磺酸基改性二维Ti3C2Tx纳米材料制备与Pb2+吸附性能

对二维Ti₃C₂T_x材料进行了磺酸基团接枝改性(Ti₃C₂T_x—SO₃H),表征了改性前后微观结构的变化,研究了对重金属Pb2+的吸附行为与机制。XRD、FTIR及EDS表明磺酸基团在Ti₃C₂T_x表面成功接枝,而SEM则发现Ti₃C₂T_x?SO₃H呈现较Ti₃C₂T_x更轻薄的层状结构。改性后,Ti₃C₂T_x—SO₃H对重金属Pb2+20 min内达到吸附平衡,最大吸附量达到733.6 mg·g?1,较Ti₃C₂T_x吸附量提升了23%,且吸附量随着pH(2~6)的增加而逐渐增大,在Mg2+、Ca2+、Co2+、Zn2+等共存离子的干扰下,仍保持较高的吸附水平。机制分析表明,改性前后吸附过程均符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线拟合模型,以单分子层化学吸附为主,但由于磺酸基团提供了更多的吸附饱和活性位点,并提高了Ti₃C₂T_x在水溶液中的分散性,使改性后对Pb2+吸附性能更优异。      

引入MgAl_2O_4对Ti_3SiC_2基复合材料性能的影响

采用反应热压烧结法制备MgAl2O4/Ti3SiC2复合材料,研究热压温度和MgAl2O4含量对该复合材料相组成、力学性能及抗氧化性能的影响。结果表明:热压温度影响MgAl2O4/Ti3SiC2复合材料相组成,在1 450℃烧结可得到性能良好的MgAl2O4/Ti3SiC2复合材料。引入适量的MgAl2O4,起到弥散强化的作用,有助于提高复合材料的力学性能,当引入量为20wt%时,抗弯强度为527.6 MPa,断裂韧性为7.09 MPa·m1/2。MgAl2O4/Ti3SiC2试样的抗氧化性能优于Ti3SiC2试样。MgAl2O4/Ti3SiC2复合材料在1 400℃氧化后的氧化层分两层,外层是Mg0.6Al0.8Ti1.6O5和金红石型TiO2,内层是由TiO2、方石英SiO2及少量未氧化的基体相混合组成。     

表面活性剂辅助插层制备二维Ti3C2Tx及其电化学性能研究

采用一种改进的方法制备了类石墨烯的Ti_3C_2T_x二维材料。首先采用氢氟酸刻蚀Ti_3AlC_2,然后向插层溶剂二甲亚砜中添加表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵协助二甲亚砜共同插层,最后经超声处理制备Ti_3C_2T_x。XRD测试表明,由于表面活性剂的协助插层作用,插层剂分子更容易进入Ti_3C_2T_x层间,显著增加其层间距,减小层间的相互作用力,便于其剥离。氮气吸脱实验证实该方法制备的Ti_3C_2T_x具有更高的比表面积和孔容。电化学测试表明,由制备的Ti_3C_2T_x组装成的对称性电容器具有更高的比电容,在0.5 A/g电流密度下的比电容达75.0 F/g,当充电电流增加至4 A/g时,其电容维持在57.0 F/g。在1 A/g的电流密度下,经过2 500次的充放电循环后,制备的Ti_3C_2T_x材料的比电容为61.5 F/g,循化稳定率达87.0%。     

超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2-BaF_2·CaF_2/NiCr-Cr_3C_2涂层的制备及抗热震性能

本文采用超音速火焰喷涂方法(HVOF)制备了NiCr-Cr3C2-BaF2·CaF2/NiCr-Cr3C2和NiCr-Cr3C2-BaF2·CaF2两种涂层,对两种涂层试样进行了热冲击试验,研究了涂层的抗热震性能,并探讨了涂层的热疲劳特性。结果表明:NiCr-Cr3C2-BaF2·CaF2/NiCr-Cr3C2涂层热震75次后仍保持表面平整,相同条件下的NiCr-Cr3C2-BaF2·CaF2涂层热震5次即剥落;NiCr-Cr3C2中间层的引入缓和了涂层内应力,阻碍了热疲劳裂纹形成和扩展。在热冲击试验中基体与中间层之间形成的扩散层可吸收裂纹尖端应力,阻止裂纹进一步失稳扩展。     

陶瓷添加物对Ti_3SiC_2基复合材料抗氧化性的影响

为研究陶瓷添加物对Ti3SiC2基复合材料性能的影响,首先,采用反应热压烧结法制备了Ti3SiC2材料及陶瓷添加物含量均为30wt%的SiC/Ti3SiC2、Al2O3/Ti3SiC2和MgAl2O4/Ti3SiC2复合材料。然后,测试了材料的力学性能和导电性,在1 373~1 773K温度范围内对Ti3SiC2基复合材料的抗氧化性进行了研究,并对其烧结试样的物相组成和显微结构等进行了表征。结果表明:Ti3SiC2在高温氧化后的主要产物为TiO2和SiO2;氧化层分为内外2层,内层由TiO2与SiO2这2相混合组成,外层为TiO2;氧化层中存在大量显气孔,结构较为疏松,导致抗氧化性较差。与Al2O3/Ti3SiC2和MgAl2O4/Ti3SiC2复合材料相比,SiC/Ti3SiC2复合材料具有更好的抗氧化性。     

Ti_3Al和Ti_2AlNb合金扩散连接界面的组织及力学性能

采用直接扩散连接Ti3Al和Ti2AlNb合金,研究了连接压力、连接温度、保温时间等工艺参数对接头界面组织形貌及性能的影响。利用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法观察分析了界面组织结构,并测试了接头的力学性能。结果表明:直接固相扩散连接接头的典型组织为Ti3Al/O相+α2相过渡层/富B2层/Ti2AlNb。当连接温度为1000℃,保温时间60min,连接压力为5MPa时获得的接头室温抗剪强度为635MPa,室温抗拉强度为795MPa,均断裂于Ti3Al母材一侧。经1000℃/60min热循环后Ti3Al母材的抗拉强度下降至原始母材的76%。连接温度低于950℃或保温时间小于60min会导致未焊合等缺陷;温度高于1050℃或保温时间超过120min则导致Ti3Al发生相变。     

改性麦糠对刚果红模拟废水吸附性能的研究

将天然麦糠分别用氢氧化钠、乙二胺四乙酸(EDTA)、盐酸进行改性,制得一系列改性麦糠。经筛选,用经氢氧化钠改性后的麦糠作为吸附剂,分别探讨了氢氧化钠浓度、改性时间以及液固比对改性麦糠吸附刚果红(CR)染料的影响。确定氢氧化钠改性麦糠的最优条件为:氢氧化钠质量浓度为80g/L,改性时间为90min,液固比为20∶1,此时脱色率为94.81%,吸附量为11.85mg/g。吸附动力学研究表明,该吸附过程符合准二级吸附动力学模型,属于化学吸附。其等温吸附过程可以用Langmuir方程描述,表现为单分子吸附。     

电纺Al2O3纳米纤维毡的制备及染料吸附脱色性能

以异丙醇铝(AIP)为前驱体,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为聚合物模板,结合溶胶-凝胶、静电纺丝和高温煅烧的方法制备了Al2O3纳米纤维毡,研究了煅烧温度对Al2O3纤维毡的形貌、孔隙结构和吸附脱色性能的影响,并探讨了其吸附脱色机理和循环再生性能.结果表明,制得的Al2O3纤维毡具有较好的结构形貌和均匀的纤维直径,经800℃煅烧后的Al2O3纤维毡的BET比表面积约为82.7 m2/g,对活性红X-3B和酸性安诺赛特黄TB染液的吸附率分别高达72％和93％,这归因于二者之间的静电作用,并且该Al2O3纤维毡具有良好的循环稳定性和可靠性.因此,电纺Al2O3纤维毡在染料废水的吸附脱色方面具有潜在的应用前景.     

Ti_2AlC/Al_2O_3复合材料的原位合成及其力学性能

以Ti、TiC、Al和TiO2为原料,通过原位热压反应烧结法在1 350℃合成Ti2AlC/Al2O3复合材料。利用XRD详细研究了其反应过程,并分析了Al2O3对材料微观结构和性能的影响。结果表明,该体系在热压过程中的反应分多步进行,主要包括Ti粉与Al粉反应生成Ti-Al金属间化合物,TiO2与Al反应生成Al2O3以及Ti-Al金属间化合物与TiC反应生成Ti2AlC材料。原位反应生成的Al2O3均匀分布在Ti2AlC晶界上,抑制了Ti2A1C晶体的异常生长,从而使基体相Ti2AlC晶粒细小、均匀。力学性能测试表明Ti2AlC/12%(质量分数)Al2O3复合材料的硬度、抗压强度、抗弯强度和断裂韧性较Ti2AlC单相材料分别提高了66%,126%,130%和19.3%,并分析了其改性机理。     

Ti3C2 MXene Paper for the Effective Adsorption and Controllable Release of Aroma Molecules

Olfactory sensing and perception play an important role in people's daily lives and greatly affects senses, emotions, and behavior. In particular, the development of the controlled release of aroma enhances human's well‐being and strengthens interactions with surroundings through olfactory display, especial when combined with visual and audial cues. Here, Ti₃C₂ MXene plays a dual‐function role as the adsorption site of aroma molecules and the heating source for the controlled release of aroma molecules. Due to abundant termination groups on the surface and the metallic nature, Ti₃C₂ MXene provides abundant active sites for the interaction with aroma molecules; simultaneously, MXene can be electrically heated to thermally desorb the aroma molecules from the interaction sites. This approach eliminates the interface incompatibility issues between the heating source and the molecular encapsulation layer in conventional olfactory display system. This work presents the controlled release of the aroma molecule phenethyl alcohol (PA) using Ti₃C₂ MXene paper. Ti₃C₂ MXene paper serves as the adsorption material and a heating source that achieves 100 °C within 1 s. The relative amount of PA released reaches nearly 100% after 1 min of heating.     

二氧化锰形貌对Ti3C2Tx@MnO2复合材料电化学性能的影响

以聚多巴胺(PDA)修饰的Ti₃C₂T_x为基体, 高锰酸钾(KMnO₄)为锰源, 十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚乙二醇(PEG)为表面活性剂, 采用液相共沉淀法及水热法, 制备出四种不同形貌的Ti₃C₂T_x@MnO₂复合材料。通过FE-SEM、XRD、Raman、FT-IR、BET及电化学测试, 系统研究了纳米碎片状(δ-MnO₂)、米粒状(α-MnO₂)、纳米花球状(α-MnO₂)以及纳米线状二氧化锰(α-MnO₂)对Ti₃C₂T_x物相结构、电化学活性和电荷存储机理的影响。结果表明: 纳米线状MnO₂复合改性的Ti₃C₂T_x比表面积最大、电荷转移阻抗最小且循环稳定性最优, 在扫描速率为2 mV?s ^-1时的比容量达340.9 F?g ^-1, 比使用CTAB时高出近2.5倍。     

多级结构α-MoO3空心微球的构筑及其对有机染料的吸附性能

具有多级结构的半导体金属氧化物, 其特有的立体空间结构使材料具有超高活性, 在吸附领域具有应用潜力。研究采用简单的一步溶剂热法制备了空心球状的MoO₂前驱体, 400 ℃热处理后得到多级结构α-MoO₃空心微球。空心球的直径为600~800 nm, 由宽度约70 nm的纳米棒构筑而成。该球状α-MoO₃纳米材料对亚甲基蓝(MB)染料具有优良的吸附性能。当α-MoO₃吸附剂用量为0.5 g/L、MB染料浓度为20 mg/L、吸附时间为5 min时, 移除率可达到73.40%。吸附60 min时, 吸附达到平衡, 此后移除率为97.53%~99.65%。该吸附动力学过程符合拟二级动力学模型, 吸附等温线符合 Langmuir 模型拟合, 最大吸附量为 1543.2 mg/g。α-MoO₃微球由于多级且中空的纳米结构, 对MB染料具有用量少、吸附速率快和吸附完全等特点。该材料可以用于吸附废水中其他有机染料。     

Cr3C2及(W,Ti)C对Al2O3/Cr3 C2/(W,Ti)C复合陶瓷材料Vickers硬度的影响

热压烧结制备了Al2O3/Cr3C2/(W,Ti)C复合陶瓷材料(以下简称ACW复合材料),对其Vickers硬度及组织形貌进行了研究,分析了Cr3C2及(W,Ti)C对Vickers硬度的影响.结果表明,(W,Ti)C和Cr3C2的添加利于阻止晶界迁移,抑制晶粒长大,Cr、W、Ti离子在Al2O3基体晶粒中的固溶起强化作用.每一相的添加量在10%～20%(体积分数,下同)为宜,添加总量在30%左右ACW复合材料硬度最佳.     

Hierarchical utilization of raw Ti3C2Tx MXene for fast preparation of various Ti3C2Tx MXene derivatives

Due to easy re-stacking,low yield of few-layered MXenes(f-MXenes),the applications of MXenes are mainly restricted in multi-layered MXenes(m-MXenes)state.Althou...     

添加TiC和Ti3AlC2对燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响

Ti、Al、C和TiC组成的Ti:Al:C=3:1.1:1.8(摩尔比)体系的燃烧合成实验结果表明,当在体系中未加入TiC时,得到的主要是TiC,但加入TiC后燃烧合成产物主要是Ti3AlC2,且Ti3AlC2量随TiC加入量的增加而增加,随燃烧反应体系温度的降低而增加;加入晶种Ti3AlC2有利于合成Ti3AlC2相物质.     

Cr3C2含量对Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的影响

采用热压烧结工艺制备了添加微量Mo2C的Ti(C0.5N0.5)-(Ni-Co)-Mo2C-Cr3C2系Ti(C，N)基金属陶瓷。对三种不同Cr3C2含量材料的力学性能、断口形貌和磨削表面压痕裂纹扩展进行了研究，结果表明：Cr3C2含量增加，抗弯强度呈增加趋势；Cr3C2含量低于8％(质量分数，下同)时，材料的断裂韧性下降不大，Cr3C2含量超过8％后，Cr3C2含量增加，材料的断裂韧性急剧降低。     

碳污染对钛膜吸氢能力影响的研究

在钼基底上蒸镀钛膜，用乙炔（C2H2）在钛膜表面引入碳污染，用X射线光电子谱和俄歇电子谱研究钛膜表面的碳的化学状态，以及表面的碳污染对钛膜吸氢能力的影响。实验发现，碳在钛表面以两种到三种化学状态存在。碳在钛表面将使钛膜的吸氢能力下降，而且不同化学状态的碳对钛膜吸氢能力的影响也不同。实验结果表明，呈TiC状态的碳是降低钛膜吸氢能力的主要因素，其原因是它使解离吸附位置减少。