稻壳一步法制备堇青石-莫来石多孔陶瓷

以稻壳、Al_2O_3和MgO为主要原料,按偏镁铝方案确定堇青石的组成,并以堇青石与莫来石质量比为7∶3进行配料,再掺少量Nd_2O_3为烧结助剂,用一步法烧成了堇青石-莫来石多孔陶瓷。测定了烧结试样的抗弯强度、显气孔率、热膨胀系数,用XRD分析了试样在烧结过程中的物相组成变化,并用SEM观察其显微结构。研究结果表明:在掺2%Nd_2O_3,1380℃保温5h条件下,制备的多孔陶瓷的抗弯强度为20.55MPa,显气孔率48.34%,热膨胀系数3.5×10~(-6)·℃-1,其主晶相为堇青石和莫来石,SEM显示晶体间存在大量孔隙。     

燃烧法合成Sr_2Al_3O_6:Eu~(2+),Dy~(3+)发光材料的物相组成研究

提出采用燃烧法合成Sr_3Al_2O_6:Eu~(2+),Dy~(3+)红色长余辉发光材料,旨在通过工艺优化合成出单相的铝酸锶基质,为制备发光性能良好的红色发光材料打下基础。通过对样品进行XRD衍射分析,分别探讨了燃烧温度、尿素添加量以及二次还原工序的引入对样品的物相组成的影响。结果表明:仅调节燃烧温度和尿素添加量不能得到单相Sr_3Al_2O_6基质,产物中往往存在SrAl_2O_4,Sr_4Al_2O_7等杂质相,然而当尿素添加量增加时,虽导致产生大量SrCO_3,但同时也抑制了很难排除的杂质相SrAl_2O_4,Sr_4Al_2O_7的生成。如将该样品在1200℃下还原煅烧则可使SrCO_3分解继而反应生成目标产物Sr_3Al_2O_6,由此获得接近纯相的Sr_3Al_2O_6基质。最终确定较优化的工艺条件为:燃烧温度为850℃,尿素添加量为硝酸盐的2倍,燃烧后在1200℃下进行二次还原煅烧。     

添加钠对低镍甲烷化催化剂结构性能的影响

用活性测试、XRD和EXAFS方法研究了一系列含Ni 6wt％、添加不同量Na助剂的γ-Al_2O_3担载Ni甲烷化催化剂的结构性能。结果表明:Ni与Al_2O_3有较强的相互作用。添加不同量的Na助剂能增强或削弱这种作用,从而影响催化剂宏观性能,Na在Al_2O_3上是高度分散的。它的影响是通过改变载体表面性能从而改变Ni的状态及其分布,Ni的分散度和Ni-Al_2O_3相互作用而完成的。适量Na可提高Ni的分散度,优化Ni-Al_2O_3相互作用,从而提高催化剂活性。过量Na则会加强Ni-Al_2O_3相互作用,或者造成NiO自身聚集形成NiO晶相,从而降低Ni利用率,使催化剂活性降低。     

五彩湾煤灰的烧结特性及不同添加剂的影响规律

采用热机械分析仪、高温热台显微镜、XRD及FactSage软件相结合的方法,研究了五彩湾煤灰的烧结特性及不同添加剂的影响规律。结果表明,沙子(SiO_2含量约为80%)和煤矸石(SiO_2含量为54%,Al_2O_3含量为42%)能改变煤灰的烧结特性(烧结温度和烧结速率),但不同添加剂改变的程度不同。添加10%的沙子能使烧结温度提高70℃,而0-15%煤矸石不能使烧结温度升高。此外,烧结速率随添加剂增多而减小,烧结区间随添加剂增多而延长。进一步研究表明,添加剂能够改变煤灰初始液相温度、组成、含量、煤灰中硫酸盐的分解温度及初始液相温度从而改变煤灰的烧结特性。     

先驱体聚合物粘结法制备SiC纳米多孔陶瓷

采用SiC纳米粉体与聚碳硅烷(PCS)为原料低压成型低温烧结制备SiC纳米多孔陶瓷,研究了PCS含量对烧成纳米多孔陶瓷性能的影响。SEM和AFM微观形貌分析表明,PCS裂解产物将SiC纳米颗粒粘结起来,烧成陶瓷内部有大量的纳米孔存在。烧成SiC纳米多孔陶瓷孔径分布呈单峰分布、孔径分布范围窄,随着PCS含量的增大烧成多孔陶瓷强度增大,但孔隙率降低、烧结过程中坯体尺寸线收缩率增大。PCS含量为20wt%时三点弯折强度为36.8MPa,孔隙率为39.5%,平均孔径为49.3 nm。     

Fe-Ag/Al_2O_3催化丙烯还原NO的实验研究

以蜂窝状陶瓷为载体,采用溶胶凝胶法和浸渍法制备了不同Fe/Ag负载量的Fe-Ag/Al_2O_3催化剂。以C_3H_6为还原剂,在模拟烟气条件下和200-700℃范围内,程序控温的陶瓷管流动反应器上进行了催化还原NO的性能评估。结果表明,7.2Fe/1.9Ag/20Al_2O_3/CM在500和550℃时催化C_3H_6还原NO的脱硝效率分别超过90%和达到100%。铁离子能有效地提高Ag/20Al_2O_3/CM催化剂抵抗烟气中的SO_2和H_2O的能力。结果表明,当烟气中含有体积分数为0.02%的SO2和8%的H_2O时,在500℃时7.2Fe/1.9Ag/20Al_2O_3/CM催化C_3H_6还原NO的脱硝效率不受影响,在6 h的连续实验中保持90%的脱硝效率而没有下降。而未经铁离子修饰的2Ag/20Al_2O_3/CM的催化活性则受烟气中的SO2和H_2O影响很大,0.02%的SO2和8%的H_2O分别使2Ag/20Al_2O_3/CM在500℃时催化C_3H_6还原NO的脱硝效率迅速从70%分别下降至46%和25%。XRD和SEM表征结果表明,经铁离子修饰后的7.2Fe/1.9Ag/20Al_2O_3/CM催化剂中,形成了AgFeO_2以及Fe~(3+),催化剂表面变得疏松多孔,形成以Fe_3O_4为主的针状和片状晶体。H_2-TPR结果表明,7.2Fe/1.9Ag/20Al_2O_3/CM比Ag/20Al_2O_3/CM在更宽的温度范围内具有更好的还原特性。吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)实验结果显示,Fe增加了催化剂表面的Lewis酸性位。     

担载多孔Al2O3膜的制备和表征

研究了溶胶—凝胶法在多孔陶瓷载体上制备多孔Al_2O_3膜的工艺条件,发现在孔径为1.1～1.6μm的多孔陶瓷载体上必须经过多次重复浸渍—干燥—焙烧过程,才能制备出担载均匀的多孔A1_2O_3膜,不过对溶胶和多孔陶瓷载体进行适当的化学改性后,能够减少重复以上过程的次数。用BET法和透气实验对Al_O_3膜的孔径大小和透气性能进行了表征。     

Pt/Al_2O_3和Pt-Sn/Al_2O_3模型催化剂烧结的电镜研究

对利用溅射技术制备的Pt/Al_2O_3和Pt-Sn/Al_2O_3模型催化剂,以透射电子显微镜研究了金属粒子在H_2气中加热过程的烧结情况。实验结果表明,随着加热温度的升高,催化剂品粒逐渐长大,但加热到700℃经2h后,Pt/Al_2O_3的晶粒比Pt-Sn/Al_2O_3的大,这可能是Sn对Pt晶粒烧结起抑制作用。如将晶粒已经长大的样品再在空气中于500℃加热2h,则晶粒发生再分散。另外,在H_2气中加热后的催化剂的电子衍射花样,在Pt/Al_2O_3样品中仍表现Pt的特征;而在Pt-Sn/Al_3O_3样品中则形成几种不同组成的合金,我们推测可能是在还原过程中Pt与Sn之间发生强相互作用。     

普鲁士蓝类似物修饰多孔陶瓷球的制备及其As吸附能力

通过粉末烧结和添加造孔剂法制备了直径为3～5 mm的多孔陶瓷球, 烧结温度为1573 K, 烧结时间1 h. 利用碱处理法对该多孔陶瓷球进行了脱硅处理, 降低了多孔陶瓷表面的Si/Al的物质的量之比, 并且利用扫描电镜对碱处理前后多孔陶瓷球的表面形貌进行了表征. 通过脱硅后陶瓷球与亚铁氰化钾溶液的反应, 对多孔陶瓷球进行了表面修饰, 在其表面生成了蓝色的普鲁士蓝类似物, 并且利用X射线粉末衍射分析、X射线能谱分析和红外光谱分析对该蓝色物质进行了表征. 利用砷酸二氢钠为砷源研究了修饰后陶瓷球的As离子吸附能力.     

Ce_(1-x)Sc_xO_(2-x/2)固体电解质的微观结构及电性能研究

研究了Sc_2O_3掺杂CeO_2基电解质材料的微观形貌和电性能。采用溶胶凝胶法制备了Sc_2O_3掺杂CeO_2基电解质粉体, Sc_2O_3掺杂量分别为6%, 8%, 10%。采用单向压力法将电解质粉体压制为圆片状素坯,分别在1400, 1450, 1500℃下,空气中烧结制备电解质材料。研究分析了不同掺杂比例及不同烧结温度对电解质的相组成、微观形貌及电导率的影响。实验结果表明:低温下, Sc_2O_3能溶于CeO_2中形成固溶体,随着Sc_2O_3掺杂量由6%增加到10%(摩尔分数,下同),晶胞参数减小;高温烧结时溶于CeO_2中的Sc_2O_3会析出,且随着烧结温度的升高析出量增加;当Sc_2O_3掺杂量为8%、烧结温度为1500℃时,在750℃时Sc_2O_3掺杂CeO_2电解质电导率最大为8.78×10~(-3) S·cm~(-1),活化能为1.220 eV。     

微氧化烧结制备掺杂Y2O3的SiC陶瓷及含镉模拟废水处理

采用了微氧化烧结制备了不同Y₂O₃质量分数（0%、2%、4%、6%）的多孔SiC陶瓷，通过对陶瓷的晶体结构、微观形貌、物理性能和Cd²⁺的去除率测试发现：添加了Y₂O₃的SiC陶瓷出现了较多的第二相Y₂SiO₇、Y₅Si₃C_0.5，随着Y₂O₃的质量分数增加逐渐升高，主相的衍射峰的强度有降低。扫描电子显微镜测试发现，SiC陶瓷的尺寸在2.5 μm，Y₂O₃引入后，SiC陶瓷的晶粒尺寸降低，高温烧结时液相的含量增加，熔体粘度降低，晶粒结合更加紧密，Y₂O₃的引入提高了多孔陶瓷的体积密度，Y₂O₃质量分数为6%SiC的体积密度最大为2.21 g/cm³。热导率随着Y₂O₃质量分数的增加呈现出先升高后降低的趋势。金属Cd²⁺的过滤测试表明：随着Y₂O₃质量分数增加，Cd²⁺的残留质量浓度、膜通量和去除率先降低后升高，当掺杂质量分数为4%时，Cd²⁺残留质量浓度最低为0.042 mg/L，膜通量达到了最大值572 L/（m²·h），去除率最大为99.95%，相比未掺质量分数杂体系的去除率提高了0.14%。随着溶液pH值的逐渐增大，金属Cd²⁺的残留质量浓度逐渐降低、去除率逐渐升高，pH≥9时最终均趋于稳定。综合来看，多孔SiC陶瓷的助烧剂Y₂O₃最佳掺量为4%。     

Template‐Synthesized Porous Silicon Carbide as an Effective Host for Zeolite Catalysts

A facile method has been developed for the fabrication of porous silicon carbide (SiC) by means of sintering a mixture of SiC powder and carbon pellets at a relatively lower temperature, that is, 1450 °C, in air. The pore density and the total pore volume of the resulting porous SiC could be tuned by changing the initial SiC/C weight ratio. The structure evolution and the associated property changes during the preparation were examined through X‐ray diffraction, scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis, ²⁹Si magic‐angle spinning (MAS) NMR spectroscopy, and mercury‐intrusion porosimetry analyses. Silica and SiO_xC_y ceramics formed in situ during the calcination process acted as binders of the porous SiC grains. The porous SiC can be used as a host for the growth of ZSM‐5 zeolite crystals to form the ZSM‐5/porous‐SiC composite material. After loading another catalytic active component of molybdenum, a novel catalytic material, Mo‐ZSM‐5/porous‐SiC, was obtained, which exhibited improved catalytic activity in the methane dehydroaromatization reaction.     

酸蚀预处理对蜂窝状堇青石及其不同方法涂敷氧化铝涂层的影响

首先采用50%草酸溶液对蜂窝状堇青石进行沸煮处理,研究酸蚀处理对其组成和孔结构的影响.采用不同方法在其表面涂敷氧化铝涂层,考察酸蚀预处理对不同涂敷过程的影响.然后,对氧化铝涂层分别进行表征和比较.结果表明,(1)随着沸煮时间逐渐延长,蜂窝状堇青石腐蚀程度加剧,内部微孔增多,进而形成介孔,比表面积和平均孔径逐渐增大.(2)除硝酸盐热分解法外,采用传统浸渍法、原位涂敷 浸渍法和铝浆洗涂法涂敷时,将堇青石进行酸蚀预处理均不利于后续A l2O3涂层的涂敷.(3)采用传统浸渍法和铝浆洗涂法,酸蚀预处理都只是增大其涂层的比孔容积.而采用原位涂敷 浸渍法,预处理还会明显影响涂层的内部孔结构.其原因可能是预处理将影响A l2O3溶胶的原位形成过程,从而影响涂层的孔结构.     

新型电解质材料CaZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3的制备与电性能

采用溶胶-燃烧法合成了可用于固体氧化物燃料电池(SOFC)的新型固体电解质材料CaZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3.通过XRD、交流复阻抗等电化学方法对样品的结构、电导性能进行了表征,并考察了材料的烧结性能. 结果表明,溶胶-燃烧法可以成功制备出具有良好烧结性能的CaZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3电解质粉末,1 400 ℃下得到的烧结体的相对密度可达到95%. 电性能测试表明,CaZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3烧结体在中温范围内具有较高的氧离子电导率(σ_(800 ℃)＝2.24×10~(-3)S/cm)、低的电导活化能(0.89 eV).     

Yb~(3+),Ho~(3+)共掺氧化钇透明陶瓷的制备及其性能

研究了共沉淀法制备Yb/Ho∶Y2O3纳米粉末及其透明陶瓷的烧结工艺,采用Y(NO3)3、Yb(NO3)3和Ho(NO3)3的混合溶液为母盐溶液,以氨水为沉淀剂,在不同pH值下,用共沉淀法制备得到了碱式硝酸盐前驱体沉淀。1100℃煅烧2h得到Yb/Ho∶Y2O3纳米粉末。采用0.5wt%的TEOS(正硅酸四乙酯)为添加剂,1700～1850℃真空烧结15～25h后,得到了Yb/Ho∶Y2O3透明陶瓷。     

BaCe_(0.8)Y_(0.2)O_(3-α)的溶胶-凝胶法合成及其电性能

用溶胶-凝胶法合成了BaCe_(0.8)Y_(0.2)O_(3-α)固体电解质前驱体，并以低 于通常固相反应150～250 ℃的温度（即1400～1500 ℃）进行了烧结。以烧结体样 品为固体电解质、多孔性铂为电极，组成氢及氧浓差电池、氢-空气燃料电池，测 定了BaCe_(0.8)Y_(0.2)O_(3-α)烧结体的质子和氧离子迁移数以及燃料电池的性 能，并与高温固相反应法合成的样品进行了比较。结果表明，烧结温度能显著影响 溶胶-凝胶法合成样品的质子迁移数及燃料电池性能。烧结温度≥ 1450 ℃时，质 子迁移数近似为1，燃料电池性能亦较高，烧结温度< 1450 ℃时，质子迁移数< 1 ，燃料电池性能亦较低。在1400～1500 ℃烧结的样品中，1450 ℃下烧结的样品具 有最高的电池性能，接近于高温固相反应法合成的样品。     

La3+,Sr2+置换对Ca[(Mg1/3Nb2/3)0.6Ti0.4]O3陶瓷微波介电性能的影响

研究了La^3＋，Sr^2＋置换对Ca[（Mg1/3Nb2/3）0.6Ti0.4]O3陶瓷微观结构与微波介电性能的影响。研究结果表明：La^3＋，Sr^2＋置换改性Ca[（Mg1/3Nb2/3）0.6Ti0.4]O3系列陶瓷均形成了单一正交系的钙钛矿结构；随着置换量的增加，La^3＋改性Ca[（Mg1/3Nb2/3）0.6Ti0.4]O3陶瓷的介电常数、介电损耗下降，同时谐振频率温度系数向正的方向移动，而Sr^2＋改性陶瓷则表现出相反的规律，其主要原因在于La^3＋，Sr^2＋置换所引起Ca[（Mg1/3Nb2/3）0.6TiO4]O3陶瓷内部氧八面体结构变化上的差异。     

液相渗硅法制备多孔Si/SiC生物形态陶瓷

榉木经高温热解转化为碳模板,通过液相渗硅反应（LSIP）,在1550℃,1.5h渗硅,1700℃排硅制备了保持木材微观结构的多孔Si/SiC陶瓷。利用X-射线衍射分析（XRD）, 扫描电子显微镜（SEM）,压汞技术对样品的物相构成、显微结构和孔径分布进行了分析,利用阿基米德法和三点弯曲法测定了多孔陶瓷的显气孔率、密度和弯曲强度。结果表明,最终产物由主晶相β-SiC和少量的Si组成;控制高温排硅时间可以得到孔隙率为16％~32％的多孔Si/SiC陶瓷,可调控其产物的相组成和力学性能。对LSIP工艺的反应机理进行了探讨。     

Y2O3和CeO2对氮化硅烧结性能的影响

研究了Y2O3,CeO2的添加量在不同烧结温度下对Si3N4烧结性能的影响，分析了其助烧作用及晶界二次小晶粒形成的机制。结果表明，添加Y2O3,CeO2的Si3N4其烧结性能良好。Y2O3添加5％（此时Al2O3含量为4％）及CeO2为8％时对制品烧结促进作用最大。热处理后在Si3N4晶界获得结晶完美的二次小晶粒，使晶界玻璃相大为下降，为Si3N4高温力学性能的提高奠定结构基础。