SnO2/TiO2纳米管阵列对304不锈钢的阴极保护效果

目前,就SnO2/TiO2复合薄膜对不锈钢的光生阴极保护效果的研究有待深入。以两步阳极氧化法在钛箔表面制备TiO2纳米管阵列膜,并将其浸渍在不同浓度的SnO2溶液中,得到了SnO2/TiO2复合纳米管阵列材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)研究了其表面形貌、晶型,用电化学方法研究了SnO2/TiO2复合纳米管阵列对304不锈钢的光生阴极保护特性及耐腐蚀性能。结果表明:TiO2纳米管排列规整,孔径约80~150 nm;以0.5 mol/L SnO2溶胶制备的SnO2/TiO2半导体供给外电路的电子数最高;在紫外光照1 h时,TiO2和SnO2/TiO2均对304不锈钢有一定的光生阴极保护作用;闭光后SnO2/TiO2光生电极在较长时间内维持较低电位,低于其在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位,延时阴极保护作用可以达到8.5 h。     

ZIF-8/TiO2纳米复合材料的制备及光生阴极保护性能

采用逐步生长法在TiO₂纳米管阵列上负载ZIF-8纳米颗粒制得ZIF-8/TiO₂纳米复合材料。通过XRD、SEM、UV-vis DRS等手段对材料的结构、形貌和光响应进行表征,并在开/闭可见光下对材料进行光电化学测试。结果表明,ZIF-8/TiO₂纳米复合材料光吸收扩展到可见光区;将其作为光阳极与304不锈钢耦合后,光照条件下阴极保护电位可降至-0.92 V,比Ti O₂纳米管阵列降低约180 mV,且在较长时间内可对304不锈钢表现出优异的光生阴极保护性能。     

新型Al-5Ti-0.8C中间合金对Al-Cu-Mn合金组织形貌和高温力学性能的影响

采用自蔓延燃烧反应法制备了一种新型Al-5Ti-0.8C中间合金,在此基础上采用不同含量（0%,0.1%,0.3%,0.5%,质量分数,下同）的中间合金对Al-Cu-Mn合金进行变质处理,研究该中间合金及其含量对Al-Cu-Mn合金组织形貌和高温力学性能的影响。结果表明：新型Al-5Ti-0.8C中间合金能够显著细化Al-Cu-Mn合金的晶粒尺寸,提高合金热处理过程中θ′(Al₂Cu)相的析出密度,且细化析出相尺寸。其次,变质处理后合金的高温抗拉伸强度显著提高,且随着温度升高,抗拉伸强度的下降程度减小,主要原因在于变质处理后合金中析出均匀分布的细小θ′(Al₂Cu)相以及热稳定性高的Al₃(Ti,Zr)纳米颗粒。此外,当Al-5Ti-0.8C中间合金含量为0.3%时,Al-Cu-Mn合金的组织形貌和高温力学性能最优。     

Bi2S3/CdS/TiO2纳米复合材料的制备及对304不锈钢的光生阴极保护性能研究

通过超声辅助连续离子层吸附和反应法在TiO₂纳米管上负载CdS和Bi₂S₃,通过SEM、XRD、XPS等手段对材料的形貌、结构、元素组成和价态进行表征,在模拟太阳光下,系统研究TiO₂纳米复合材料的电化学性能。结果表明,负载CdS和Bi₂S₃的TiO₂纳米复合材料的光吸收范围扩展到可见光区,载流子的复合率也大大降低,光电流密度提升至850μA·cm^-2,是改性前的3.4倍;将其与304不锈钢耦合后,电位降至-0.99 V,比改性前的耦合电位低约70 mV,可以进一步提升对304不锈钢的光生阴极保护效果。     

腐蚀产物MgO对Fe基合金在固态和熔融NaCl-MgCl2 中高温耐蚀性能的影响

熔融氯化盐是下一代聚光式太阳能热发电站（第3代CSP）候选传热和储热介质,含MgCl₂的熔融氯化盐对金属传热管道和储热容器腐蚀后在其表面形成MgO,MgO对管道耐腐蚀性能影响尚不清楚。通过对比碳钢和3种Fe-Cr-Ni合金在固态（345 ℃）和熔融NaCl-MgCl₂（445和545 ℃）中的腐蚀行为,分析了MgO对4种试样在不同温度下的腐蚀行为机理。结果表明,在固态NaCl-MgCl₂中,碳钢表面MgO壳致密且连续,可以保护试样免受腐蚀。在熔融NaCl-MgCl₂中,4种试样表面也生成了致密的MgO壳,但它因热应力作用而开裂和剥落,熔融盐沿着氧化膜裂纹渗入MgO/基体界面,发生化学-电化学联合腐蚀反应,不能保护试样免受该熔盐腐蚀。     

TiO2的微观形貌对316L不锈钢的光电化学阴极保护性能的影响研究

通过控制水热反应过程中的钛酸四丁酯的浓度,有效调控了TiO₂光电极的形貌,同时研究了形貌对316L不锈钢的光电化学阴极保护性能的影响。实验结果表明,钛酸四丁酯的加入量为1.25mL时,TiO₂-2具有最大的光致电位降和光致电流密度,表明其对316L不锈钢具有最优的光电化学阴极保护性,电化学阻抗谱的结果表明,载流子的迁移能力的提升是其光电化学阴极保护性能提升的主要原因。     

Al-Si合金中 α-Al依附于AlB2 异质形核的原子机制

利用固体与分子经验电子理论分别计算了α-Al,AlB₂与(Al-Si)B₂的价电子结构与结合能。结果表明,AlB₂最外层的Al-Al原子层相对不稳定,随着Al-Si熔体中Si含量的增加,α-Al和AlB₂的结合能均降低。根据计算结果,提出了Al-Si合金中α-Al在AlB₂上异质形核的一种全新原子机制。加入Si后,一定量的Si原子进入AlB₂,在AlB₂表面形成稳定的Al-Si二元原子结构层,提高了AlB₂表面的稳定性。这种稳定的二维Al-Si原子层在随后的异质形核过程中起着重要的过渡作用,是AlB₂成为α-Al有效异质核心的原子机制。     

Sb含量对Mg-8Al-1Zn-1Si合金组织与性能的影响

研究了合金元素Sb对Mg-8Al-1Zn-1Si合金组织和性能的影响。结果表明:加入少量(0.2%~0.6%)Sb时,α-Mg基体和粗大的汉字状Mg2Si相颗粒有所细化,力学性能逐渐提高;当Sb达到0.8%时,Mg2Si颗粒全部转变为块状和短棒状,此时室温和150℃下的力学性能都达到最佳;当Sb含量超过0.8%后,合金中的Mg2Si又变为粗大的汉字状,力学性能下降。     

304不锈钢表面ZnO/TiO2复合薄膜的制备与光生阴极防腐蚀性能研究

采用溶胶-凝胶法和旋涂技术在304不锈钢表面制备了纳米Zn O/Ti O2复合薄膜,使用XRD和SEM对复合薄膜的晶体结构和表面形貌进行了表征。采用电化学分析手段研究了薄膜的复合方式和煅烧温度对复合薄膜光电性能的影响,考察了复合薄膜在3.0%Na Cl溶液中对304不锈钢的光阴极保护性能。结果表明,采用分层制备和分步煅烧工艺制备的Zn O/Ti O2复合薄膜具有优良的光电性能,在紫外光激发下对304不锈钢的光阴极保护性能要显著优于单一Ti O2薄膜和Zn O薄膜。     

酸碱腐蚀对多孔TiO2薄膜透光率的影响

配制了含不同分子量聚乙二醇的TiO2溶胶，采用浸渍提拉法在普通载玻片上制备了单、双层多孔TiO2薄膜。用CA—A型接触角测量仪、SEM和UV／vis等研究了薄膜亲水性的变化、表面形貌以及酸碱腐蚀前后的光学特性。结果表明，所制备的薄膜表面呈微孔结构，可较长时间保持亲水性，具有较好的透光性，层数对透光率基本没有影响。经pH=3和pH=13的溶液浸泡60h，薄膜的透光率未发生变化，薄膜具有良好的耐酸碱腐蚀性。     

铝合金微弧氧化膜纳米TiO_2掺杂机理研究

在含有纳米TiO_2的电解液中对铝合金进行微弧氧化处理,用以研究掺杂纳米TiO_2对铝合金微弧氧化成膜机理及性能的影响。利用扫描电镜(SEM)观察微弧氧化膜形貌,能谱仪(EDS)分析膜层Ti、Al、O等元素含量,X射线衍射仪(XRD)分析相组成,测定膜厚、硬度和氧化液中TiO_2表面电荷,建立了掺杂改性模型。结果表明,加入纳米TiO_2后,氧化初期电压随TiO_2添加量增加逐渐升高、5min后电压逐渐降低;氧化膜表面孔洞数量和尺寸减小,成膜效率、膜层致密度和表面疏松层硬度提高。纳米TiO_2在氧化膜表面均匀分布,截面不均匀分布。氧化膜主要由γ-Al_2O_3、Mullite和少量Si组成。     

Photocatalytic performance of nano-photocatalyst from TiO2 and Fe2O3 by mechanochemical synthesis

Nano-particles of homogeneous solid solution between TiO₂ and Fe₂O₃ (up to 10 mol%) have been prepared by mechanochemical milling of TiO₂ and yellow Fe₂O₃/red Fe₂O₃/precipitated Fe (OH)₃ using a planetary ball mill. Such novel solid solution cannot be prepared by conventional co-precipitation technique. A preliminary investigation of photocatalytic activity of mixed oxide (TiO₂/Fe₂O₃) on photo-oxidation of different organic dyes like Rhodamine B (RB), Methyl orange (MO), Thymol blue (TB) and Bromocresol green (BG) under visible light (300-W Xe lamp; λ > 420 nm) showed that TiO₂ having 5 mol% of Fe₂O₃ (YFT1) is 3-5 times higher photoactive than that of P25 TiO₂. The XRD result did not show the peaks assigned to the Fe components (for example Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO₃, and Fe metal) on the external surface of the anatase structure in the Fe₂O₃/TiO₂ attained through mechanochemical treatment. This meant that Fe components were well incorporated into the TiO₂ anatase structure. The average crystallite size and particle size of YFT1 were found to be 12 nm and 30 ± 5 nm respectively measured from XRD and TEM conforming to nanodimensions. Together with the Fe component, they absorbed wavelength of above 387 nm. The band slightly shifted to the right without tail broadness, which was the UV absorption of Fe oxide in the Fe₂O₃/TiO₂ particle attained through mechanochemical method. This meant that Fe components were well inserted into the framework of the TiO₂ anatase structure. EPR and magnetic susceptibility show that Fe³⁺ is in low spin state corresponding to μ_B = 1.8 BM. The temperature variation of μ_B shows that Fe³⁺ is well separated from each other and does not have any antiferromagnetic or ferromagnetic interaction. The evidence of Fe³⁺ in TiO₂/Fe₂O₃ alloy is also proved by a new method that is redox titration which is again support by the XPS spectrum.     

Modification of TiO2 nanorods by Bi2MoO6 nanoparticles for high performance visible-light photocatalysis

In this work, TiO₂ nanorods were prepared by a hydrothermal process and then Bi₂MoO₆ nanoparticles were deposited onto the TiO₂ nanorods by a solvothermal process. The nanostructured Bi₂MoO₆/TiO₂ composites were extensively characterized by X-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and UV-vis diffuse reflectance spectroscopy. The photocatalytic activity of the Bi₂MoO₆/TiO₂ composites was evaluated by degradation of methylene blue. The Bi₂MoO₆/TiO₂ composites exhibit higher catalytic activity than pure Bi₂MoO₆ and TiO₂ for degradation of methylene blue under visible light irradiation (λ > 420 nm). Further investigation revealed that the ratio of Bi₂MoO₆ to TiO₂ in the composites greatly influenced their photocatalytic activity. The experimental results indicated that the composite with Bi₂MoO₆:TiO₂ = 1:3 exhibited the highest photocatalytic activity. The enhancement mechanism of the composite catalysts was also discussed.     

磁控溅射法制备TiN/TiO2周期薄膜

采用直流反应磁控溅射法在Si(111)衬底上制备了不同周期数的TiN/TiO2周期薄膜。采用X射线衍射分析仪分析了薄膜的物相结构、原子力显微镜表征了薄膜的表面微观形貌,采用光催化降解甲基橙溶液来评价薄膜光催化性能。结果表明:所制备的TiN/TiO2周期薄膜结晶良好,薄膜由TiO2和TiN两种物相组成,TiO2均属于锐钛矿型。薄膜表面均匀致密,随着周期数的增加,薄膜表面粗糙度增加,1周期薄膜表面粗糙度(Ra)为1.652nm,5周期则为4.339nm,1周期薄膜均方根粗糙度(Rms)为2.138nm,5周期达5.738nm。薄膜具有显著的光催化性能,随着周期数的增加,TiN/TiO2薄膜的光催化性能逐渐增强,5周期薄膜对甲基橙溶液的降解率达到74%。结晶良好、表面均匀致密的具有光催化性能的TiN/TiO2周期薄膜的制备,为高质量TiN/TiO2周期薄膜的制备提供了参考。     

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)”。     

TiO2/膨润土复合光催化材料的常温制备及性能研究

采用改进的溶胶-凝胶法,在以水为主要溶剂的反应体系中,控制钛酸四丁酯充分水解、缓慢聚合,在 常压、低温(70℃)的温和条件下制备出稳定的TiO₂纳米晶溶胶,并利用TiO₂纳米晶溶胶在膨润土表面负载,获得TiO₂/膨润土复合光催化材料。采用 X 射线衍射、扫描电镜、比表面积测定等研究手段对样品的结构形貌进行了表征,并考察了其光催化活性。结果表明：较高的水用量有利于TiO₂晶体形成,当去离子水:钛酸四丁酯摩尔比大于167:1时,在溶胶体系中出现了锐钛矿型TiO₂纳米晶体;TiO₂纳米晶主要负载于膨润土表面,并未嵌入到膨润土层间结构,但相对于单一膨润土,TiO₂负载显著提高了材料比表面积;当去离子水:钛酸四丁酯摩尔比=192:1时,在紫外光照射下,复合光催化材料表现出最高的光催化活性,对亚甲基蓝的降解率达到93.8%。     

Structure differences between TiO2 and phosphorus implanted TiO2 films caused by thermal treatment

The titanium oxide film has been deposited on Si wafers (110) by unbalance reactive magnetron sputtering and modified by phosphorus ion implantation and succeeding vacuum annealing. The structural, states of surface chemistry and surface morphology of the films have been investigated by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectric spectroscopy (XPS), atomic force microscope (AFM) and Scanning Electron Microscope (SEM), respectively. The results of XRD show rutile structure of as-deposited film, which is not changed by phosphorus implantation and vacuum annealing. However, a slightly shift of the peaks position to higher degree and the half width increases after ion implanted and vacuum annealing represent that the variety of the structure film caused by these treatments. The surface roughness is inclined to increase with the rising of annealing temperature for both undoped and P doped titanium oxide films. The surface chemistry presents significant difference between undoped and phosphorus doped films after a vacuum annealing, it may be attributed to the different evolvement of the surface defects existing in the film, which may be considered as an important influencing factor in the blood compatibility of the titanium oxide film.     

304不锈钢表面Ni-Al2O3复合镀层制备及性能研究

采用复合电沉积法在304奥氏体不锈钢表面制备Ni-Al₂O₃纳米镀层. 研究了Al₂O₃颗粒在复合镀层中的分布情况, 确定了镀液中颗粒的最佳加入量、最佳电流强度和最佳搅拌速度. 用扫描电镜和能谱仪、X射线衍射仪等设备鉴定镀层显微组织与组成. 结果表明, Ni-Al₂O₃纳米复合镀层均匀、致密、晶粒细小; 复合镀层结合强度、耐腐蚀性能优良, 抗高温氧化性能优于纯镍镀层.     

水热制备TiO2纳米管及其光催化性能

本文利用TiO₂粉体在高浓度NaOH溶液中水热反应制备TiO₂纳米管,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),紫外可见分光光度计(UV-Vis)考察了NaOH浓度、水热反应温度、水热反应时间等因素对TiO₂纳米管结构和性能的影响。结果表明：当NaOH浓度为10mol/L,水热反应温度为160℃,水热反应时间20h时,所制备的TiO₂纳米管显示出较高的光催化活性,经紫外光照30min后,对甲基橙(MO)的降解率可达75.48%。     

纳米颗粒增强TiO_2涂层的制备及其防污性能

为提高二氧化钛涂层的防污性能,采用KH-550硅烷改性锐钛矿型TiO_2颗粒,并充分分散于二氧化钛凝胶涂层中。通过降解亚甲基蓝溶液、细菌贴附试验、藻类贴附试验,分别评价了涂层的光催化性能、抗菌性能及抗藻类附着性能,并利用激光共聚焦显微镜及扫描电子显微镜对藻类在涂层表面的附着情况进行分析。结果表明,添加TiO_2纳米颗粒涂层的防污性能较未添加TiO_2纳米颗粒涂层有较大程度的提高。添加粒径为5~10 nm TiO_2颗粒的二氧化钛涂层对小球藻、三角褐指藻及小新月菱形藻的附着降低率分别达到了92.1%、71.5%和62.1%,相较于纯二氧化钛涂层对3种藻类的附着降低率分别提高了29.7%、68.4%和43.5%。TiO_2颗粒的加入可以有效地提高涂层的光催化性能,光催化使得涂层具有亲水、抗菌及自清洁的性能进而有利于提高涂层的防污性能。