纳米Fe2O3对温压炸药中铝粉爆炸特性的影响

为提高温压炸药配方的威力,根据铝热反应的基本原理,在温压炸药固相组分中添加纳米Fe₂O₃,探究通过诱导铝热反应的方式来提高炸药威力的新途径。利用20 L柱形爆炸容器在10 kJ点火能量下研究了不同质量比的微米或纳米铝粉与纳米Fe₂O₃组成的混合体系的爆炸特性。研究发现,随着纳米Fe₂O₃含量的增大,Al/Fe₂O₃混合体系的最大爆炸压力和升压速率呈现先增大、后减小的趋势。当纳米Fe₂O₃质量分数为5.4%时,混合体系的最大爆炸压力最大。随后,在此配比下开展了混合体系粉尘浓度对爆炸特性的影响规律研究。结果表明,随着粉尘浓度的增加,最大爆炸压力先增加、后降低,在质量浓度为400 g/m³时达到峰值。结合理论分析认为,纳米Fe₂O₃的加入能够改善温压炸药固相体系的反应活性,且对铝粉的爆炸剧烈程度有促进和抑制的双面作用。     

泡沫前驱体碳热还原氮化法合成氮化铝粉体

本研究采用碳热还原氮化法(CRN)合成AlN粉体。以γ-Al₂O₃和炭黑为原料, 采用直接发泡工艺与注凝成型相结合的方法制备出Al₂O₃/C泡沫, 作为合成AlN粉体的前驱体。泡沫孔隙尺寸从几十微米到几百微米, 总孔隙率56%~90%。具有通孔结构的泡沫前驱体实现了原料内部各处的均匀的固-气反应, 泡沫总孔隙率≥80%可显著提高CRN反应的速率。XRD分析结果显示: CRN过程中存在γ-Al₂O₃到α-Al₂O₃的相转变, 反应起始温度在1300℃以上, 并在1550℃反应完全。在1650℃合成得到的AlN颗粒平均粒径不超过1 µm, 氮含量为32.9wt%。     

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。     

络合法制备均匀γ-Fe2O3纳米颗粒@多层石墨烯复合材料研究

采用水热反应中的金属离子络合一步制备均匀超细磁性γ-Fe₂O₃纳米颗粒@多层石墨烯复合材料, 无需对石墨烯进行氧化处理。采用超声法制备多层石墨烯作为基片, 制备方法简单, 石墨烯表面的含氧官能团少。以FeCl₂为反应物, 以DMF(N, N二甲基甲酰胺)和水混合液作为溶剂, 其中DMF能起到络合金属离子的作用。实验研究了乙酸钠、反应温度及填充度对制备产物的影响。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对复合材料进行微结构分析, 采用振动样品磁强计(VSM)测试了复合材料的磁性能。研究结果表明: 利用亚铁离子与DMF形成的络合物与碳环的π-π吸附作用可以在多层石墨烯表面生成铁氧化物。通过控制亚铁离子的氧化速度和氧化铁的生长速度, 在多层石墨烯表面获得了尺寸小于10 nm的均匀γ-Fe₂O₃纳米颗粒, 复合材料具有良好的磁性能。     

一维β-SiAlON材料可控合成

以Si粉、Al粉和Al₂O₃粉为原料压制成条样, 在1650~1850 K氮气和埋Si₃N₄颗粒气氛下分别合成了β-SiAlON晶须、带状和柱状晶, 并系统研究了一维β-SiAlON材料可控合成条件, 进而结合热力学分析了一维β-SiAlON材料的生长机制。结果表明: 以Si粉、Al粉和Al₂O₃为原料, 在氮气(纯度99.9%)和埋Si₃N₄颗粒气氛下在1650~1850 K保温6 h, 可以合成不同形貌的一维β-SiAlON材料。生长温度是一维β-SiAlON材料形貌控制的关键因素。生长温度为1650 K时, 合成了β-SiAlON晶须, 晶须直径200~400 nm, 长径比100~1000; 生长温度在1700~1800 K时, 可以合成β-SiAlON带状晶体, 厚度为200 nm, 宽度为1~4 μm, 长宽比在10~20之间; 生长温度升高至1800 K时, 出现大量柱状晶体。结合晶须显微结构形貌和热力学分析, β-SiAlON晶须的生长机制为气-固(VS)生长机制。     

具有高度有序氧空位的α-Fe2O3纳米带的制备及光电催化水氧化性能研究

本研究针对α-Fe₂O₃中空穴迁移距离短(2~4 nm)和水氧化动力学缓慢的问题, 通过钯催化氧化法构筑了有序氧空位掺杂的一维α-Fe₂O₃纳米带(α-Fe₂O₃ NBs)阵列, 以提高光电催化分解水产氢性能。采用不同表征方法对光阳极进行形貌、结构分析。结果表明：一维α-Fe₂O₃ NBs表面形成了有序氧空位, 周期为1.48 nm, 对应于10倍的(11¯2)晶面间距。光电化学及产氢性能表明：α-Fe₂O₃ NBs起始电位为0.587 V (vs. RHE), 在1.6 V (vs. RHE)时光电流密度为3.3 mA·cm^-2, 产氢速率达29.46 μmol·cm^-2·h^-1。这归因于引入有序氧空位提高了载流子密度, 促进了空穴的分离传输, 并作为表面活性位点, 促使表面水氧化反应加速进行。     

Al2O3/BaZrO3双陶瓷界面微观组织演化及机理

以Al₂O₃为背层(硅溶胶为粘结剂), 电熔BaZrO₃作为面层材料(钇溶胶为粘结剂), 1550℃烧结后制成50 mm×25 mm×5 mm的Al₂O₃/BaZrO₃双陶瓷试样。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和EDS等手段观察了BaZrO₃层和Al₂O₃/BaZrO₃界面的显微结构, 研究了BaZrO₃与Al₂O₃的界面反应。结果表明, 面层由BaZrO₃基体和分布其上的大小10 μm左右的Y稳定的ZrO₂晶粒组成; Al₂O₃/BaZrO₃界面发生反应形成厚约300 μm的过渡层, 界面反应生成物有BaOAl₂O₃、ZrO₂和BaO·Al₂O₃·2SiO₂。界面从单纯的BaZrO₃/Al₂O₃双陶瓷结构演变为BaZrO₃、ZrO₂、BaO·Al₂O₃、BaO·Al₂O₃·2SiO₂和Al₂O₃等多种物相组成的复杂结构。反应过程中Al元素基本不迁移扩散, BaZrO₃中Ba元素向Al₂O₃所在的位置扩散形成BaO·Al₂O₃, 残留物形成一层条状ZrO₂, 而BaO·Al₂O₃·2SiO₂围绕着EC95(Al₂O₃+5%SiO₂)粉体颗粒周围生成。     

Fe3O4/GO/CeO2复合纳米材料的制备及其对水中亚甲基蓝吸附性能研究

首先通过溶剂热法制备Fe₃O₄纳米颗粒，再通过离子强度调控法制备磁性氧化石墨烯(Fe₃O₄/GO),最后用共沉淀法制得Fe₃O₄/GO/CeO₂复合纳米材料，并用扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、X射线衍射(XRD)等技术对其进行表征。结果表明：Fe₃O₄纳米颗粒与CeO₂纳米颗粒均匀地分散在GO上。研究了Fe₃O₄/GO/CeO₂复合纳米材料对亚甲基蓝染料的吸附性能，并考察了不同因素对吸附性能的影响。由于Fe₃O₄纳米颗粒有着磁性的性质，易回收分离，具有再生利用性能。吸附实验结果表明：Fe₃O₄/GO/CeO₂复合纳米材料循环5次后对亚甲基蓝的吸附率仍在95%以上。因此，Fe     

低温反应溅射Al+α-Al2O3复合靶沉积α-Al2O3薄膜

低温沉积α-Al₂O₃薄膜是拓展其实际工程应用的关键。本研究以Al、α-Al₂O₃和Al + 15wt% α-Al₂O₃为靶材, 用射频磁控溅射在Si(100)基体上沉积氧化铝薄膜。用掠入射X射线衍射(GIXRD)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)对所沉积薄膜的相结构和元素含量进行研究, 用纳米压痕技术测量薄膜硬度。结果表明, 在550 ℃的基体温度下, 反应射频磁控溅射Al+α-Al₂O₃靶可获得单相α-Al₂O₃薄膜。靶中的α-Al₂O₃溅射至基片表面能优先形成α-Al₂O₃晶核, 在550 ℃及以上的基体温度下可抑制γ相形核, 促进α-Al₂O₃晶核同质外延生长, 并最终形成单相α-Al₂O₃薄膜。     

带状γ-Fe2O3/ZnO异质结光催化剂光催化降解四环素

针对传统ZnO光催化活性不高的问题,采用Zn(CH₃COO)₂和FeCl₃作为ZnO和Fe₂O₃的前驱体,水热条件下采用“一锅法”制备带状γ-Fe₂O₃/ZnO异质结光催化剂,采用XRD、BET比表面积测量仪、TEM、紫外-可见漫反射、电子顺磁共振(EPR)等对其晶体化学结构进行表征。在可见光光源下,探究了不同γ-Fe₂O₃负载量时γ-Fe₂O₃/ZnO异质结光催化剂对四环素的光催化降解的效果。研究表明,ZnO负载γ-Fe₂O₃后比表面积和光照吸收显著改善,禁带宽度有所减小,可见光光照120 min,n(Zn)∶n(Fe) (原子比)为20∶1的γ-Fe₂O₃/ZnO异质结光催化剂对四环素的降解率高达97.2%,多次重复使用后四环素的降解率保持在95%以上。      

Characterization by CEMS, XRD and XPS of oxidized layers formed on the surface of carbonitrided low-carbon steel

The surface structure and oxidation characteristics of carbonitrided low-carbon steel, prepared by oxidizing the surfaces in salt-baths after the carbonitriding process, have been studied using conversion electron Mössbauer spectrometry, X-ray diffractometry, and X-ray photoelectron spectrometry. The formation of an iron oxide layer in the carbonitrided surface improved the corrosion resistance significantly. The steel surface after carbonitriding for 3600 s consisted of - and γ′-nitride, -carbonitride, and cementite. After the oxidation, two sextets and one doublet were observed, attributable to the presence of magnetite, Fe₃O₄, and of fine crystals of ferromagnetic iron oxides such as -Fe₂O₃, γ-Fe₂O₃, and Fe₃O₄. Crosssectional analysis or depth profiling of the carbonitrided layer revealed the presence of iron oxides not only in the outermost oxide layer but also in the carbonitrided layer. Oxygen diffused deep into the carbonitrided layer and formed fine crystals of iron oxides there, distorting the crystal lattices of -carbonitride and γ′-nitride.     

High performances boron doped γ-Fe2O3particles prepared from oxalic precursors

γ-Fe₂O₃ particles (L≈0.15 to 0.2 μm, L/D≈2 to 5) with coercivity up to 400 Oe have been prepared from oxalic precursors. To preserve the particle form, the oxalates were doped with boron. The effects due to this element was studied during the different thermal treatments which effect the pseudomorphous transformation of oxalate particles into spinel ferrite. ESCA spectroscopy, and X-ray measurements could point out the presence of a Fe₃BO₅ phase at the surface of γ-Fe₂O₃ particles. In spite of the important mass losses (H₂O, CO, CO₂) and the important crystallographic structure modifications occurring during the transformation of oxalate into magnetic oxide, γ-Fe₂O ₃ particles obtained by this method have very good textural characteristics. Boron-doped γ-Fe₂O₃ particles were used to make 3.5-in diskettes with standard formulation. In these conditions, media properties were comparable to trading diskettes properties     

纳米Fe_3O_4/聚吡咯复合材料的形貌可控制备及电磁特性

为实现纳米Fe3O4/聚吡咯(PPy)复合材料的形貌可控合成,以十二烷基苯磺酸钠(NaDBS)为表面活性剂,运用乳液聚合方法制备了纳米Fe3O4/PPy复合材料。研究了体系中油相吡咯及表面活性剂用量对纳米Fe3O4/PPy复合材料表面形貌的影响规律,分析了纳米Fe3O4/PPy复合材料形貌与其电磁特性之间的关系。结果表明:吡咯用量的增加改变了体系中胶团的存在状态,使得纳米Fe3O4/PPy复合材料的形貌由草莓状向核-壳结构转变;体系中胶团的数量随着表面活性剂用量的改变发生变化,根据此规律调控了核-壳复合粒子内核的数量,从而得到了单核或多核的纳米Fe3O4/PPy复合材料。     

Topotactic conversions of γ-FeOOH and comparative transformation methods of iron oxides in magnetic spinels

The DTA of a natural, well crystallized lepidocrocite sample containing small amounts of goethite, quartz and manganese shows that the conversion of γ-FeOOH to -Fe₂O₃ (through the γ-Fe₂O₃ metastable phase) occurs at 440°C, whereas in pure, synthetic γ-FeOOH the exothermic peak appears at ˜ 500°. Quartz (1.4% SiO₂) is not affected, nor does it hamper the transformation of FeOOH into magnetic spinels, when the sample is reacted with glycerol at reflux temperature followed by hydrolysis of the resulting solid (iron alkoxide) by boiling H₂O. Starting γ-FeOOH and final solid products are characterized by XRD and IR spectroscopy. This reaction is also discussed comparatively with the solid state transformations of iron oxides into magnetic materials by a combination of heating and grinding-pressing cycles of disks containing alkali halides as diluting agents.     

KOH碱化处理对Fe3N纳米颗粒电催化制氢性能影响

采用KOH溶液在通电条件下对Fe₃N纳米颗粒表面改性的方法, 探究了碱化处理对Fe₃N纳米颗粒电催化性能的影响。采用XRD、TEM、EDX、XPS、拉曼光谱和傅立叶变换红外光谱对碱化前后的Fe₃N样品进行形貌和成分的表征, 采用时间电流曲线、LSV曲线、Tafel斜率、交流阻抗法和CV曲线对碱化前后的Fe₃N样品进行电催化制氢(HER)性能的分析。结果表明, 用KOH处理的Fe₃N样品, 平均晶粒尺寸由(80±10) nm缩小为(70±10) nm, 形状由破碎的链状结构变为椭圆形结构, 物相由ε-Fe₃N相部分转变为α-Fe₂O₃相; 尺寸、形貌和成分的改变, 使得碱化后的样品有更多的电催化活性位点暴露。由电流密度为10 mA/cm²的过电位0.429 V降为0.204 V, Tafel斜率由103 mV/dec降为95 mV/dec。过电势降低, 交流阻抗变小, 电化学活性面积增大, 表明KOH碱化处理后的样品电催化制氢的能力得到大大提高。     

原子层沉积工艺制备催化薄膜厚度对生长碳纳米管阵列的影响

通过原子层沉积(ALD)工艺在硅基底依次沉积氧化铝缓冲层薄膜和氧化铁催化薄膜, 然后利用管式炉进行水辅助化学气相沉积(WACVD)生长垂直碳纳米管阵列(VACNTs)。结果表明: ALD工艺制备的氧化铁薄膜经还原气氛热处理可形成碳纳米管阵列生长所需的纳米催化颗粒; 氧化铁薄膜厚度与纳米催化颗粒大小以及生长出的碳纳米管阵列的结构密切相关。当氧化铁薄膜厚度为1.2 nm时, 生长出的碳纳米管阵列管外径约为10 nm, 管壁层数约为5层, 阵列高度约为400 μm。增大氧化铁薄膜的厚度, 生长出的碳纳米管阵列外径和管壁数增加, 阵列高度降低。实验还在硅基底侧面观察到了VACNTs, 表明ALD工艺可在三维结构上制备催化薄膜用于生长VACNTs。