溶胶凝胶法制备纳米结构氧化铝陶瓷纤维

以乳酸和硝酸铝为原料, 采用溶胶-凝胶法制备了纳米结构氧化铝陶瓷纤维, 纤维直径可在1 μm 以下, 组成此纤维的晶粒小于100 nm。考察了纤维前驱体可纺性的影响因素和前驱体纤维热分解过程, 初步得到了制备纳米结构氧化铝纤维的工艺条件。通过SEM、XRD 和FTIR研究了纤维前驱体及热处理产物的表面形貌、物相组成和结构。实验表明采用溶胶-凝胶法可以制备连续、均匀的致密纳米结构氧化铝陶瓷纤维。     

二维纳米氧化铝涂层包覆锰酸锂材料电化学性能的研究

以无机铝盐Al(NO3)3·9H2O为原料,氨水为沉淀剂,通过溶胶-凝胶法在Li Mn2O4表面包覆一层二维纳米状Al2O3。通过XRD、SEM、TEM和电化学测试对样品的晶体结构、表面形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,此方法合成的锰酸锂表面均匀包覆了一层二维纳米氧化铝,呈蓬松无序状,厚度约为50 nm。电化学测试结果表明:该复合材料的首次放电比容量为112.7 m Ah/g(0.1C),1C倍率循环400周容量保持率为78.35%。     

纳米氧化铝粉体的制备方法及应用

纳米氧化铝粉体除了具有纳米效应,在光、电、力学和化学反应等许多方面也表现出一系列的优异性能,已成为一种应用广泛的纳米材料。本文综述了纳米氧化铝粉体材料的各种制备工艺及方法的优缺点,并对近年来的应用进展进行了阐述。     

纳米复合氮化硅刀具材料的制备与性能

以碳化硅纤维为纤维增强剂,纳米级碳化钛为粒子增强剂,氮化硅粉末为基体,制备Si_3N_4/SiC_w/TiC_p系纳米复合陶瓷刀具材料。采用XRD和SEM分别表征复合氮化硅烧结体的组成和表面微观形貌。采用三点弯曲法,用PSD-5TSJTH型万能试验机测量样品的密度和抗弯强度。对于制备的Si_3N_4/SiC_w/TiC_p系纳米复合陶瓷刀具材料进行断续切削试验和连续切削试验。结果表明,制备的Si_3N_4/SiC_w/TiC_p系纳米复合陶瓷刀具的断裂韧性最高达9.5 MPa·m0.5,抗弯强度达780 MPa,显著地超过一般氧化铝陶瓷切削刀具材料的韧性值。断续切削时刀具的寿命比氧化铝陶瓷刀具更长1.6~15倍,连续切削时也具有良好的耐磨性能。     

电解电压对阳极氧化铝膜微观形貌的影响

以H2SO4为电解液对高纯铝箔进行阳极氧化,考察电解电压对多孔阳极氧化铝膜微观形貌的影响.结果表明,在一定范围内氧化铝膜纳米孔孔径随电解电压增加而增大,但过高的电压值将导致铝箔的快速击穿.1.0mol/L H2SO4为电解液采用20V电解电压制得的氧化铝膜最好.电解液硫酸浓度过高使得纳米孔局部连通现象增多.     

粉煤灰制备超细纳米氧化铝

对高铝粉煤灰中提取高纯超细的纳米氧化铝粉体工艺进行了研究。根据对反应工艺、反应条件及反应过程的研究,通过焙烧和沥滤法,寻找出合理高效的从粉煤灰中提取氧化铝的方法——酸法和碱法,即通过对粉煤灰的高温焙烧活化,分别选择盐酸和碱石灰作为溶出剂,确定了合适的溶出条件;通过添加分散剂、控制合理的焙烧温度等条件,最后得到了超细纳米氧化铝。     

利用煤系高岭岩制备高纯纳米氧化铝粉体的研究

本文叙述了利用煤系地层十分丰富的共伴生资源--高岭岩,提取高纯纳米氧化铝.研究的主要工序是铝盐的纯化和氧化铝产品粒度、形貌的控制.高纯纳米氧化铝产品的成功生产,不仅为煤系高岭岩的开发利用提供了一条新途径,而且会给煤矿带来良好的经济效益和社会效益.     

提高氧化铝陶瓷断裂韧性的先进途径

评述了近几年来提高氧化铝陶瓷力学性能的各种途径。认为通过优化纳米α-Al2O3粉体制备技术,引入金属相、纤维、晶须复合工艺来控制氧化铝陶瓷界面结构及微观结构,是提高氧化铝陶瓷力学性能的有效方法。     

电沉积制备选区激光熔化用金属基纳米复合材料

以镍为基础金属,分别采用纳米氧化铝(Al_2O_3)、碳化硅(SiC)、氧化锆(ZrO2)和氧化钇(Y_2O_3)颗粒,使用电沉积法制备了选区激光熔化用的金属基纳米复合材料。研究了电沉积法制备的不同纳米颗粒在分散和掺入分数方面的影响,进一步研究了电沉积参数对Ni/Al_2O_3纳米复合材料的影响。结果表明,当Al_2O_3浓度为10g/L、超声振幅为23μm的条件下,效果最佳。显微硬度测试表明,纳米Al_2O_3的加入显著提高了镍基合金的力学性能,Ni/Al_2O_3纳米复合材料的平均维氏硬度(HV0.05)为267.1kg/mm~2,比纯镍的平均维氏硬度(153.9kg/mm~2)增强了73.6%。选区激光熔化后纯镍表面粗糙度从254nm减小到107nm,而Ni/Al_2O_3纳米复合材料表面粗糙度从323nm减小到72nm。同时Al2O3粒子能够均匀分布,无明显团聚现象。     

铝碳质材料和镁铝尖晶石材料表面氧化铝附着的研究

利用中频感应炉在1550~1580℃的钢水中进行了铝碳质材料和镁铝尖晶石材料表面氧化铝的附着试验。采用扫描电镜和能谱分析研究了试验后材料的微观组织结构以及元素分布状况,并对镁铝尖晶石材料防止氧化铝附着的机理进行了探讨。研究结果表明,试验后铝碳质材料的结构较疏松,表面较粗糙,氧化铝颗粒粘附较多;而镁铝尖晶石材料的结构致密,表面平整光滑,氧化铝颗粒粘附很少,其具有良好的防止氧化铝附着能力。     

通化地区煤系高岭岩制备纳米级α-Al2O3

以煤系高岭岩提取氯化铝的工艺流程及溶胶－凝胶技术制备出纳米级α-Al2O3，确立了溶胶－凝胶制备纳米级α-Al2O3的最佳试剂条件和煅烧条件。生成的Al(OH)3溶胶经干燥、煅烧后得到纳米级氧化铝粉末，为α相，粒度为100nm左右。     

后处理对爆轰纳米金刚石表面官能团的影响

分别在高锰酸钾与浓硫酸的混合溶液、空气、氢气、真空以及氩气中对爆轰纳米金刚石进行后处理,研究了后处理方法对其表面官能团的影响。采用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪和差示扫描量热仪对后处理前后纳米金刚石的微观结构、性能和表面状态进行了研究。结果表明:纳米金刚石颗粒形状为球形或椭球形,平均粒径约为5 nm,在空气中的起始氧化温度约为550℃,在氢气、真空和氩气中的石墨化温度分别约为284℃、1 146℃和1 184℃。纳米金刚石在后处理前表面含有大量的官能团,如—OH、—CH₃、—CH₂、CO₂、—CO、—COOH和—C—O—C等。在氢气中对纳米金刚石进行处理,可使部分官能团从表面解吸而由氢取代,悬键与氢结合可有效防止二次吸附,是去除爆轰纳米金刚石表面官能团的低成本、高效方法。     

润湿性调控界面纳米气泡生成及其对亲水性颗粒浮选的促进

浮选体系中纳米气泡的引入可以有效提高微细粒矿物特别是疏水性矿物的浮选效果,而如何利用纳米气泡提高亲水性矿物的浮选效果是一个难题。以氧化石墨代表亲水性颗粒,采用原子力显微镜(AFM)直接进行纳米气泡形貌表征,通过十二烷基醇聚氧乙烯醚(AEO-15)对石墨表面进行润湿性调控,利用温差法生成界面纳米气泡,对比分析石墨经氧化、表面活性剂吸附等润湿性调控后其表面生成的界面纳米气泡形貌、数量等差异;同时通过浮选试验验证润湿性调控界面纳米气泡的生成对浮选的影响。研究结果表明：界面纳米气泡的产生与颗粒表面亲疏水性密切相关,与其形貌高度无关。相较于亲水性的氧化石墨,经表面活性剂吸附后,其表面可以产生更加密集且均一的界面纳米气泡。此外,纳米气泡的引入可以明显提高亲水性氧化石墨的浮选回收率。研究成果提供了一种亲水性颗粒表面生成界面纳米气泡的方法,对低阶煤、氧化煤等其他亲水性颗粒的浮选强化具有一定的指导意义。     

用高岭土中矿制备纳米氧化铝

采用高岭土选矿过程中产生的质量较差的高岭土中矿作为原料来制备高档产品氧化铝,所制得的氧化铝粉体为纳米级,具有较高的化学纯度,且氧化铝的浸出率较高。同时将溶出的无定形二氧化硅作为副产品,实现了对该中矿的综合利用。     

基于分形表征的粗糙微纳米孔隙瓦斯气体传输方程

为揭示煤体孔隙内表面粗糙微结构对瓦斯传输的影响机制,准确研究粗糙孔隙中的瓦斯气体传输规律,运用自相似特性分形理论推导出了微纳米孔隙内壁面粗糙元有效平均高度和孔隙有效半径的精确数学表达式;采用Optical Tensiometer设备对取自煤体孔隙内壁表面进行3D形貌结构量化分析,将所得关键参数代入相对粗糙度表达式求得对应值为0.352;结合流体速度滑移效应和分子扩散传输机理,推导出了粗糙微纳米孔隙中的瓦斯气体滑流修正传输方程和非连续流扩散传输方程,再通过等效转换原则推导出微纳米孔隙内的视渗透率模型;考虑到煤体纳米级孔隙难以进行精确测量表征和规避孔隙连通性对气体传输的影响,选取结构规整的纳米级圆孔阳极氧化铝薄膜作为气体流动通道载体;基于气体压差穿透实验原理,利用实验室PMI微渗透率设备进行了纳米级孔隙薄膜的渗透性实验,将实验结果所测得的渗透率数据与本文理论模型计算值进行了对比分析。研究结果表明:基于分形表征建立的粗糙微纳米孔隙瓦斯气体传输方程合理可靠,考虑孔隙粗糙度对瓦斯流动的影响是应该且必须的,以分形理论表征的孔隙相对粗糙度公式比前人所提出的孔隙粗糙度经验性公式更为精确,研究结果可为在分形拓扑领域中构建自仿射粗糙微通道的气体流动模拟研究工作中提供借鉴。     

粉煤灰制二氧化硅表面疏水改性机理研究

以粉煤灰为硅源制备的二氧化硅为原料,采用硅烷偶联剂KH560对其进行表面改性.结果表明:硅烷偶联剂与二氧化硅表面的羟基发生反应,纳米二氧化硅的分散性和表面疏水性大为提高.当mSCA/msibca为0.05、反应时间为6h,纳米二氧化硅的平均粒径最小,改性效果也最好;文中分析了硅烷偶联剂KH-560与二氧化硅的改性机理.     

硫酸电解液中阳极氧化铝膜的制备与表征

在硫酸电解液中对高纯铝箔进行阳极氧化,分析电解电流的变化规律,用X射线及扫描电镜研究氧化铝膜的微观形态与结构.结果表明,阳极氧化铝膜为氧化铝的无定型态,电解电流随电解时间的增加先急剧下降,后逐步回升,然后进一步调整且逐渐趋于平稳,阳极氧化铝膜纳米微孔大小及有序度随电解电压的增加而增加,电解液温度升高,孔径尺寸增大.7℃条件下氧化铝膜有序性优于2℃和13℃条件下氧化铝膜有序性.     

电化学法制备纳米锑粉

以加有乳化剂OP-10的稀盐酸溶液为电解液,以锑为阳极,不锈钢网为阴极,采用电化学方法制备了颗粒细小、形态稳定的纳米锑粉.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等对所制备的纳米锑粉的结构、形貌、粒径大小进行分析和表征.结果表明,所制备的纳米锑粉分散性较好,尺寸较为均匀,颗粒直径约为20～40nm.乳化剂OP-10作为表面活性剂时,纳米锑粉可有效地被其包覆,不仪阻止了纳米锑粉与氧气的接触和氧化,而且也可防止纳米锑粉的团聚,起到提高纳米锑粉稳定性和分散性的作用.     

纳米氧化锌的表面改性

在新开发的纳米氧化锌应用中,大多是将氧化锌直接混入有机物中,而把氧化锌直接添加到有机物中有相当大的困难,因此必须对纳米氧化锌进行表面改性。以自制纳米氧化锌为原料,采用钛酸酯偶联剂为改性剂对其进行了表面改性处理。试验发现,改性剂用量是影响改性效果的最重要影响因素,且其用量远远超出普通粉体用量,最后找出了最佳改性条件。借助于TEM、IR等测试手段,对纳米氧化锌粉体改性前后的变化进行了表征与分析。试验结果表明,最佳改性条件为:改性剂用量为40%,改性时间约为30min。     

煤矸石烧结滤料TiO2改性及其光催化特性

对以煤矸石为主要原料制备的球形水处理滤料采用液相沉积法进行表面纳米TiO_2改性。对热处理后的TiO_2薄膜表面形貌、矿物相、晶粒结构、元素成分等特性进行了分析,并考察了比表面积和空隙率两项理化性能指标。结果表明,常温下制得的TiO_2薄膜表面均匀,感光性强,纳米TiO_2平均粒径30～50 nm,经表面纳米TiO_2改性后的煤矸石烧结滤料,其比表面积由改性前的4．0 m~2/g提高到8．1 m~2/g,表现出良好的光催化活性。以有机酚和细菌为处理对象,其对微污染水中有机酚的去除率可达到98%、细菌灭除率可达到75%。曝气、pH值、流量是影响纳米TiO_2薄膜光催化性能的主要影响因子。