NiMoO4/g-C3N4的制备及电化学性能研究

超级电容器具有比电容高、循环寿命长和绿色无污染的特点,其优异的电化学性能备受关注。本文水热合成了NiMoO₄/g-C₃N₄复合粉体,并将粉体涂覆在泡沫镍上制备了NiMoO₄/g-C₃N₄电极材料。结果表明,NiMoO₄/g-C₃N₄粉体形貌主要为NiMoO₄纳米棒和团状g-C₃N₄,且NiMoO₄纳米棒生长在g-C₃N₄纳米片上。在NiMoO₄中加入30at%的g-C₃N₄能降低电容体系的等效串联电阻和扩散阻抗,有利于氧化还原反应的进行。相比于其他g-C₃N₄含量的电极材料,g-C₃N₄含量为30at%的NiMoO₄/g-C₃N₄电极材料具有更高的比电容(584.3F/g)和更好的倍率特性。     

Fe3O4/SiO2/Bi2WO6磁性复合光催化剂的制备及其光催化性能

钨酸铋(Bi₂WO₆),结构最简单的Aurivillius相化合物,是近期受到研究者关注的新型光催化材料。然而,光催化剂粉末在反应介质中难被回收,工业化应用成本较高。本文用三步方法合成了可回收的Fe₃O₄/SiO₂/Bi₂WO₆磁性复合光催化剂,通过溶剂热法合成具有磁性的Fe₃O₄,用溶胶凝胶法在Fe₃O₄表面覆盖SiO₂层,后将磁性颗粒与Bi₂WO₆纳米片相结合。光催化剂的形貌结构及性能通过XRD、SEM、PL、UV-vis进行表征测试。结果表明,直径约500 nm的Fe₃O₄微球附着在边长约500 nm的Bi₂WO₆纳米片的表面,SiO₂在两者之间起到了粘连作用。光催化剂Fe₃O₄/SiO₂/Bi₂WO₆对于罗丹明B的光降解活性较好,且有一定磁性,可以通过外加磁场将其从溶液中分离,有较大的应用潜力。     

Ag/BiVO4复合纳米纤维光催化性能的研究

本文采用静电纺丝法制备了不同Ag负载含量的Ag/BiVO₄纳米纤维复合材料,并对其相结构,形貌,可见光催化性能进行了表征。结果表明,Ag的引入能够很大程度的提高复合材料的光催化效率,10%Ag负载的Ag/BiVO₄复合纳米纤维能够在可见光辐照20min内将罗丹明B完全降解。这种异质结够有利于光生电子对的分离,提高光生载流子寿命,是Ag/BiVO₄复合纳米纤维光催化性能显著提高的原因。     

纳米Si3N4 对TC4钛合金微弧氧化层微观结构和性能的影响

在基电解液中加入氮化硅纳米颗粒,对TC4钛合金进行微弧氧化（MAO）处理,研究了Si₃N₄浓度对微弧氧化层表面形貌、耐蚀性和耐磨性的影响。添加Si₃N₄的MAO层呈现多孔结构,当Si₃N₄浓度为1 g/L时,涂层厚度最大,且经过7 d的酸腐蚀试验,该涂层的耐蚀性良好,腐蚀速率最低,约为0.057 mg·cm^-2·d^-1。随着Si₃N₄的加入,MAO涂层的抗菌性能先升高后降低。当Si₃N₄的添加量为1 g/L时,该MAO层的抗菌性能最好。Si₃N₄的加入能明显提高涂层在模拟海水中的耐磨性。当Si₃N₄的添加量为3和4 g/L时,所得涂层的摩擦系数低且稳定,且添加3 g/L Si₃N₄制备来的MAO涂层表现出优异的耐磨性。     

纳米LiInO2光催化剂的溶胶-凝胶法制备与表征

本文利用溶胶-凝胶法制备了LiInO₂纳米材料,采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见吸收光谱等测试手段,研究了制备条件对LiInO₂微观结构的影响因素,并以亚甲基蓝为目标降解物研究了LiInO₂的光催化性能。研究结果表明：制备的LiInO₂纳米粒子具有LiFeO₂的晶型,颗粒尺寸约50-100纳米,制备样品的焙烧温度对其结构和性能产生了明显地影响,在氙灯(300W)照射90 min条件下,纳米LiInO₂对亚甲基蓝的光催化降解率达92%,活性位点捕获实验表明光生空穴在降解亚甲基蓝的机制中占主导作用。     

溶胶凝胶法制备LaMn1-XVXO3及光催化氧化性能

以La(NO₃)₂、MnC₄H₆O₂、柠檬酸和乙二醇(EG)为主要原料,NH₄VO₃为掺杂试剂,采用溶胶凝胶法制备LaMnO₃和LaMn_1-XV_XO₃粉体。采用XRD进行晶体结构表征;采用甲基橙(MO)模拟污水,进行光催化降解实验。研究了煅烧温度、催化剂用量和掺杂量对光催化氧化降解率的影响,讨论MO降解的动力学规律。结果表明700-900 ℃煅烧温度不影响LaMnO₃晶体结构和光催化氧化降解率;掺杂量影响LaMn_1-XV_XO₃晶体结构,光催化氧化降解率随着掺杂量增加而呈下降趋势;光催化氧化实验中,LaMn_1-XV_XO₃粉体效果高于LaMnO₃,两者均符合一级动力学方程。     

溶胶凝胶-离子交换法制备具有可见光活性介孔AgInO2光催化剂

具有可见光响应高效光催化剂的设计和制备是环境与能源光催化研究领域的前沿和热点之一。本文采用溶胶凝胶-离子交换法制备AgInO₂介孔纳米材料,利用热分析(TGA-DSC)、X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、N₂吸附脱附以及紫外-可见吸收光谱等测试手段,研究了制备条件对AgInO₂微观结构的影响因素,并以甲醛为目标降解物研究了AgInO₂在可见光条件下光催化性能。研究结果表明：制备的介孔AgInO₂具有铜铁矿结构的晶型,颗粒尺寸约200-500纳米,N₂吸附脱附非等温曲线呈IV型,吸收边位于500-600 nm可见光范围内,在可见光照射180 min 的条件下,介孔AgInO₂对甲醛的光催化降解率达93.97%。本研究为介孔AgInO₂光催化剂在净化室内空气的广泛应用奠定了实验基础。     

TiZrNiCu钎焊Si3N4-MoSi2复合陶瓷与Nb接头组织与力学性能

采用高温活性钎料TiZrNiCu对Si₃N₄-MoSi₂复合陶瓷和金属Nb进行真空钎焊试验,研究了其典型界面组织组成及形成机理,分析了钎焊温度和保温时间对钎焊接头界面组织及力学性能的影响规律。结果表明,接头典型界面结构为Nb/β-Ti/(Ti. Zr)₂(Cu, Ni)+β-Ti+(Ti, Zr)₅Si₃/TiN+(Ti, Zr)₅Si₃+MoSi₂/Si₃N₄-MoSi₂。钎焊温度和保温时间主要通过控制Si₃N₄-MoSi₂复合陶瓷母材中Si原子向钎料中扩散程度,来影响钎缝中(Ti, Zr)₅Si₃化合物的数量及分布,进而影响钎焊接头的抗剪强度。在920 ℃/10 min的工艺参数下,Si₃N₄-MoSi₂/Nb接头的室温抗剪强度最高达到112 MPa,选择最优参数条件下的Nb/Si₃N₄-MoSi₂钎焊接头在500 ℃和600 ℃条件下进行高温剪切实验,其高温抗剪强度分别达到123 MPa和131 MPa。     

PVP辅助水热合成Bi2WO6纳米花及其光催化活性探究

本文成功利用PVP(聚乙烯吡咯烷酮)辅助水热技术合成了Bi₂WO₆空心纳米花,并对其结构和形貌进行了X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、荧光光谱和紫外可见漫反射谱表征。结果表明：PVP对Bi₂WO₆空心纳米花的形成起到关键作用。在未添加PVP时,钨酸铋呈现出实心的纳米片状堆叠的结构,仅在纳米片的表面垂直生长少量小片。而随着PVP的量增多,表面的钨酸铋纳米片发生劈裂,垂直生长的纳米片数量增多,以至最终形成了空心的纳米花状结构。同时,钨酸铋的晶粒尺寸随着PVP含量的增加呈现出先减小再增大的趋势。基于PVP对其比表面积和吸附能力的改善,这种空心的钨酸铋纳米花展现出良好的光催化性能。在35W金卤灯模拟的可见光照射下,3小时内对罗丹明B的降解率达到了47%。荧光光谱分析表明PVP辅助水热的钨酸铋纳米花也具有更高的载流子迁移率。     

微波原位制备作为锂离子电池电极材料的石墨烯/TiO2 纳米复合物

通过改造的家用微波炉,实现了原位高效制备石墨烯/TiO₂纳米复合物。结果表明：微波辅助法能够在商用锐钛矿型TiO₂纳米颗粒表面均匀制备石墨烯纳米片,通过SiO₂/Si的剧烈电晕放电,其制备时间仅需数分钟（最短3 min）。石墨烯纳米片的尺寸大约为50 nm且缺陷很少。TiO₂晶体结构仍为锐钛矿型,主要归功于极短的制备周期和较低的反应温度（600~700 ℃）。石墨烯具有优异的电导率,可以提升锂离子扩散速率、提高电子传输速率并降低接触电阻。在1 C（170 mA·g^-1）条件下石墨烯/TiO₂纳米复合物的电池放电比容量提高了2倍。与商业化锐钛矿型TiO₂纳米颗粒相比,在1 C到5 C的不同充放电倍率下,石墨烯/TiO₂纳米复合物的比容量差距显著扩大。     

Preparation and characteristic of spherical Li3V2(PO4)3

Spherical Li₃V₂(PO₄)₃ was synthesized by using N₂H₄ as reducer. The products were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The results show that single-phase, spherical and well-dispersed Li₃V₂(PO₄)₃ has been successfully synthesized in our experimental process. Electrochemical behaviors have been characterized by charge/discharge measurements. The initial discharge capacities of Li₃V₂(PO₄)₃ were 123 mAh g⁻¹ in the voltage range of 3.0–4.3 V and 132 mAh g⁻¹ in the voltage range of 3.0–4.8 V.     

MnBi/Sm2Co17复合磁粉制备、磁性能及微结构研究

采用化学辅助高能球磨工艺制备了MnBi/Sm_2Co_(17)纳米晶复合磁粉,研究了MnBi合金添加量对复合磁体磁性能和微结构的影响。随着MnBi合金添加量的增加,复合磁粉的内禀矫顽力先稍上升,后基本保持不变,但均低于纯MnBi磁粉的864kA/m;磁粉的饱和磁化强度和剩余磁化强度均逐渐下降。复合磁粉中没有发现明显的元素互扩散现象。采用Henkel曲线分析了复合磁体的交换耦合作用,复合磁粉的δM在添加量为15%(质量分数)时达到极大值,说明该复合磁体具有较强的交换耦合作用,结合磁粉形貌分析了随着MnBi合金添加量的增加复合磁粉剩磁比的演变规律。     

废旧锂离子电池中Li, Fe和V的回收及xLiFePO4-yLi3V2(PO4)3的制备

由于LiFePO_4和Li_3V_2(PO_4)_3材料的特征相近,制备方法类似,提供了一种从废旧LiFePO_4和Li_3V_2(PO_4)_3混合电池中回收Li、Fe和V,再制备xLiFePO_4-yLi_3V_2(PO_4)_3的方法。在空气气氛中600℃热处理1h后,去除粘结剂PVDF使活性物质与集流体分离。调节Li、Fe、V和P摩尔比,球磨、锻烧,配制不同比例的xLiFePO_4-yLi_3V_2(PO_4)_3(x:y=5:1,7:1,9:1)复合电极材料。表征了其形貌、结构和电化学性能,结果表明,回收制备的复合材料将同时具备LiFePO_4和Li_3V_2(PO_4)_3两种材料的电化学性能,能显著改善LiFePO_4的倍率性能。     

固相-水热法制备LiFePO4-Li3V2（PO4）3复合材料及其电化学性能（英文）

分别采用固相-水热法和球磨法制备磷酸亚铁锂-磷酸钒锂复合正极材料(LiFePO4-Li3V2(PO4)3)。电化学性能测试表明,LiFePO4-Li3V2(PO4)3复合正极材料的电化学性能远远高于 LiFePO4和 Li3V2(PO4)3单独作为正极材料的性能,并且以固相-水热法制备的复合材料性能优于以球磨法制得的复合材料。研究发现 LiFePO4-Li3V2(PO4)3复合材料有 4 个氧化还原峰,相当于 LiFePO4 和 Li3V2(PO4)3 氧化还原峰的叠加。采用固相-水热法制备的LiFePO4-Li3V2(PO4)3 复合材料形貌较为规则,且有新相物质产生,这是导致其电化学性能较好的原因。     

Fe2O3-CaO-TiO2 体系下铁酸钙的合成过程及TiO2 和CaTiO3 的影响

为了确定高钛型钒钛磁铁矿烧结过程中铁酸钙的生成是受TiO₂还是TiO₂和CaO形成的CaTiO₃影响,首先利用Fe₂O₃和CaO的纯试剂合成了铁酸钙,并研究了TiO₂和CaTiO₃对钛铁酸钙 （FCT） 形成的影响。在Factsage 7.0软件进行热力学计算的基础上,通过在空气气氛下进行烧结,获得了在1023~1423 K温度范围内、不同烧结时间的不同样品。通过X射线衍射和扫描电镜-能谱分析等表征手段,对烧结样品的物相转变和微观结构变化进行了表征。发现FCT的形成过程主要分为2个阶段：前一阶段为1023~1223 K温度范围内Fe₂O₃与CaO之间的反应,合成产物为Ca₂Fe₂O₅,反应方程式为“Fe₂O₃(s)+ 2CaO(s)= Ca₂Fe₂O₅(s)”;后一阶段为1223~1423 K温度范围内Ca₂Fe₂O₅和Fe₂O₃的反应,主要产物为CaFe₂O₄,反应为“Ca₂Fe₂O₅(s)+ Fe₂O₃(s)= 2CaFe₂O₄(s)”,该阶段尤其是温度为1423 K时,反应速率显著加快,随温度的升高CaTiO₃显著增加。然而,Ti元素在铁酸钙中的固溶很难实现,TiO₂与铁酸钙之间的反应不是形成FCT的有效途径。随着保温时间的延长,CaTiO₃和FCT相界中Fe元素含量增加。FCT主要是通过Fe组分在CaTiO₃中固溶形成的,主要反应是“Fe₂O₃+CaTiO₃(s)=FCT(s)”。     

Synthesis and electrochemical performance of Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)0.8(Ni0.5Mn0.5)0.2O2 with core-shell structure as cathode material for Li-ion batteries

The core-shell structure cathode material Li(Ni_0.8Co_0.15Al_0.05)_0.8(Ni_0.5Mn_0.5)_0.2O₂ (LNCANMO) was synthesized via a co-precipitation method. Its applicability as a cathode material for lithium ion batteries was investigated. The core-shell particle consists of LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂ (LNCAO) as the core and a LiNi_0.5Mn_0.5O₂ as the shell. The thickness of the LiNi_0.5Mn_0.5O₂ layer is approximately 1.25 μm, as estimated by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The cycling behavior between 2.8 and 4.3 V at a current rate of 18 mA g⁻¹ shows a reversible capacity of about 195 mAh g⁻¹ with little capacity loss after 50 cycles. High-rate capability testing shows that even at a rate of 5 C, a stable capacity of approximately 127 mAh g⁻¹ is retained. In contrast, the capacity of LNCAO rapidly decreases in cyclic and high rate tests. The observed higher current rate capability and cycle stability of LNCANMO can be attributed to the lower impedance including charge transfer resistance and surface film resistance. Differential scanning calorimetry (DSC) indicates that LNCANMO had a much improved oxygen evolution onset temperature of approximately 251 °C, and a much lower level of exothermic-heat release compared to LNCAO. The improved thermal stability of the LNCANMO can be ascribed to the thermally stable outer shell of LiNi_0.5Mn_0.5O₂, which suppresses oxygen release from the host lattice and not directly come into contact with the electrolyte solution. In particular, LNCANMO is shown to exhibit improved electrochemical performance and is a safe material for use as an electrode for lithium ion batteries.     

CVD deposition and characterization of coloured Al2O3/ZrO2 multilayers

Coloured Al₂O₃/ZrO₂ multilayers have been deposited onto WC-Co based inserts by a CVD process. Through physical as well as optical analysis of such multilayers, colour is believed to originate from interference. The coatings are obtained with good process reproducibility. It was found that the ZrO₂ process used in the multilayer, with ZrCl₄ as the only metal chloride precursor, results in a mixture of tetragonal and monoclinic ZrO₂ phases. However by adding a relatively small amount of AlCl₃ during such a process results in ZrO₂ layers being composed of predominantly tetragonal ZrO₂ phase. Corresponding multilayers seem to have a more fine grained and smoother morphology whereas multilayers containing monoclinic ZrO₂ phase seem to be less perfect with existence of larger grains of ZrO₂ which are believed to scatter light and alter the reflectance of such a multilayer. In addition to this, such multilayers were found to be free of or with greatly reduced amount of thermal cracks, normally present in pure CVD grown Al₂O₃ layers.It is believed that, in the studied Al₂O₃/ZrO₂ multilayers, the observed tetragonal ZrO₂ phase is the result of a size effect, where small enough ZrO₂ crystallites energetically favor the tetragonal phase. However as the ZrO₂ crystallite size distribution is shifted to larger sizes it is believed that a mixture of crystallites with both stable and metastable tetragonal phases as well as a stable monoclinic phase is obtained. The proposed metastable tetragonal ZrO₂ phase may in fact explain the absence of thermal cracks in such multilayers through a transformation toughening mechanism, well known in ZrO₂ based ceramics.     

国外多孔基体氧化铝/氧化铝复合材料工程应用进展

氧化铝/氧化铝复合材料(Al2O3/Al2O3)是20世纪90年代兴起的一类连续陶瓷纤维增强陶瓷基复合材料,已经发展为与SiC/SiC、C/SiC等非氧化物陶瓷基复合材料并列的一类陶瓷基复合材料。与非氧化物陶瓷基复合材料相比,Al2O3/Al2O3具有长时抗氧化、高温耐腐蚀、低成本等独特优势,已经在航空发动机、地面燃气轮机等军民两用热结构材料领域展现出广阔的应用前景。本文从材料应用的角度出发,系统分析阐述了目前在Al2O3/Al2O3占主导地位的多孔基体Al2O3/Al2O3(P-Al2O3/Al2O3)的增韧机制、成型工艺和性能特点,重点归纳了国外近年来P-Al2O3/Al2O3的工程化应用进展及前景,最后指出了P-Al2O3/Al2O3存在的局限性并展望了未来发展方向,旨在为国内Al2O3/Al2O3体系发展提供借鉴和参考。