多孔Co3O4纳米纤维用于锂-空气电池高性能正极催化剂

采用静电纺丝技术结合高温煅烧方法,以乙酰丙酮钴(Co(C₅H₇O₂)₃)为前驱物,制备了由Co₃O₄纳米颗粒组成的多孔纳米纤维(Co₃O₄ NFs),其比表面积高达83 m2·g?1,并将制得的多孔Co₃O₄ NFs用于锂-空气电池催化剂。多孔Co₃O₄ NFs为电池反应提供了充足的活性位点及反应物的传输通道,有利于电池反应的顺利进行,使电池的放电容量得到极大地提高。另外,Co₃O₄催化剂的加入提高了电极的催化活性,较大程度降低了电池的过电位。值得注意的是,Co₃O₄催化剂的加入同时调控了锂-空气电池放电产物Li₂O₂的形貌,得到的放电产物Li₂O₂尺寸更小,在电极表面分布更为均匀,该形态的Li₂O₂在充电过程中更容易被分解,有利于提高电池的充电效率,同时电极的体积效应也可得到极大缓解。得益于以上优势,基于多孔Co₃O₄ NFs/炭黑Super P (Co₃O₄ NFs/SP)正极的锂-空气电池的电化学性能得到较大提高,50 mA·g?1电流密度下Co₃O₄ NFs/SP的放电容量高达10600 mA·h·g?1,电池可实现100次的充放电循环。      

低温燃烧法制备(W,Mo)C/Al2O3/La2O3复合粉末及性能

为了开发出一种无黏结相硬质合金来减少传统硬质合金中钴元素的应用,采用化学法制备(W,Mo)C/Al₂O₃/La₂O₃。以偏钨酸铵、钼酸铵、硝酸铝、硝酸镧、尿素和葡萄糖为原料,通过低温燃烧法探究硝酸盐和尿素、葡萄糖的不同配比,得出最优配比后还原炭化制备(W,Mo)C/Al₂O₃/La₂O₃粉末。在1500~1800℃经离子烧结制备(W,Mo)C/Al₂O₃/La₂O₃无黏结相材料,研究其力学性能并分析强韧化机制。结果表明:硝酸盐和尿素的最佳摩尔配比为1∶2,硝酸盐和葡萄糖的最佳摩尔配比为1∶0.5,加入葡萄糖后颗粒尺寸减小了0.28μm,比表面积提高了75.64%。致密度、维氏硬度和抗弯强度在1600℃时达到最大值分别为:98.45%,2202HV和1203 MPa,断裂韧度在1500℃时达到最大值为7.52 MPa·m^1/2。由于晶粒的细化及第二相颗粒的增韧的影响,(W,Mo)C/Al₂O₃/La₂O₃在1500~1600℃时以沿晶断裂和穿晶断裂为主;晶粒长大以及孔隙的出现导致(W,Mo)C/Al₂O₃/La₂O₃在1700~1800℃时以沿晶断裂为主。     

燃烧合成ZrB2 / Al2O3 复合粉体及其界面分析

采用燃烧还原合成技术, 以还原体系(B₂O₃ + ZrO2 + Al) 为反应体系制备了ZrB₂ / Al₂O₃ 复合粉体。利用X射线衍射(XRD) 、X 射线光电子能谱(XPS) 和透射电镜( TEM、HRTEM) 对复合粉体的物相组成、化学组成及界面结构进行了表征分析。结果表明, 复合粉体中存在Zr 、B、Al 和O 元素且它们分别以ZrB₂ 和Al₂O₃ 为主要存在形式, ZrB₂ 和Al₂O₃ 为复合粉体的主晶相。复合粉体中有少量ZrO2 的存在, 分析认为是合成反应过程中未参加反应的ZrO2 。ZrB₂ 和Al₂O₃ 颗粒间形成了结合良好的界面, 这主要与ZrB₂ 的结晶过程有关。      

Al( Cr) 2O32Cr(Mo) 陶瓷基复合材料的制备与组织

在Al-Cr₂O₃ 体系中引入稀释剂(Al₂O₃ 、Cr₂O₃ ) 和反应性添加剂(MoO₃ ) 。利用热爆式燃烧合成法成功制备了含有细小棒状金属相共晶体的Al (Cr) ₂O₃-Cr (Mo) 陶瓷基复合材料。探讨了反应体系成分和制备工艺对复合材料微观组织的影响。对燃烧合成熔体施加1. 26 MPa 压力, 致密度可达90 %左右。陶瓷基体具有3 种形态:边界较圆整的块状, 细小的、按一定的取向交叉排列的长条状以及粗大的长条状。金属相以颗粒状分布在陶瓷晶体内或晶界处, 或与陶瓷相形成共晶组织。产物的共晶体呈准规则的结构, 细小棒状的金属相弥散分布在连续的陶瓷基体中。共晶体的分布具有区域性。原位生成的长条状陶瓷晶粒及金属相呈棒状的共晶结构是制得的复合材料的重要组织特征。      

在900℃添加CeO2 对SiO2-Al2O3-ZnO-CaO搪瓷析晶和热震行为的影响

在SiO₂-Al₂O₃-ZnO-CaO-ZrO₂-TiO₂搪瓷中加入10%~20%(质量分数)粒径为20~50 nm的CeO₂颗粒,制备出SiO₂-Al₂O₃-ZnO-CaO搪瓷,用扫描电子显微镜(SEM)/能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)研究其在900℃空气中的析晶行为和相演变。结果表明：添加20%的CeO₂颗粒可阻碍针状ZrSiO₄和羽毛状CaTiSiO₅晶体的析出,随着CeO₂颗粒添加量的提高阻碍作用增强;CeO₂与搪瓷中的ZrO₂结合生成固溶体促进初生晶体CaZrTi₂O₇析出,而CaZrTi₂O₇随着烧结时间的延长几乎不转变为ZrSiO₄。同时,在生成CaZrTi₂O₇晶体的过程中Ca和Ti的消耗也抑制了CaTiSiO₅晶体的析出。这表明,添加20%的CeO₂可使这种搪瓷体系在900℃保持较高的稳定性和优异的抗热震性能,从而延长搪瓷的使用寿命。     

CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子及CoFe2O4/多孔碳的制备及其电磁性能研究

在5% H₂+95% N₂气氛下,还原CoFe₂O₄纳米粒子制备了CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子;以焙烧黄麻纤维得到的多孔碳纤维为碳源用水热法将CoFe₂O₄纳米粒子负载到多孔碳中,制备出CoFe₂O₄/多孔碳。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪、同步热分析仪等手段对材料进行表征,并使用矢量网络分析仪测量了复合材料的电磁参数和微波吸收性能。结果表明,CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子和CoFe₂O₄/多孔碳的微波吸收性能明显优于CoFe₂O₄纳米粒子。CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子的有效频宽(反射损耗<-10 dB的频率宽度)可达4.8 GHz。CoFe₂O₄/多孔碳的有效频宽可达6 GHz,覆盖了整个Ku波段(12~18 GHz)。这些材料优异的微波吸收性能,可归因于合适的介电常数、大的介电损耗、多孔结构以及介电损耗和磁损耗的协同作用。     

核壳结构SrFe12O19NiFe2O4复合纳米粉体的吸波性能

以Fe(NO₃)₃、 Ni(NO₃)₂和Sr(NO₃)₂为主要原料, 通过两步柠檬酸盐溶胶-凝胶法, 制备出核-壳结构SrFe₁₂O₁₉-NiFe₂O₄磁性纳米复合粉体。采用XRD、 TEM、 VSM及矢量网络分析仪对合成的粉体的结构、 形貌及吸波性能进行了分析研究。结果表明, 复合粉体的相结构与NiFe₂O₄含量有关, 当SrFe₁₂O₁₉与NiFe₂O₄的质量比为1∶2、 烧结温度为1050℃时, 复合纳米粉体的相与NiFe₂O₄接近, 核-壳结构SrFe₁₂O₁₉-NiFe₂O₄纳米复合粉体的饱和磁化强度(M_s)(51.4 emu/g)比单体SrFe₁₂O₁₉纳米粉体 (42.6 emu/g)的大; 但矫顽力(H_c) (336 Oe)比单体SrFe₁₂O₁₉纳米粉体的小, 在SrFe₁₂O₁₉ 与NiFe₂O₄的矫顽力5395～160 Oe之间。在频率为8～18 GHz范围内, 微波吸收逐渐增强, 当频率为12 GHz时, SrFe₁₂O₁₉-NiFe₂O₄纳米复合粉体的微波吸收达到最大值-9.7 dB, 是一种性能优良的吸波材料。      

g-C3N4/Bi12O17Cl2复合物的制备及其光催化性能

以硝酸铋、氯化钠和氢氧化钠为原料用液相沉淀法制备g-C₃N₄/Bi₁₂O₁₇Cl₂复合光催化剂,并用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段表征其组成、微观形貌和性能,以罗丹明B为模拟污染物研究了在可见光照射下g-C₃N₄对g-C₃N₄/Bi₁₂O₁₇Cl₂复合光催化剂活性的影响及其光催化机理。结果表明,2% (质量分数) g-C₃N₄/Bi₁₂O₁₇Cl₂复合光催化剂的光催化性能最好,见光90 min后对罗丹明B的降解率达到98%。     

高容量锂电池负极材料TiNb2O7的合成及其机理

将TiNb₂O₇的前驱体在不同温度(400℃、800℃、900℃、1000℃和1100℃)煅烧,用固相合成法制备TiNb₂O₇负极材料并对其样品进行了TG-DSC、XRD和SEM表征和电化学性能测试。结果表明：在900℃煅烧前驱体,锐钛矿与Nb₂O₅反应的主要产物为Ti₂Nb₁₀O₂₉。Ti₂Nb₁₀O₂₉与金红石反应生成了TiNb₂O₇,生成纯单斜相TiNb₂O₇的最佳条件为在1100℃煅烧6 h。TiNb₂O₇负极材料在0.2C电流密度时初始容量为278.4 mAh/g,初始库伦效率为82.9%。TiNb₂O₇具有良好的倍率容量,在1C循环100次后容量保持率为89%。     

杂多酸离子液体负载氨基化Fe3O4磁性复合材料的制备及其超声辅助催化脱硫性能

以N-甲基咪唑、溴代正丁烷、磷钨酸为原料制备了1-丁基-3-甲基咪唑磷钨酸离子液体[BMIM]₃PW₁₂O₄₀,将其通过超声浸渍法负载于氨基化Fe₃O₄（Fe₃O₄-NH₂）,得到枣糕型结构的[BMIM]₃PW₁₂O₄₀/Fe₃O₄-NH₂磁性复合材料,通过FTIR、XRD、XPS、TEM、振动样品磁强计（VSM）、SEM等对其组成、形貌等进行表征。以[BMIM]₃PW₁₂O₄₀/Fe₃O₄-NH₂磁性复合材料为催化剂,以H₂O₂为氧化剂,催化氧化以二苯并噻吩为硫源的正辛烷模拟油样,通过单因素法分别考察了超声时间、H₂O₂用量、反应温度和催化剂用量等因素对脱硫效果的影响,并初步探讨了[BMIM]₃PW₁₂O₄₀/Fe₃O₄-NH₂磁性复合材料催化脱硫机制。结果表明:0.5 g/L[BMIM]₃PW₁₂O₄₀/Fe₃O₄-NH₂磁性复合材料超声辅助催化氧化浓度为500 mg/g模拟油样,在323 K下H₂O₂与二苯并噻吩的摩尔比n（O）:n（S）为8:1经超声10 min时,催化脱硫率达到最佳,为88.13%;重复使用5次后,[BMIM]₃PW₁₂O₄₀/Fe₃O₄-NH₂磁性复合材料对模拟油样的催化降解率仅下降了2.51%。说明该材料具有良好的催化脱硫性能,并可重复使用。催化机制初步研究表明,活性中心可能为杂多酸阴离子、Fe₃O₄-NH₂和离子液体分别起到载体和协同增容作用。      

Estimation of optimum experimental parameters in chlorination of UO2 with Cl2 gas and carbon for UCl4

For the preparation of uranium tetrachloride, the chlorination of UO₂ was carried out and an appropriate reaction system was confirmed. The effects of reaction temperature, time, injection ratio of N₂ gas and appropriate amount of carbon using a reductant on the conversion ratio and volatilization were evaluated. The optimum reaction time and temperature in chlorination of UO₂ for the preparation of UCl₄ were 2 h and 500–700°C, respectively. Also 50% of N₂ gas in chlorine gas proved to be the appropriate injection ratio.     

Al2O3掺杂BaTi0.85Sn0.15O3陶瓷的制备及性能表征

通过传统固相二次烧结法来制备x wt% Al₂O₃（x=0、1.0、1.5）/BaTi_0.85Sn_0.15O₃（BTS）陶瓷。研究了掺杂不同含量Al₂O₃对BTS陶瓷的微观结构、介电性能及挠曲电性能的影响。结果表明,掺杂Al₂O₃的BTS陶瓷不改变陶瓷的晶体结构,仍为标准钙钛矿结构晶型;Al₂O₃的掺入能够有效降低晶粒尺寸,具有明显的细晶作用。随着Al₂O₃含量的增大,Al₂O₃/BTS陶瓷的介电常数减小,介电损耗得到明显改善,居里峰逐渐宽化且向温度高的方向偏移。Al₂O₃/BTS陶瓷的挠曲电系数随着Al₂O₃含量的增加和测试环境温度的升高均减小。此外,Al₂O₃/BTS陶瓷的挠曲电系数和介电常数之间存在一种近线性关系,但当温度非常接近于居里温度时,这种线性关系减弱。     

特高压气体绝缘金属封闭开关设备用Al2O3/环氧树脂复合材料的非等温固化动力学及蠕变性能

针对特高压气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）用Al₂O₃/环氧树脂（EP）复合材料,采用非等温差示扫描量热（DSC）法研究了Al₂O₃/EP复合材料的固化行为,对其DSC曲线进行分峰处理,利用等转化率方法求得不同反应阶段的表观活化能。根据Málek判据得到Al₂O₃/EP复合材料的固化行为符合的模型类型,并求得不同反应阶段的各个动力学参数及固化动力学方程。利用SEM观察Al₂O₃/EP复合材料的微观形貌,通过动态热力学分析仪（DMA）分析其动态热力学性能和高温蠕变性能,利用时温等效预测了Al₂O₃/EP复合材料的长时蠕变行为。结果表明,DSC热流曲线表现为双峰分布;Al₂O₃/EP复合材料的两个反应阶段的表观活化能分别为35.3 kJ/mol及48.1 kJ/mol,Sestak-Berggren自催化模型能够很好地描述Al₂O₃/EP复合材料体系在不同固化阶段的固化行为。Al₂O₃颗粒均匀分散于树脂基体中,填料的加入使裂纹发生偏转。Al₂O₃/EP复合材料的储能模量（E'）随温度的升高而降低,损耗因子（tanδ）峰值对应的玻璃化转变温度（T_g）为120.03℃。Al₂O₃/EP复合材料的抗蠕变性能随着拉伸应力和温度的增加而减弱,随着时间的延长,其蠕变速率减小。      

不同晶型Fe2O3催化H2O2湿法脱硝的实验研究

研究了以α-Fe₂O₃、β-Fe₂O₃和γ-Fe₂O₃为催化剂的类Fenton试剂溶液氧化吸收NO的过程,分析了3种Fe₂O₃的晶相结构和表面性质对NO脱除效率的影响机理。脱硝性能测试结果表明：γ-Fe₂O₃的活性最好,在H₂O₂浓度为1.5 mol/L、催化剂浓度为20 mmol/L、pH值为5以及反应温度为55℃等条件下,γ-Fe₂O₃的脱硝率可达87.5%。机理研究表明：3种Fe₂O₃催化H₂O₂分解湿法脱除NO的反应发生在催化剂表面,反应过程中存在氧化还原循环,H₂O₂催化分解的主要产物是·OH。活性差异分析结果表明：Fe₂O₃的晶相结构和表面性质对NO的脱除效果具有显著的影响,γ-Fe₂O₃的活性最高是由于比表面积大、分散性高和表面的Fe²⁺含量更多,而β-Fe₂O₃的活性高于α-Fe₂O₃是由于表面的氧空位含量更多。     

Sm掺杂核-壳结构介孔SiO2@CeO2复合颗粒的制备和抛光性能

在低模量介孔SiO2(Mesoporous silica, mSiO2)微球表面负载Sm掺杂CeO2纳米粒子,制备了具有均匀完整核-壳结构的非刚性mSiO2@Ce1-xSmxO2(x=0, 0.23)复合颗粒。借助XRD、 SEM、 HRTEM、 STEM-EDX Mapping、 Raman光谱和N2吸-脱附等技术对产物进行结构表征,利用AFM和三维光学轮廓仪评价Sm元素掺杂处理对mSiO2@Ce1-xSmxO2(x=0, 0.23)复合颗粒抛光效果的影响。讨论了Sm掺杂复合磨粒的高效无损超精密抛光机制。结果表明:掺杂处理可使mSiO2@Ce1-xSmxO2(x=0, 0.23)复合颗粒的抛光效率提高近36%,达到84 nm/min,同时获得具有原子量级精度的加工表面,抛光后SiO2薄膜的粗糙度平均值和均方根分别为0.14和0.17 nm。     

Insertion/extraction reactions of lithium with LiV2O4

Lithium has been inserted into, and extracted from, the spinel Li_1.0V₂O₄ both electrochemically and chemically. Electrochemical and structural data show that in the system Li_1+xV₂O₄, for 0 < x ≤ 0.5, Li⁺ ions are inserted into the interstitial octahedral sites of the A_tet[B₂]_octX₄ spinel structure. At x ≈ 0.5, Li⁺ ions in the tetrahedral A-sites are displaced into the remaining octahedral sites to yield, at x = 1, a rocksalt phase Li₂V₂O₄; the [B₂]X₄ framework is unperturbed by the lithiation process. This framework also remains intact when Li⁺ ions are removed from Li_1.0V₂O₄ to a composition Li_0.67V₂O₄. Further extraction of lithium from the structure is accompanied by migration of some vanadium ions from the B-sites to the interstitial octahedral sites of the spinel structure. This process reduces the crystal symmetry from cubic to trigonal symmetry. In Li_0.27V₂O₄ the structure resembles that of Li_0.22VO₂, obtained by delithiation of layered LiVO₂, in which the vanadium cations are distributed in a 2:1 ratio between alternate cubic-close-packed oxygen layers; in the LiV₂O₄ spinel this ratio is 3:1.     

YVO4∶Eu3+,Bi3+红色荧光粉的水热合成及其荧光性能

以Y₂O₃、Eu₂O₃、Bi(NO₃)₃·H₂O、浓HNO₃、偏钒酸铵、氨水、无水乙醇和一缩二乙二醇为原料,采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助水热法合成YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)和荧光光谱(FL)等手段对产品进行了表征和分析。结果表明：合成的样品为YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒,均具有四方晶相结构,其微结构随反应溶液的的pH值变化。YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒在619 nm处有较强的红光发射(电偶极跃迁⁵D₀→⁷F₂),在594 nm有较弱的橙光发射(磁偶极跃迁⁵D₀→⁷F₁)。随着Eu/Bi比值的增大材料的荧光先增强后减弱,在Eu/Bi比值为5时样品的红光发射最强。溶液的pH值影响YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米晶的发光强度,其中pH值为10时的样品其红光发射最强。并探讨了YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米晶的发光机理。     

Optimization of spectroscopic properties of Yb-doped refractory sesquioxides: cubic Y2O3, Lu2O3 and monoclinic Gd2O3

Absorption and emission spectra are given for Yb³⁺-doped Y₂O₃, Lu₂O₃ and Gd₂O₃ at room temperature. Y₂O₃ and Lu₂O₃ as close cubic matrices, show Yb³⁺ similar spectra different of Yb³⁺ in Gd₂O₃ monoclinic structure. Here, we use a new method to study and optimize the main spectroscopic properties with only one concentration gradient sample. Finally, assignments of Yb³⁺ Stark levels and Raman vibrations in Y₂O₃, Lu₂O₃ and Gd₂O₃ single crystal are given.     

Al2O3/环氧树脂-氰酸酯复合材料反应动力学及力学性能

以双酚A型环氧树脂(E51)和双酚A型氰酸酯(BCE)为原料,研究E51改性BCE共固化反应机制。同时,以E51-BCE为基体树脂,溶胶-凝胶法(Sol-Gel)自制Al2O3为增强体,制备Al2O3改性E51-BCE (Al2O3/E51-BCE)复合材料。通过非等温DSC确定了E51-BCE体系的固化工艺及固化反应动力学,并根据Kissinger法和Ozawa法求得体系的表观活化能分别为66.13 kJ/mol和69.46 kJ/mol。利用红外光谱跟踪固化体系在起始固化温度为160℃、 180℃时的反应历程,结果表明:起始固化温度在160℃时,以E51与BCE直接反应为主;起始固化温度在180℃时, BCE反应活性提高,以BCE自聚反应为主,生成三嗪环的速率加快,少量的BCE直接与E51反应生成恶唑啉结构。对Sol-Gel法自制Al2O3进行FTIR和TEM表征,结果表明:Al2O3为短纤维状的晶体,表面含有少量羟基。SEM结果显示:Al2O3为分散相,与基体间界面模糊, Al2O3/E51-BCE复合材料的脆断面裂纹不规则,为典型的韧性断裂;当Al2O3掺杂量为3wt%时, Al2O3在基体中分散均匀, Al2O3/E51-BCE复合材料的冲击强度和弯曲模量分别为24.2 kJ/m2和2.54 GPa,比基体树脂的冲击强度和弯曲模量分别提高53.65%和22.12%,力学性能得到明显改善。