液相沉淀法制备ZTA纳米复相陶瓷

以NH₄Al(SO₄ )₂·12H₂O , ZrOCl₂·8H₂O , Y(NO₃ ) 3为母盐, 用NH4 HCO₃作沉淀剂, 控制滴定速度小于5 mL/ min , 采用液相沉淀法制备了纳米3 Y-ZrO₂ / Al₂O₃前驱体。分析了添加籽晶和煅烧温度对粉体性能的影响。在1000 ℃煅烧得到了分散性良好, 平均粒径为10 nm , 两相分布均匀的纳米复合粉体, XRD 分析显示前驱体在煅烧过程中无中间相γ-Al₂O₃ 和θ-Al₂O₃生成, 粉体具有较高的烧结活性, 在1550 ℃烧结3 h 后烧结体致密度达到98. 6 % , 断裂韧性可达7. 68 MPa·m1/2 。      

共沉淀法制备(Ni,Zn)Fe2O4纳米复合材料及其特性研究

以FeSO₄·7H₂O、NiSO₄·6H₂O和ZnSO₄·7H₂O为原料,通过共沉淀法先制备出晶粒细小的碱式碳酸盐前驱体,在不同的温度下焙烧1 h,制备出(Ni,Zn)Fe₂O₄纳米晶复合材料,利用XRD和TEM等方法对样品进行了分析表征;并考察了其气敏特性和红外吸收性能。结果表明:(Ni,Zn)Fe₂O₄在500℃下开始固相反应并结晶成为纳米晶体,在800℃下晶粒尺寸约为50nm。      

形貌可控氧化铌纳米棒阵列薄膜的合成研究

以铌金属为原料, 在NH₄F和H₂O₂的体系中, 通过水热方法制备形貌可控的氧化铌纳米棒阵列薄膜. 采用XRD、SEM、TEM等对不同工艺条件下获得的产物微观形貌和组成进行了表征, 考察了水热时间、水热温度和NH₄F浓度对最终产物及形貌的影响. 研究表明: 氧化铌在NH₄F和H₂O₂共存下表现出各向异性生长特性. NH₄F用量对最终产物及形貌起重要作用, 随着 NH4F浓度的增加, Nb₂O₅薄膜形貌由多面体状颗粒, 向近圆形纳米棒阵列和无规则的纳米颗粒团聚体演变. 当NH₄F的浓度为0.5g, 水热反应温度为150℃反应10h, 氧化铌在铌金属表面定向生长为六边形的纳米棒阵列. 本文还提出了氧化铌纳米棒阵列薄膜的形成机理.     

棒状多孔NiCo2O4粉末的可控制备及其电催化性能研究

以NiCl₂·6H₂O, CoCl₂·6H₂O和草酸为原料, 利用氨水为配位剂和溶液pH调节剂, 通过配位共沉淀-热分解法制备了棒状多孔NiCo₂O₄粉末, 采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜以及比表面积仪对前驱体和NiCo₂O₄粉末的形貌和结构进行了表征, 考察了溶液pH对前驱体粉末形貌和分散性的影响; 采用循环伏安法和计时电流法研究了乙醇在棒状多孔NiCo₂O₄粉末修饰的玻碳电极上的电催化性能。结果表明: 前驱体的形貌与溶液的pH有关, 热分解得到的NiCo₂O₄粉末继承了前驱体形貌, 呈多孔棒状, 比表面积为89 m²/g, 平均孔径为12.56 nm。该粉末对乙醇具有良好的电催化活性, 氧化峰电流与乙醇浓度、扫速的平方根均呈直线关系, 表明棒状多孔NiCo₂O₄粉末对乙醇的催化反应机理为扩散控制。     

溶胶-凝胶法工艺参数对铜锌锡硫薄膜质量及性能影响研究

以乙酸铜(Cu（CH₃COO）₂·H₂O)、乙酸锌(Zn（CH₃COO）₂·H₂O)、氯化亚锡（SnCl₂·2H₂O）、硫脲（CH₄N₂S）为原料,按一定配比制得前驱体溶液,以三乙醇胺(C₆H₁₅NO₃)、乙醇胺（C₂H₇NO）为稳定剂采用溶胶-凝胶法旋涂制备铜锌锡硫（Cu₂ZnSnS₄）薄膜。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线能谱分析（EDS）、紫外-可见-近红外分光光度计表征手段对薄膜的表面形貌、物相结构、成分组成和光学性能等进行分析。研究烧结温度、旋涂转速、稳定剂加入等工艺参数对铜锌锡硫（CZTS）薄膜的形貌、物相结构及光学性能的影响规律。结果表明,前驱体溶液浓度为0.2 mol/L,旋涂速度...     

碱式碳酸镁焙烧法制备多孔氧化镁晶体

【目的】实现多孔MgO晶体的可控制备。【方法】以菱镁矿为镁源,采用水化碳化-低温水溶液法,热解Mg(HCO₃)₂溶液合成平均直径为10.0μm、平均长度为50.0μm的多孔棒状碱式碳酸镁(4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O);通过焙烧法制备多孔MgO晶体,分别探讨焙烧温度、时间对前驱体4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O分解率、 MgO物相组成和形貌的影响,探究4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O热分解机制。【结果】在焙烧温度为700℃、时间为3.0 h时,制得平均直径为20.0μm、平均长度为50.0μm、比表面积为76.12 m²/g的介孔棒状MgO晶体;在4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O分解过程中,随着温度升高,结晶水失去,—OH的分离和C—...     

膨胀石墨/五水硫代硫酸钠相变储能复合材料热性能

五水硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃·5H₂O）相变储能材料具有较高的相变潜热、储能密度等,但Na₂S₂O₃·5H₂O存在过冷和相分离,性能较不稳定。添加成核剂K₂SO₄、CaSO₄·2H₂O、Na₄P₂O₇·10H₂O和强化传热材料膨胀石墨（EG）进行改性,制备得到性能稳定的EG/Na₂S₂O₃·5H₂O相变储能复合材料。测试结果显示:K₂SO₄对Na₂S₂O₃·5H₂O的成核性较差,CaSO₄·2H₂O、Na₄P₂O₇·10H₂O均有较好的成核作用,可明显降低Na₂S₂O₃·5H₂O过冷度,但CaSO₄·2H₂O体系不稳定,添加3.0%质量分数的Na₄P₂O₇·10H₂O可使Na₂S₂O₃·5H₂O过冷度降低至1℃以内,0.5%~2.0%质量分数的EG可使其过冷度降低至2℃左右,7.0%质量分数的EG可完全消除体系的相分离。复合相变材料的较优组成为7.0%的EG、3.0%的Na₄P₂O₇·10H₂O和90.0%的Na₂S₂O₃·5H₂O。此时,EG/Na₄P₂O₇·10H₂O/Na₂S₂O₃·5H₂O复合材料相变潜热为192.5 kJ·kg-1,相变时无液态泄露,无相分离,储热时间比纯物质缩短22.3%,放热较快。      

硫酸铵低温焙烧中低品位氧化锌矿

以中低品位氧化锌矿为原料、硫酸铵为反应介质,通过低温焙烧得到热料,研究了焙烧温度对Zn提取率的影响。结果表明,培烧温度为450℃时锌的提取率最高,为91.8%。焙烧温度低反应不充分;焙烧温度过高H₂SO₄分解挥发,降低反应率。将熟料溶出过滤得到硫酸锌溶液,经净化除杂得到洁净的硫酸锌溶液。以硫酸锌溶液为原料、碳酸铵为沉淀剂,采用沉淀法制备出碱式碳酸锌前驱体,将其煅烧制备了微细氧化锌粉体。采用XRD、SEM及化学成分分析等手段对前驱体和氧化锌粉体进行了表征。结果表明,溶液中OH^-、HCO₃^-与Zn²⁺共同作用得到前驱体,前驱体受热脱水、分解得到ZnO粉体。碱式碳酸锌前驱体为Zn₄（CO₃）（OH）₆·H₂O,呈类球形颗粒团聚体,氧化锌粉体为六方铅锌矿结构,颗粒呈球形,分散性良好。     

超低温烧结陶瓷Ca2V2O7-LiF的微波介电性能

通过固相法制备了超低温烧结Ca₂V₂O₇-LiF微波介质陶瓷,系统研究了掺入LiF对Ca₂V₂O₇烧结温度和微波介电性能的影响。研究表明,掺入LiF会导致在烧结区间内产生熔点极低的液相,液相的物质传递作用将烧结温度从920℃大幅降低至550℃。在最佳烧结温度550℃下,LiF不会与Ca₂V₂O₇反应生成杂相,也不会改变Ca₂V₂O₇的三斜结构。但是高于550℃时LiF与Ca₂V₂O₇形成了少量Ca₅F(VO₄)₃。掺入LiF形成的超低熔点液相有助于超低温烧结并得到较高的密度进而得到较高的Q×f值。掺杂3%(质量分数)LiF的Ca₂V₂O₇     

表面活性剂对羟基磷灰石纤维形貌的影响

以Ca(NO₃)₂·4H₂O和(NH₄)₂HPO₄水溶液为前驱体, 采用水热均相沉淀法制备了结晶度较高的羟基磷灰石纤维, 研究了表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)和聚乙二醇(PEG)及其含量对产物形貌和相组成的影响。结果表明, 采用这三种表面活性剂制备的产物都是羟基磷灰石, 部分样品含有少量碳酸钙杂质。加入CTAB和SDS均会对纤维的生长起到抑制作用, 得到纤维与球形团聚体并存的产物, 而PEG的加入在一定程度上促进了纤维的生长。     

Synthesis and nonlinear optical properties of Lif films containing gold nanoparticles

We have studied the structure and optical properties of a thin lithium fluoride (LiF) film containing nanosized gold particles, which has been obtained by the thermal evaporation of LiF and Au followed by deposition onto the surface of a glass substrate heated to 590 K. Data of scanning electron microscopy and X-ray diffraction (XRD) showed that the composite film possesses a polycrystalline structure with an average LiF grain size of about 170 nm. The formation of gold nanoparticles in the film was confirmed both by XRD data and the presence of plasmon resonances in the optical absorption spectrum, which is close to the spectra obtained by model calculations for a LiF matrix with 20- to 40-nm-sized gold particles. Using the Z-scan technique, it is shown that the composite film exhibits nonlinear absorption of pulsed laser radiation with a wavelength of 780 nm and pulse duration of 150 fs at a power exceeding 100 mW. The magnitude of this effect is comparable to that observed previously for various single-crystalline matrices containing gold nanoparticles.     

不同自润滑相尺寸和分布位置对自润滑表面膜形成的影响

采用分步高能球磨、快速感应烧结制备Ni基耐高温自润滑涂层IS304(IS:Induction Sintering), 涂层中高温润滑相BaF₂/CaF₂尺寸仅为1mm左右、低温润滑相Ag尺寸小于2mm, 并且BaF₂/CaF₂主要分布于强化相Cr₂O₃中.摩擦实验中当温度为室温~250℃时,IS304涂层的摩擦系数较高, 由于润滑相尺寸的细化以及润滑相BaF₂/CaF₂分布位置的改变,使得摩擦副在高速瞬时接触中产生的瞬态温升可以有效地激活BaF₂/CaF₂的自润滑性能,最终在压力及摩擦力的作用下形成自润滑表面膜, 使得IS304涂层在280℃时即可具有较低的摩擦系数     

Flame spray synthesis of ZrO2 nano-particles using liquid precursors

This paper studies the feasibility of using flame spray to produce ZrO₂ nano-particles using a liquid precursor. The effects of varying precursor concentrations and ratio of diluting medium on the phase composition, size and morphology of ZrO₂ nano-particles are discussed. The morphology and size of the ZrO₂ nano-particles was very much dependent on the precursor concentration. The solvent ratio of H₂O:ethanol also played a part in determining the characteristics of the ZrO₂ nano-particles. The nano-particles had the best characteristics when the precursor concentration was low and ethanol (added as solvent) content was high. In particular, the best characteristics were obtained using precursor concentration of 0.25 M, H₂O:ethanol ratio of 0:1. The nano-particles had very small particle size (50 nm), relatively high specific surface area (28.6 m²/g) and high degree of crystallinity. However, particles synthesized tend to be agglomerated.     

Recovery of valuable elements from spent Li-batteries

This work examines two recycling processes for spent Li/MnO₂ and Li-ion batteries. The anode, cathode and electrolyte (LiPF₆) were submitted to one of the following procedures: (a) calcination at 500 °C (5 h) followed by solvent extraction to recover lithium salts (fluoride, phosphate) in good yield (90 wt%). The residual solid was treated with H₂SO₄ containing H₂O₂ and on evaporation gave high purity grade cobalt or manganese sulfate; (b) fusion with KHSO₄ (500 °C, 5 h). The resulting aqueous solution was added dropwise to a solution of NaOH, giving cobalt or manganese as impure precipitate. Addition of KF precipitated high purity grade LiF in moderate yield (50 wt%). The final aqueous solution on treatment with calcium sulfate precipitated the corresponding phosphate and fluoride salts.     

爆炸冲击合成多晶C3N4的研究

研究新合成方法下得到超硬材料C₃N₄,利用黑索今（RDX）炸药作为高温、高压源,以双氰胺（C₂H₄N₄）为主要前驱体. 通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、X射线能谱分析仪(EDS)及红外光谱仪(FTIR)分别对输出压力为16GPa时制得样品的结构、形貌、价键特性和元素组成进行了分析与表征. 结果表明,XRD测试数据与理论计算值相符很好,样品中同时含有α、β、石墨相C₃N₄以及晶间相;样品中C、N元素质量比为1.00∶2.98,两种元素主要以CN形式成键;利用扫描电子显微镜观测到线度为2μm的六边形β-C₃N₄晶粒. 采用爆炸冲击合成方法合成出多晶C₃N₄粉末, 并对其合成机理进行了讨论.     

Gelatin/BaTiO3核壳复合粒子的制备及电场响应性能研究

以平均粒径为0.7~0.9 mm的明胶(Gelatin)微球为基核, 通过定向沉积自组装法成功制备了以Gelatin为核、BaTiO₃为壳的Gelatin/BaTiO₃核壳复合粒子。利用TEM、XRD、FT-IR、TG和光学接触角测量等技术对复合粒子的形貌、结构、组成及表面亲水性能进行了研究。结果表明, 复合粒子为球形微粒, 具有良好的表面亲水性和分散稳定性, BaTiO₃壳层约占粒子总质量的18.8%, 具有立方相晶相结构。将粒子分散到水凝胶弹性体中, 测量在有/无电场作用下得到的弹性体的储能模量, 借以考察复合粒子在弹性体中的电场响应性能, 发现Gelatin/BaTiO₃复合粒子的电场响应性能明显强于纯BaTiO₃粒子。说明将BaTiO₃包覆在聚合物上能显著提高BaTiO₃粒子的电场响应性能。     

沉淀反应制备碳酸钙粒子及其形貌和结构控制

调节CaCl₂与Na₂CO₃简单沉淀反应的实验条件制备了微米及纳米级CaCO₃粒子, 探讨了晶型控制剂种类及用量、反应物浓度、分散方式等多种因素对CaCO₃粒子形貌及其分散性等性能的影响。使用光学显微镜、扫描电镜、动态光散射激光粒度仪、X射线衍射等对产物进行了表征。结果表明, 无晶型控制剂时, 所得产物主要为大小均一方解石晶型CaCO₃, 尺寸为4~5 μm。相对于机械搅拌, 超声波分散制备粒子的形貌更规整, 尺寸更均一。在超声波分散条件下, 分别采用三聚磷酸钠(STP)、羧甲基纤维素钠(CMC)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为晶型控制剂, 并改变其用量通过沉淀反应制备了CaCO₃粒子, 对所得产物的结构及其形貌进行了表征。结果表明, 晶型控制剂及其用量对CaCO₃粒子的结构及其形貌有重要影响。使用STP为晶型控制剂时, 除了用量极低的条件下(≤0.10wt%)形成主要为球霰石结构的产物外, 一般都形成无定型CaCO₃; 使用CMC时, 一般都形成方解石结构产物; 与CMC相反, 使用PSS为晶型控制剂时, 得到的主要是球霰石结构产物, 掺杂少量方解石结构产物。对晶型控制剂在沉淀反应中的作用机理进行了讨论。     

HfC前驱体的合成及其裂解行为研究

以HfCl₄、乙酰丙酮、无水甲醇、对苯二酚为原料, 采用一锅法合成了HfC陶瓷前驱体, 通过前驱体裂解制备得到了HfC陶瓷粉体。采用XRD、FTIR、SEM/EDS、TEM、SAED等分析手段对裂解产物的组成、形貌和微观结构进行了分析和表征, 利用TG-DSC和TG-MS对前驱体的裂解行为进行了研究。结果表明: HfC前驱体在600℃左右开始陶瓷化, 在1300℃左右开始形成HfC陶瓷相, 在1500℃及以上完全转化为HfC陶瓷及自由碳。HfC陶瓷相具有单晶结构, 颗粒粒径在50~100 nm之间。HfC陶瓷相的形成基于前驱体在低温段裂解形成的HfO₂的碳热还原反应, 裂解过程中形成的自由碳抑制了HfC晶体的生长。     

金/钯哑铃状纳米晶的制备及其催化对硝基苯酚还原研究

采用晶种-溶液生长法制备了单分散性良好、长径比均一的Au纳米棒, 利用H₂PdCl₄作为前驱体, CTAC作为软模版, 抗坏血酸作为还原剂对Au纳米棒进行改性合成了金/钯哑铃状结构纳米晶(Au/Pd NDs)。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis-NIR)对样品的结构和形貌进行表征, 探讨了铃铛状结构形成的机理, 并研究了其对硼氢化钠还原对硝基苯酚反应的催化性能。结果表明: 大量的多晶钯颗粒定向选择生长在金纳米棒(AuNRs)两端, 形成哑铃状结构; 通过调控还原剂与前驱体的比例, 铃铛尺寸连续可调。当钯的分散性好且总的催化活性位点多时, 金/钯哑铃状结构纳米晶催化对硝基苯酚还原的效率高。钯颗粒尺寸为20.7 nm的Au/Pd NDs(0.04 mg/mL)催化对硝基苯酚还原的反应速率常数可达0.44 min^-1, 证明其是一种非常有效的催化剂。