单质铝水解机理研究(Ⅱ)——结晶动力学分析

对单质铝水解过程进行了全过程监测,在反应的不同时段取样并对其进行XRD分析,以分析结果为依据,作者提出单质铝水解法制备高纯氧化铝工艺的实质为一反应结晶过程的观点。随后,作者运用溶液法结晶原理对检测数据进行了深入分析,分析后认为水解产物六方晶拜耳体是形成推动结晶发生所需过饱和状态的溶质相,从而从根源上找到了佐证上述观点成立的证据。     

单质铝水解机理研究(Ⅰ):水解反应发生原因分析

通常情况下,单质铝很难与水发生化学反应,利用专利技术可以用单质铝与纯水进行水解反应制备高纯氧化铝。文中肯定了单质铝具有较高的化学活性,对铝发生钝化的原因进行了解释;用液态金属的准晶体理论对急冷工艺活化后铝单质具有极高化学活性的原因进行了分析,从内外因两个方面对单质铝能够与水发生水解反应的机制进行阐释。     

三异辛醇氧基铝水解法制备超细γ-Al_2O_3粉体

以自制三异辛醇氧基铝为原料,采用醇盐水解法制备γ-Al2O3粉体,利用X射线衍射、扫描电镜以及激光粒度分析等手段,着重探讨pH值、分散剂添加量两个工艺条件对最终产物的相组成、结晶形貌以及粉体粒度的影响。结果表明,制备的样品均为立方相γ-Al2O3,无其它杂质相,结晶纯度较高;pH值和分散剂添加量的调整对产物的相组成影响不大,但对结晶强度却有一定的影响;采用醇盐水解法制备的γ-Al2O3超细粉体粒度分布均匀,粒度为1～15μm,pH和分散剂添加量过大或过小均会导致粉体粒度增大。     

铝基复合材料水解制氢及其水解产物的吸附性能

本研究以金属铝、低熔点金属镓、铟、锡以及无机盐NaCl和CaO等添加剂为原料,采用机械球磨法制备了具有高水解活性的铝基复合材料。研究了铝基复合材料的产氢性能及其水解产物对刚果红溶液的吸附性能,探究了初始浓度、水解产物质量以及环境温度对刚果红溶液吸附效果的影响。实验表明,NaCl加入量为10%的铝基复合材料Al alloys-10%NaCl具有最高的产氢率,其产氢率达83%。质量为1 g的Al alloys-10%NaCl在75 ℃水中的产氢量为1 020 mL。X射线衍射(XRD)与扫描电镜(SEM)结果表明,无机盐NaCl的加入,有效减小了Al颗粒的尺寸,使得水解产物颗粒更为细小,形成了纳米多孔结构的AlO(OH)。刚果红溶液吸附实验表明,Al alloys-10%NaCl的水解产物AlO(OH)对刚果红具有最佳的吸附效率,最大吸附率达到95%,且其对刚果红的吸附率随刚果红溶液的初始浓度、环境温度的升高而降低,随水解产物质量的增大而升高。     

Fe~(3+)对纤维素聚集态结构选择性酸水解的影响

纤维素酸水解过程中促进无定形区降解,保留结晶区是制备微晶纤维素的关键技术。以阔叶木浆为原料,研究了Fe3+对纤维素结晶区和无定形区选择性酸水解的影响;并采用XRD、FT-IR、SEM等方法对水解纤维素的结晶结构、化学结构和微观形貌进行了分析和表征。结果表明,温和条件和强化条件下Fe3+对纤维素的酸水解均起促进作用,其中强化条件下Fe3+更有利于纤维素的选择性酸水解;强化条件下,Fe3+浓度为0.2 mol/L时,水解纤维素的得率为87.28%,结晶度为62.89%;XRD分析表明,纤维素酸水解后晶型未发生变化;FT-IR分析表明,纤维素酸水解后产物没有引入新的官能团,氢键含量发生变化并导致吸收峰强度发生改变。     

薄层钝化纳米铝粒子研究

采用蒸发冷凝方法制备纳米铝粉,由于其表面具有很高的活性,对所制备的纳米铝粒子进行了表面钝化.采用小角X射线散射测定纳米铝粉粒度,SEM、TEM、HRTEM、XRD、ED等方法分析钝化纳米铝的形貌、化学组成和结构.结果表明,所制备的钝化纳米铝的平均粒度为80nm,ED分析有Al和Al2O3的衍射斑点但,Al2O3的含量较少,与XRD的分析结果一致,HRTEM可见在Al颗粒的表面形成了厚度小于5nm的均匀氧化膜.     

溶析结晶法制备高纯度亚微米硫酸钡粒子

采用溶析结晶法制备亚微米硫酸钡粒子,并运用TEM、SEM、XRD、激光粒度分析仪等分析方法对粒子的粒径、粒度分布、形貌和晶相进行了表征.结果表明溶析结晶法制备的粒子平均粒径160-750nm、粒度分布均匀、纯度高、晶相完整.考察了结晶温度、加料方式、搅拌速率和料液浓度等过程参数以及分散剂对硫酸钡粒子的影响,发现较低的结晶温度, 反向加料方式、较快的搅拌速率、一定的料液浓度等因素有利于制备亚微米硫酸钡粒子.     

离子液体中脉冲电镀铝

为了提高离子液体体系中镀铝层的致密性、均匀性和金属光泽度,配制了尿素-NaBr-KBr-甲酰胺-AlCl3低温离子液体,在铜基体上电镀铝。采用SEM、XRD等手段对镀铝层的形貌及晶型结构进行表征,考察了电流密度、电镀时间、温度及供电形式等对电镀铝的影响。结果表明:尿素-NaBr-KBr-甲酰胺-AlCl3离子液体的电导率随温度的升高而升高;脉冲电镀铝层性能优于直流电镀铝层;在电流密度50 mA/cm2,温度70℃,时间45 min条件下,利用数控脉冲电镀电源(ton=2 ms,toff=8 ms)在该离子液体中进行脉冲电镀,所得镀铝层结合力较好且镀层光亮、致密均匀、电结晶较好、纯度高,单质铝优先沿(200)晶面生长。     

机械合金化法制备TiFe基储氢合金的研究

采用机械合金化法，以Ti、Fe粉为原料制备TiFe基储氢合金。详细考察了机械合金化法制备TiFe纳米储氢合金的制备工艺，分析了球磨过程中球磨气氛、球磨介质、转速、球料比以及球磨时间等因素对产物性能的影响；采用x射线衍射分析（XRD）、扫描电镜分析（SEM）及粒度分布等方法研究了合金体系的相结构、微观组织形貌和粒度等。     

一维纤维状α-Al2O3粉体的水热-热解法制备与表征

以Al(NO3)3·9H2O、尿素为原料,以PEG2000为表面活性剂,采用水热-热解法合成纤维状氧化铝粉体。用XRD、SEM对产物进行表征,研究了不同水热时间、pH值、硝酸铝浓度、PEG2000添加量及铝源等因素对纤维状α-Al2O3粉体结晶状况、晶粒尺寸、晶体形貌的影响,分析了合成反应机理。实验结果表明:PEG2000添加量是影响反应体系得到纤维形貌产物的关键。     

非水解和水解溶胶-凝胶法合成钛酸铝粉体的研究对比

分别采用非水解和水解溶胶-凝胶法合成钛酸铝粉体,利用FT-IR、DTA-TG、XRD、SEM等方法研究了溶胶-凝胶转变和合成相变化过程及粉体烧结性能.结果发现:水解凝胶过程中Al3+以网络外离子形式富集于Ti-O-Ti凝胶网络之间,凝胶依次晶化成金红石和刚玉,再通过固相扩散在1350℃时合成钛酸铝,粉体粒径为1～2μm,比表面积仅3.2m2/g,1400℃烧结后抗弯强度为7.2MPa.非水解凝胶化过程中Al3+和Ti4+通过聚合共同形成凝胶网络,其在网络结构中地位趋同,凝胶在 750℃已直接由无定型晶化为钛酸铝,粉体粒径为0.1～0.3μm,比表面积与抗弯强度分别为水解法样品的35倍和2.3倍,性能较好.     

铝锡复合材料水解制氢性能研究

研究了铝锡复合材料与纯水反应过程中的产氢特性。所提及的铝锡复合材料全部采用机械球磨的方法制备而成。不同成分复合材料的相组成和表面形貌分别用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行表征。研究结果表明,增加金属Sn的含量、提高起始反应温度、添加助磨剂NaCl和添加低熔点金属(Bi、In等),可以提高铝锡复合材料的活性,增加产氢量以及产氢速率。通过调整添加剂种类和添加量得到成分比例(质量分数)为Al-6%Sn-2%Bi-2%In的合金在25℃的水浴中水解30min的产氢量为785.6mL/g,最大产氢速率可以达到175mL/(min·g)。     

富铝Fe-Al粉末的热压烧结工艺及组织研究

以富铝Fe-Al粉末为原料采用热压烧结工艺制备了铁-铝合金试样,运用X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)对试样在不同烧结压力和温度条件下形成的金属间化合物成分进行了分析,通过扫描电镜(SEM)研究了不同烧结产物的组织形貌。结果表明,10 MPa压力下固态扩散生成Fe2Al5的临界温度为550℃,随着压力提高到20 MPa,该温度下转而生成FeAl3;烧结过程中随着压力升高富铝化合物会对铁单质形成包裹,成为扩散阻隔层;为了保持铁铝烧结体的含能特性,烧结温度和压力应分别控制在600℃和10 MPa。研究成果为热压烧结富铝Fe-Al粉末提供了理论依据及加工工艺参考。     

不同比例Cr_2O_3对硫正极材料导电性能的影响

解决单质硫导电性问题是提高锂硫电池性能的关键。纳米氧化物不仅能提高硫电极的孔隙度,还能吸附较多硫离子,另外对电池的氧化还原反应起到催化作用。常见纳米氧化物有:SiO2,TiO2,V2O5等。但很少有Cr2O3做添加剂的报道。本研究通过对锂硫电池正极材料单质硫的导电特性进行研究,研究添加不同比例的Cr2O3对单质硫电化学性能的影响,并采用XRD、SEM、粒度分析仪对电池材料物相、颗粒形貌和粒度分布进行表征。利用高精度电池性能分析测试系统等对正极材料、电池进行电性分析。     

多相氢氧化铝向薄水铝石相转变过程的微观结构研究

以铝直接水解法所得氢氧化铝粉为原料,经水热处理获得了纯相的薄水铝石粉体。研究了水热反应温度对产物γ-AlOOH晶体结构及微观形貌的影响,并利用XRD、SEM、TEM、HRTEM、粒度分布和TG-DSC对样品的物相、微观形貌及晶相转变过程进行分析表征。结果表明,水热温度对于制备纯相薄水铝石发挥重要作用,且有利于优化合成条件。随着水热温度的升高,物质结构转变动力也随之增强,可实现由多相氢氧化铝向纯薄水铝石相转变。利用CASTEP软件分别对薄水铝石、拜耳石及诺耳石体系进行几何优化,计算各体系的总能量。证实在同一计算精度下,薄水铝石的总能量最低,说明该体系最稳定。     

水解用活性铝粉的制备工艺研究

金属铝粉活性是制约单质铝发生水解反能的各种因素如雾化气体压力、转盘转速、金属熔体过热度等进行了实验研究.实验发现,雾化气体压力对雾化粉体粒度的影响呈倒抛物线关系,存在一个临界压力,当压力接近此值时雾化粉体达到最细;转盘转速越高,金属熔体过热度越大,活化粉体粒径越细.     

高温气-固反应水解制备八面体形四氧化三钴粉末

提出了一种以CoCl2·xH2O为原料,高温气.固反应水解制备四氧化三钴粉末的新方法,实验考察了反应温度、氯化钴结晶水含量及惰性分散介质的添加对产物的影响.采用X射线衍射、扫描电镜、激光粒度分析对样品的物相、形貌、粒度等进行了表征.结果表明:制备的粉末颗粒由{111}晶面所包围,呈八面体形貌,粒度在亚微米至微米级;反应温度越高,产物粒子的粒径越大;以CoCl2·2H2O为原料制备的粉末粒径分布范围较窄;惰性分散介质的添加改善了粉末的单分散性.简要分析了形成八面体形貌的原因及各因素对粉末形貌与粒度的影响.     

超级13Cr马氏体不锈钢在单质硫环境中的腐蚀行为

采用单质硫悬浮实验法,利用失重法、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和pH计等分析手段,研究了单质硫沉积对国产超级13Cr马氏体不锈钢在模拟高温高压环境中腐蚀行为的影响,分析了腐蚀产物的表面形貌、元素组成及其含量、组分以及单质硫对高浓度NaCl溶液酸化程度的影响。结果表明:国产超级13Cr马氏体不锈钢的耐蚀性能因单质硫的添加而降低,其均匀腐蚀速率随着单质硫含量的增大而增大,并且在90℃取得最大值,但均小于0.0125mm/a;单质硫的添加改变了腐蚀产物膜的组分,硫化物的含量随单质硫含量的增大而增大;单质硫/金属界面处的pH值因单质硫与水发生歧化反应而降低,进而降低了超级13Cr马氏体不锈钢的耐蚀性能,Cl-与单质硫协同作用进一步加剧其腐蚀。     

不同比例V_2O_5对硫正极材料导电性能的影响

解决单质硫导电性问题是提高锂硫电池性能的关键。抑制多硫化物的产生,在碳硫复合材料中"填充"过渡金属氧化物,这些氧化物通常具有离子选择性。这样的复合材料,能够抑制多硫化物的溶解,改善电池的循环性能。纳米氧化物利用其吸附性可以有效的抑制硫及其还原产物在电解液中的溶解,提高正极反应的表面积,另外对电池的氧化还原反应起到催化作用。通过对锂硫电池正极材料单质硫的导电特性进行研究,研究"填充"V_2O_5对单质硫电化学性能的影响。并采用XRD、SEM和粒度分析仪对电池材料物相、颗粒形貌和粒度分布进行表征。利用高精度电池性能分析测试系统等对正极材料、电池进行电性分析。     

高温气-固反应水解制备八面体形四氧化三钻粉末

提出了一种以CoCl2·xH2O为原料,高温气-固反应水解制备四氧化三钴粉末的新方法,实验考察了反应温度、氯化钴结晶水含量及惰性分散介质的添加对产物的影响.采用X射线衍射、扫描电镜、激光粒度分析对样品的物相、形貌、粒度等进行了表征.结果表明：制备的粉末颗粒由{111}晶面所包围,呈八面体形貌,粒度在亚微米至微米级;反应温度越高,产物粒子的粒径越大;以COCl2·2H2O为原料制备的粉末粒径分布范围较窄;惰性分散介质的添加改善了粉末的单分散性.简要分析了形成八面体形貌的原因及各因素对粉末形貌与粒度的影响.