自支撑二维Ti3C2Tx(MXene)薄膜电化学性能

采用LiF?HCl混合溶液刻蚀法刻蚀Ti₃AlC₂得到Ti₃C₂T_x(MXene)胶体溶液,通过真空抽滤法抽滤MXene胶体溶液得到柔性MXene薄膜。使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等方法表征MXene的物相、形貌及化学元素,并采用循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗法等电化学测试手段研究MXene薄膜电极的电化学性能。研究显示:当电解液为H₂SO₄,MXene薄膜的厚度为6.6 μm时,在5 mV·s?1扫速下质量比电容达到228 F·g?1;同时随着扫速从5 mV·s?1提升至100 mV·s?1时,电容保持率为51%,是40.2 μm厚度MXene薄膜电极的3倍。该研究展示酸性电解液和较薄的薄膜厚度有利于提高MXene材料基超级电容器的性能。      

SiC半导体不同晶面氧化机理及动力学的研究进展

SiC作为一种综合性能优异宽禁带半导体,在金属氧化物半导体场效应晶体管中具有广泛的应用。然而SiC热氧化生成SiO₂的过程具有各向异性,导致不同晶面上的氧化速率差异较大,这会对半导体器件的性能产生不利影响,因而研究SiC各个晶面上SiO₂的生长规律尤其重要。建立有效合理的动力学模型是认识上述规律的有效手段。本文从反应机理和拟合准确度两方面对目前具有代表性的改进的Deal-Grove模型（Song模型和Massoud经验关系式）以及硅碳排放模型（Si?C emission model）进行系统研究和比较。在此基础上,分析已有模型的优缺点,提出本课题组建立的真实物理动力学模型应用的可能性,为SiC不同晶面氧化动力学的准确描述提供进一步优化和修正思路。      

碳化硅纳米线阵列基一体化光电阳极用于高效裂解水制氢

近年来,光电催化裂解水制氢已经发展成为获取氢能最重要的途径之一。然而,半导体材料固有的较低的光吸收效率和较高的载流子复合率成为限制其发展的主要障碍。以N掺杂4H-SiC单晶片为原料,通过阳极氧化法制备了N掺杂4H-SiC纳米线阵列基一体化光电阳极,聚焦于优化阳极析氧反应条件,在光照和外加电场的共同作用下成功实现了高效裂解水制氢。相比于块体,碳化硅纳米线阵列基一体化光电阳极的裂解水制氢性能表现出了显著的提升。以Ag/AgCl电极为参比电极,开启电压从1.224 V降低至?0.021 V,1.4 V电压下的电流密度从2.64 mA?cm?2提升至3.61 mA?cm?2。通过构建具有纳米结构的半导体光电阳极,可以有效提高其光吸收能力并优化其电荷转移路径,从而显著提升光电催化裂解水制氢的效率。      

钢包工作衬用耐火材料的研究现状及最新进展

综述了近年来钢包工作衬用耐火材料的研究现状及最新进展, 尤其对传统钢包工作衬用耐火材料的应用背景及存在问题进行了分析和汇总.在此基础上, 进一步提出了适用于超低氧钢(或洁净钢)冶炼用耐火材料的研发方向, 即通过耐火原料组分选择和结构匹配设计, 实现对耐火材料性能的精确控制.新型钢包工作衬用耐火材料需兼顾优异热机械性能的同时, 还应具备钢水净化的功能.      

基于反向传播人工神经网络对SiC氧化反应行为的预测研究

以SiC为代表的非氧化物耐火原料作为高温结构材料重要组分,被广泛应用于冶金高温行业。在实际应用过程中,SiC的氧化行为加速了对应耐火材料的高温性能失效,导致其服役寿命大大缩短。因此明晰非氧化物耐火原料在高温环境下的氧化行为尤为重要,利用动力学模型分析氧化行为是目前最常用的手段。但动力学模型的建立往往需要大量的数据处理工作,且很难同时满足描述准确性高和模型参数简单两个条件。随着人工智能与大数据技术在材料领域的应用探索,反向传播人工神经网络(BP-ANN)有望在此方面取得突破。本文以典型非氧化物耐火原料SiC为例,通过建立神经网络,训练、预测SiC的氧化行为,预测结果与实验数据的相对误差均小于3%,用预测数据回归计算的反应活化能和反应速率常数与实验数据计算结果的相对误差低于4%,表明BP-ANN在研究非氧化物耐火原料的氧化行为方面具有巨大应用前景。     

钢包内衬用耐火材料对钢中非金属夹杂物的影响

 炉外精炼是炼钢流程中控制钢中非金属夹杂物的重要转折点,作为整个精炼过程中与钢液实时接触的钢包内衬用耐火材料,因为高温物理化学反应易向钢中引入夹杂物,导致精炼效果达不到预期。通过对典型现役钢包内衬用耐火材料与不同脱氧钢之间的界面反应归纳发现,钢包内衬用耐火材料会对钢中夹杂物的形貌、成分和理化性能产生影响,既可向钢中引入夹杂物,也能够吸附去除夹杂物。提出未来钢包内衬用耐火材料应被赋予更多净化钢液等功能指标的发展方向。     

汽轮发电机水冷定子线圈温差异常诊断分析

根据发电机结构绘制了水电连接图,通过水电连接图可以确定定子上下层线圈槽号和冷却水支路号之间的关系。当定子线圈温度或冷却水支路出口温度测点异常时,通过水电连接图找到相关回路温度测点,再对这些测点温度进行分析,可以查找到问题并提出检修办法。     

层状氮化硼纳米片的制备及表征

基于前驱体合成与氨气氮化两步法，通过对前驱体合成关键参数B源/N源比、分散剂种类、前驱体干燥方式进行调控，实现了大比表面积、少层氮化硼纳米片材料的制备。其优化条件为以硼酸为硼源，尿素为氮源，硼酸与尿素摩尔比为1∶30，甲醇和去离子水作为分散剂，利用真空冷冻干燥方式合成前驱体。将前驱体在氨气气氛下900 ℃保温3 h合成了氮化硼纳米片。利用X射线衍射测试、X射线光电子能谱测试、拉曼光谱测试、热重分析测试等对合成产物进行了物相和结构表征，利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、氮气吸脱附曲线等对合成产物进行了形貌及比表面积表征。结果表明:合成的氮化硼为六方氮化硼纳米片（h-BNNSs），纯度高，形貌类石墨烯，层数为2～4层，厚度平均为1 nm，比表面积为871.8 m2·g?1，单次产物质量平均可达240 mg，合成产物平均产率可达96.7%。该方法简单易操作，实现了大比表面积少层氮化硼的制备，有助于氮化硼在各应用领域的研究，如氮化硼/石墨烯复合材料、纳米电子器件、污染物的吸附、储氢等。      

功能化新型耐火材料的设计、制备及应用

围绕两种新型耐火材料展开，即钢包精炼用高性能低碳镁碳耐火材料以及超低氧钢用耐火材料，初步实验表明，将大尺寸的碳硅化铝（Al₄SiC₄）引入到镁碳砖（MgO?C）中不仅可以提高其抗氧化能力，又能对含碳耐火材料氧化后的疏松结构进行修复，有望成为新一代钢包精炼用高性能低碳镁碳耐火材料；CaO?MgO?Al₂O₃（CMA）材料兼具优异的热机械和耐渣侵性能的同时，还可以在服役过程产生低熔点精炼渣相，具备净化钢水的潜力。可以预见，上述功能化新型耐火材料有望为高品质钢的进一步发展提供有力材料支撑。