溶胶-悬浮液混合制备ZrO_(2(n))-Al_2O_3纳米复合陶瓷

采用微波加热水解氧氯化锆及醇水混合液体,制得ZrO_2前驱物——纳米水合氧化锆溶胶。讨论了反应液体中氧氯化锆浓度和醇/水比对生成物平均粒度及其分布的影响;得出了采用聚甲基丙烯酸铵作为电空间稳定剂的亚微米级氧化铝水悬浮液的稳定条件;阐述了溶胶-悬浮液混合制备复合陶瓷的工艺过程。     

溶胶-凝胶法制备Y2O3稳定ZrO2陶瓷微弧氧化封孔层

为了提高铝合金微弧氧化后的表面耐腐蚀性能,采用溶胶-凝胶法配合深紫外光化学处理法在铝合金微弧氧化膜层表面制备Y₂O₃稳定ZrO₂陶瓷封孔膜。用扫描电镜、X射线衍射、浸泡试验和电化学测试等分析手段表征其成分、相结构和表面形貌,研究复合膜层的耐蚀性。结果表明：深紫外辐照能够在较低的温度下制备出结合力好且致密的ZrO₂溶胶凝胶封孔膜,复合膜层的主要相组成为ZrO₂,与没有封孔的微弧氧化膜层相比,腐蚀电流I₀提高4个数量级,腐蚀电位E_o明显向正向移动,移动幅度为0.283,表明封孔后的涂层耐蚀性显著提高。     

高分散高稳定α-Al2O3和纳米SiC单相及混合水悬浮液的制备

采用胶体电空间稳定机制改善陶瓷粉体的分散,以聚电解质PMAA-NH     

平板α-Al2O3陶瓷微滤膜的制备与表征

采用固态粒子烧结法和浸拉提渍工艺研制出α-Al2O3平板式陶瓷微滤膜,探讨涂膜液中固含量对膜孔径及纯水通量的影响,并研究涂层工艺及烧成制度对膜形成的作用。同时对微滤膜的孔径大小及分布,膜孔隙率、纯水通量及抗弯强度等性能进行表征。实验结果表明,制备出平均孔径为0.7μm的平板陶瓷膜,其具有表面性质连续完整、孔径分布窄以及机械强度大的特点。     

氢氧化铝制备α-Al2O3微观结构分析

为研究氢氧化铝制备α-Al₂O₃过程中的相转变和微观结构的变化,以氢氧化铝为原料,研究了不同煅烧温度（500、800、900、1 100、1 200、1 300℃）下氢氧化铝的相变过程和显微结构的变化。结果表明：1)在500℃时,一部分三水铝石脱除结晶水转化为一水软铝石;500～800℃时,三水铝石和一水软铝石继续脱除结晶水转化为氧化铝过渡相。2)在800～1 200℃时,氧化铝过渡相之间进行相转变;1 300℃时,过渡相全部转化为α-Al₂O₃。3)煅烧温度为800℃时生成的γ-Al₂O₃和η-Al₂O₃比表面积最大,活性最高,为催化剂载体和提高电池循环寿命提供了新途径。     

水溶液沉淀法制备超细球形α-Al2O3

以硫酸铝、氯化铝和尿素作为原料,在90℃条件下利用化学沉淀法制备了α-Al2O3粉末,探讨了活性剂PEG和NaCl的含量对颗粒形貌、尺寸和团聚情况的影响。利用XRD、SEM和TG/DSC对样品进行表征,结果表明:聚乙二醇(PEG)可以提高粉体的分散性,由TG曲线可知前躯体为无定形的AlOOH.0.25H2O,PEG的吸附效率为13.2%。前躯体在600℃和800℃煅烧2 h得到无形定的Al2O3和γ-Al2O3,1000℃即转变为α-Al2O3并伴随Na2SO4的特征峰,1200℃完全转变为α-Al2O3。加入一定量的NaCl能防止α-Al2O3粉末在1000℃高温煅烧时的团聚,[NaCl]=0.05 mol/L时能获得0.5μm的分散较好的球形α-Al2O3颗粒;当[NaCl]=0.1 mol/L时能获得大量纳米尺寸的球形α-Al2O3颗粒;当[NaCl]≥0.15 mol/L时,α-Al2O3颗粒团聚严重。     

水-乙二醇基γ-Al2O3纳米流体的制备及其性能研究

以水-乙二醇为基液,通过两步法制备了质量分数为0.1%的γ-Al₂O₃纳米流体。考察了乙二醇体积分数、分散剂质量分数及种类、超声时间对纳米流体稳定性的影响。结果表明,乙二醇体积分数为35%时更适用于水-乙二醇基纳米流体的制备;质量分数为0.2%的阿拉伯树胶(GA)可有效提高γ-Al₂O₃纳米颗粒在水-乙二醇基液中的分散稳定性;超声30 min即可改善纳米流体的稳定性。最后评价了纳米流体的热物性,当与基液水浴加热到60℃时,水-乙二醇基γ-Al₂O₃纳米流体的导热性能提升幅度最大,为基液的1.35倍;在20～60℃加热过程中,Al₂O₃乙二醇基纳米流体黏度最低达0.97 mPa·s,所制备的纳米流体可适合用于流动换热。     

基于Fe2O3的片状α-Al2O3包覆研究

首先以片状α-Al₂O₃为基质,以Fe Cl₃为铁源,采用液相沉积法制备了Fe₂O₃/α-Al₂O₃珠光颜料,并借助SEM、EDS、XRD等手段对制备的珠光颜料进行性能表征,考察了反应p H值、反应温度、铁盐浓度、添加剂用量等因素对片状α-Al₂O₃包覆率的影响,得到了制备铁系包覆片状α-Al₂O₃的最佳制备工艺参数,同时了解了各参数影响包覆率的主次顺序,并在此基础上着重探讨了六偏磷酸钠对包覆率产生影响的机理。结果表明：影响包覆率的主次顺序依次为反应p H值、反应温度、添加剂用量、铁盐浓度;在最优的工艺参数下制备出来Fe₂O₃/α-Al₂O₃的包覆率为20.93%;样品的表面形貌光滑平整且包覆完整。     

Influence of Al2O3 whisker concentration on flexural strength of Al2O3(w)–ZrO2 (TZ-3Y) composite

On investigating the possibility of using alumina whisker reinforced 3 mol% Yttria stabilized Tetragonal Zirconia (TZ-3Y) composite for bioceramic applications, presented here is the influence of varying whisker concentration (2, 5, 10, 15 and 20 wt%) on flexural strength of the composite. Whiskers of hydrothermally synthesized Ammonium Aluminum Carbonate Hydroxide (AACH) were used for composite synthesis. These whiskers transformed in situ into alumina during sintering. It was found that with addition of alumina whiskers, strength was increased and reached a maximum value of 1212±60 MPa and 1325±65 MPa, in pure and 1 wt% CTAB added samples respectively, at a concentration of 10 wt% Al₂O₃ whiskers. The strength values of the synthesized composite can compete well with commercially available materials for dental applications.     

纳米单斜相ZrO2的制备

沉淀法制备了ZrO2,重点考察了煅烧温度ZrO2粉体性质的影响,并用热重法-差示扫描量热法、X-射线衍射和N2物理吸附等手段对粉体进行了测试和表征。结果表明,随煅烧温度的升高,ZrO2的比表面积、平均孔径和孔容大幅度下降,微晶尺寸逐渐增大,单斜相ZrO2的含量增加,四方相的含量减少。1000℃时ZrO2粉体完全以单斜相存在。600℃煅烧2 h制得了单斜相为主的ZrO2粉体,其微晶尺寸为21.6 nm,比表面积为39.2 m2/g、平均孔径为11.7 nm,孔容为0.23 cm3/g。     

环丙沙星调控制备γ-Al2O3/SiO2及吸附机制研究

采用环丙沙星(CIP)生物矿化调控制备γ-Al₂O₃/SiO₂吸附剂,研究所制备吸附剂的形貌与微结构变化及对CIP的吸附作用机制。在浸渍法制备γ-Al₂O₃/SiO₂的过程中,采用不同浓度的CIP调控γ-Al₂O₃/SiO₂的形貌与微结构。结果表明,采用0.1 mg/L CIP调控制备的吸附剂表面活性位密度(N_t)由6.68×10^-4 mol/g增加到7.48×10^-4 mol/g,平衡吸附量由8.60 mg/g增加到9.30 mg/g。pH=7.0时平衡吸附量最大,此时CIP 98%以分子形态存在、吸附剂表面形态98%为≡AlOH。从两者之间的分子形态作用结合傅氏转换红外线光谱(FTIR)分析,推测吸附作用机制是γ-Al₂O₃/SiO₂表面的≡AlOH与CIP...     

ADN/Fe2O3纳米复合氧化剂的制备及性能

采用溶胶-凝胶法,以1,2-环氧丙烷作为Fe(Ⅲ)离子的水解促进剂,在温和无毒的条件下制备了ADN/Fe2O3复合湿凝胶,再将复合湿凝胶进行超临界CO2萃取后,成功获得ADN/Fe2O3气凝胶。用TEM、SEM、EDS、IR DSC和感度试验对上述样品的形貌、结构、热行为和机械感度进行了表征。结果表明,制得的ADN/Fe2O3纳米复合氧化剂的粒径为50～10nm,撞击感度和摩擦感度均随着其中ADN含量的减小而降低,分解放热峰较原料ADN有所提前,熔化吸热峰消失。     

使用溶胶-凝胶法烧结并添加MgO、TiO2、Y2O3制备的Al2O3-SiC质陶瓷复合材料

利用无压烧结技术制备Al2O3-SiC陶瓷复合材料,并在烧结过程中使用MgO、TiO2、Y2O3等材料作为添加剂。本文研究了添加剂对复合材料的致密度和硬度的影响。采用溶胶-凝胶法使用AlCl3、TEOS、蔗糖和作为前驱体分离出α-Al2O3和β-SiC纳米颗粒。在氮气环境下无压烧结的温度为1 600℃和1 630℃。添加5%(体积)SiC阻碍了Al2O3复合材料的密实化。相比之下,添加纳米MgO、TiO2后Al2O3-5%SiC(体积)复合材料的致密度提高,但Y2O3对复合材料的烧结后的硬度、致密度没影响。烧结温度为1 630℃时复合材料达到最大致密度(97%)。在1 630℃下烧结材料的维氏硬度为17.7GPa。扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料微观结构看到SiC颗粒均匀分布在晶粒边界。本文分别用X-射线衍射(XRD)、同步热分析仪(STA)和电子扫描显微镜(SEM)方法对材料的前驱体和合成物粉末进行了研究。     

掺杂方式对纳米（Ce-Zr-Pr）O2/γ-Al2O3陶瓷载体涂层性能的影响

采用在拟薄水铝石溶胶中分别掺杂纳米(Ce-Zr-Pr)O2固溶体粉末和前驱体溶胶的方式,制备(Ce-Zr-Pr)O2/γ-Al2O3蜂窝陶瓷载体涂层。并利用XRD、H2-TPR、BET和氧脉冲等手段研究掺杂方式对涂层的晶相结构、还原性能、比表面积和储氧性能的影响,由SEM照片观察涂层的表面形貌。结果表明,两种掺杂方式制备(Ce-Zr-Pr)O2/γ-Al2O3涂层均具有较好的织构和储氧性能。其中前驱体溶胶掺杂方式制备涂层液的粒径小,分布范围窄,且涂层表面光滑均匀,比表面积和储氧性能较高。(Ce-Zr-Pr)O2/γ-Al2O3蜂窝陶瓷载体涂层负载的单Pd三效催化剂具有低的起燃温度和优异的三效催化转化活性。     

低成本大比表面积γ-Al2O3的制备

以廉价无机铝盐硫酸铝为原料,氨水为沉淀剂,十二烷基硫酸钠为添加剂,采用简单沉淀法制备得到较大比表面积γ-Al₂O₃。通过N₂低温物理吸附-脱附、X射线衍射、红外光谱、热重、元素分析、扫描及透射电镜等,研究制备过程中沉淀温度、溶液pH值和添加剂用量对产物γ-Al₂O₃及其前驱体的晶相结构、形貌织构等性质的影响。结果表明,在沉淀温度75 ℃、硫酸铝浓度0.25 mol·L^-1、溶液pH=9.0、老化时间12 h和n(十二烷基硫酸钠)∶n[Al₂(SO₄)₃]=0.375∶1条件下,所得前驱体(拟薄水铝石)经600 ℃焙烧后,可获得大比表面积(416.65 m²·g^-1)γ-Al₂O₃,并且样品中因十二烷基硫酸钠添加,引入的S及Na等杂质含量极少。     

CaO/Y2O3共稳ZrO2复相陶瓷显微结构和力学性能研究

采用传统固相法制备了不同CaO和不同Y₂O₃掺杂量的ZrO₂复相陶瓷。借助XRD、SEM、EDS、维氏硬度计等测试手段研究了复相陶瓷的显微结构及力学性能。结果表明CaO/Y₂O₃共稳ZrO₂复相陶瓷的显微结构中共有大、中、小三种不同尺寸的ZrO₂晶粒。CaO的掺入在细化晶粒的同时可以降低中型t-ZrO₂晶粒内Y稳定剂含量,提高t-ZrO₂相变量;Y₂O₃能降低基体中m-ZrO₂的体积分数。当Y₂O₃掺入量为1.8 mol%,CaO掺入量为2 mol%时,获得了最高的断裂韧性(5.4±0.2 MPa·m^1/2);当Y₂O₃掺入量为2.5 mol%,CaO掺入量为1 mol%和2 mol%时,分别获得了最高的抗弯强度(78...     

纳米ZrO2修饰Al2O3微滤膜处理废冷却液的实验研究

膜分离技术处理含油废水表现出明显的技术优势,其应用还应解决膜表面易被污染,分离效果逐渐下降的问题,主要原因是由于油滴的易变形性引起的膜堵塞。为解决膜渗透通量与膜选择性的矛盾,本文在市售Al2O3微滤膜孔道表面制备纳米ZrO2涂层,利用纳米涂层改变微滤膜的表面亲水憎油性,阻止油滴的变形。研究了陶瓷膜修饰条件和膜过滤操作参数对膜渗透通量的影响,结果表明:纳米涂层能有效提高微滤膜的渗透通量。膜面流速的增加在一定程度上能提高膜渗透通量,但超过一定程度后,增加不明显。当膜面流速为7m/s,修饰陶瓷膜的最大渗透通量为280 L.m-2.h-1,油截留率为96.4%。纳米涂层修饰微滤膜具有良好的抗油滴污染性能,能有效实现稳定含油废水的油水分离。     

η-Al2O3与γ-Al2O3在CS2催化水解反应中的性能比较

通过制备高纯度的前驱体湃铝石获得了η-Al₂O₃材料,采用XRD验证了η-Al₂O₃与γ-Al₂O₃在晶相结构上的差异,比较了两者的表面形貌、织构及酸碱性能,结果显示,η-Al₂O₃与γ-Al₂O₃的比表面积相当,但η-Al₂O₃具有更弱的弱碱位和较少的强碱位,并拥有丰富的中等强度酸性位。将η-Al₂O₃与γ-Al₂O₃作为催化剂应用于CS₂水解反应,结果表明,在(200~450) ℃测试温度范围内,η-Al₂O₃催化剂对CS₂的水解活性始终优于γ-Al₂O₃,两种催化剂上CS₂反应的浓度效应也明显不同,推测与它们的酸碱性质影响了对CS₂的吸附能力有关,导致两者催化CS₂水解反应遵循了不同的机制。     

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。