂层之间热膨胀系数不匹配, 在Al₂O₃-ZrO₂预应力陶瓷(简称A_CZ_S预应力陶瓷)表层引入压应力。采用维氏压痕法评价残余应力对A_CZ_S预应力陶瓷的表层和基体中裂纹扩展阻力的影响。理论分析结合实验结果表明: 表层的压应力使得A_CZ_S预应力陶瓷的裂纹扩展阻力增大, 最终导致强度和损伤容限提高; 且A_CZ_S预应力陶瓷表层的压应力和裂纹扩展阻力随着基体截面积与涂层截面积比值的增加而增大。当ZrO₂基体表层的Al₂O₃涂层厚度为40 μm时, 表层压应力使A_CZ_S预应力陶瓷的弯曲强度达到(1207±20) MPa, 相比于同种工艺下制备的ZrO₂陶瓷强度提高了32%, 同时也是Al₂O₃强度的3倍。此外, A_CZ_S预应力陶瓷也表现出很好的抗热震性能。