分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 用高温渗碳方法制备氧化锆陶瓷,研究了渗碳温度和时间对表面电阻率和维氏硬度的影响。结果表明,高温渗碳后在氧化锆陶瓷表面形成了改性层;随着渗碳温度的提高和渗碳时间的延长表面电阻率下降,维氏硬度升高。渗碳温度为1450℃、渗碳时间为3h的氧化锆陶瓷,其表面电阻率由1014W/□低至107W/□,维氏硬度略有升高达到14GPa。显微结构和组成分析结果表明,在氧化锆陶瓷表面形成了约3μm的改性层。结果证实,C元素的浓度从表面到内部逐渐降低,在内部主要以单质形式存在,在表层主要以单质C及ZrC0.85形式存在,使其具有防静电性能。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 用水解沉淀法在海泡石上负载BiOCl 制备出BiOCl-海泡石负载材料, 研究了温度、pH值和Bi(NO3)3用量对材料形貌的影响; 以罗丹明B为目标降解物, 探究了材料的光催化性能。结果表明, 控制温度、pH值和Bi(NO3)3用量能制备出花球状BiOCl 的负载材料。BiOCl 球由片状BiOCl 组装而成, 并均匀分散在海泡石中; BiOCl 球比纯BiOCl 的光催化效果提高了14.29%-16.67%, 且具有优异的循环稳定性。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 用水热法在溶解有Zn(CH3COO)2与C6H12N4的溶液中添加NH4NO3与Al(NO3)3制备了ZnO纳米柱阵列。结果表明, 添加在溶液中的NH4NO3降低了制备出的ZnO纳米柱的缺陷态密度, 减小了其内部的非辐射复合中心的密度。ZnO纳米柱内部的非辐射复合的减弱导致其斯托克斯位移降低49%, 从而得到高质量的ZnO纳米柱阵列。控制NH4NO3与Al(NO3)3在溶液中的添加可在3.36-3.57 eV范围内调控ZnO纳米柱的光学带隙宽度。Al 的引入使ZnO纳米柱内部载流子的浓度提高, 在布尔斯坦-莫斯效应作用下纳米柱的光学带隙蓝移至3.56-3.57 eV。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 以鳞片石墨为原料, 采用硫酸和高锰酸钾, 通过化学插层氧化-破碎方法制备了氧化石墨烯(GO), 通过扫描电镜(SEM)、激光粒度分析、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光谱(UV-vis)和原子力显微镜(AFM)等测试手段对所制备的氧化石墨烯进行了分析和表征。结果发现230 nm附近的紫外可见光谱可以把氧化石墨烯与氧化石墨进行区分。结果表明紫外光谱可对氧化石墨烯溶液进行定性分析和定量分析。通过这一方法可获得氧化石墨烯制备的较优条件。机理分析结果表明: 氧化石墨烯的不连续的π-π*共轭体系为主的结构特点是其紫外光谱在230 nm附近产生多个强度不同的吸收峰的原因。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 采用球面接触往复移动方式,使用UTM-2摩擦磨损试验机考察了石墨烯作为润滑油添加剂的摩擦磨损性能。用TEM、SEM、XRD、红外光谱、拉曼光谱等手段对石墨烯的形貌和结构进行表征,用PAO4作为基础油和添加质量分数为0.01%石墨烯(GP)的润滑油进行对比,研究了在不同温度和不同织构面积率下的摩擦学性能。结果表明:在润滑油中添加石墨烯能显著改善摩擦磨损性能,温度为60℃和100℃时的效果最明显。在60℃和100℃工况下,在PAO4基础油中相对于原始表面各种织构都增大了摩擦系数和磨损率,在25℃和150℃工况下表面织构对摩擦磨损的影响不大;使用含有石墨烯的润滑油在不同温度下织构面积率为5%时摩擦系数较低,织构面积率为20%时摩擦系数较高,织构面积率为10%时磨损率较低。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 以白云鄂博西尾矿为主要原料, 用熔铸法制备了添加(0-8.73)% (质量分数, 下同)Nd2O3 的CaO-Al2O3-MgO-SiO2(CAMS)系微晶玻璃。用DTA、XRD、FEGSEM+EDS+EBSD、综合力学性能仪等手段研究了外加Nd2O3优化所制备微晶玻璃显微结构及性能的机理。结果表明: 随着Nd2O3含量的提高, 主晶相Ca(Mg, Al, Fe)Si2O6(辉石)逐渐细化, 是主晶相晶界析出的Ca2Nd8(SiO4)6O2相的阻碍作用和这种富Nd第二相在生长过程中对Ca 离子的争夺所致。Nd2O3添加量为2.21%时样品的综合性能最佳, 其密度、抗折强度和耐酸碱分别为3.20 g/cm3、200 MPa、95.22%和99.23%。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 使用C80 微量量热仪测试钛酸锂电池主要材料的热稳定性, 分析了正负极的热分解及其与电解液的反应热特性和电池体系的反应热特性。结果表明, 在镍钴锰三元正极材料与电解液共存时, 在升温条件下经历2 次放热过程, 总反应热为−526.0 J·g−1, 反应活化能为273.8 kJ·mol−1; 在Li4Ti5O12负极材料与电解液共存时, 在升温条件下经历4 次放热过程, 总反应热为−291.5 J·g−1, 反应活化能为61.8 kJ·mol−1。钛酸锂全电池体系的放热反应历程表现为正负极与电解液共存体系反应过程的叠加, 热失控的触发主要是负极与电解液的热反应引起, 而热失控的主要热量来自正极与电解液的放热反应。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 根据对Mg-B2O3-TiO2体系的热力学计算结果, 对反应的顺序做出初步判断; 然后用Cu楔块燃烧波淬息法分析SHS反应各区域产物的组成及形貌变化, 研究了晶体的合成和生长机理。热力学计算结果表明: 在反应过程中首先由Mg还原B2O3得到B和MgO, 其次Mg还原TiO2得到Ti 和MgO, 最后B与Ti 结合生成TiB2。对于在反应过程中的中间产物, 生成Ti3O5、Ti2O3、TiO 的可能性依次降低。实验结果表明: 在燃烧中心由于反应较完全, 没有产生中间产物; 反应次中心和边缘的温度仍然较高, 有少量的Ti2O3、TiO; 在燃烧底部因温度较低反应不完全, 因而有少量的Ti3O5, 实验结果与热力学分析结果吻合。在反应过程中MgO先形核长大, 部分TiB2附着在MgO上形核, 随着温度的升高形成了细小的颗粒; 部分TiB2在粗大的MgO之间独立形核, 生长成典型的六角晶型; TiB2的生长机理属于L-S 机理, B和Ti交互富集生成了典型的六角晶型。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 以CoCl2·6H2O和AlCl3为起始原料, 以NaOH为沉淀剂, 以二乙醇胺为包覆剂, 用水热法合成亚微米球形CoAl2O4色料, 使用XRD、TEM和色度分析等手段研究了反应物浓度、nCo/nAl和二乙醇胺加入量对合成色料的物相组成、颗粒形貌及大小和呈色的影响, 并从晶体生长动力学角度分析了二乙醇胺包覆控制下球形颗粒形成的原因。结果表明: 当Co2+浓度为0.05 mol/L、nCo/nAl为1∶2、二乙醇胺添加量为12%(V/V)时, 可制得亚微米级球形CoAl2O4颗粒, 粒径大多为100-230 nm。加入的二乙醇胺能在晶粒成核和生长过程中定向吸附于顶点和边棱处产生空间位阻作用, 使颗粒发育成球形。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 利用硅藻土松散、质轻、多孔、富含活性硅等特点,制备用于外墙保温板的阻燃材料,并采用多种分析手段对其进行表征。结果表明,当同时以NaOH(2mol·L-1)和Na2SiO3(1mol·L-1))为化学改性剂,采用溶胶-凝胶法制备的硅藻土基阻燃材料可使聚苯板(EPS)的极限氧指数达到36.8%,燃烧性能达到UL-94V1级别。提出并阐述了NaOH和Na2SiO3对硅藻土的协同效应,扫描电镜(SEM)结果证实NaOH和Na2SiO3同时作用时有助于硅藻土形成结构更加致密的无定型硅质层,X-射线衍射分析(XRD)和红外光谱(FT-IR)结果证实,在碱性环境下硅藻土结构发生了“解聚-重组”,其在燃烧过程中进一步发生重组。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 使用荧光粉和硅胶制备荧光膜,然后与455nm蓝光芯片模组组装成高功率的白光LED器件。采用吸收光谱、荧光光谱和电致发射光谱等对荧光膜和器件进行表征,研究了红色荧光粉与黄色荧光粉的比例对器件性能的影响。结果表明:所制备的荧光膜表面平整、荧光粉分散均匀。Y3Al5O12:Ce3+(YAG)荧光膜的吸收光谱峰分别位于337nm和450nm左右,与YAG荧光粉中Ce3+的f-d跃迁吸收对应,且当荧光膜厚度为1.00mm时制备出的功率为2.8W左右的LED模组光色参数较好。将不同比例红色荧光粉和黄色荧光粉按上述厚度和条件制备高显色荧光膜和低色温4460K、高显色指数91.7的白光LED器件。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 在地聚合物体系中,反应产物会随原材料化学组成与激发条件的不同产生巨大差异,钙掺杂地聚合物的反应机理、产物组成与结构更为复杂。试验采用5种外加晶体钙源和2种非晶体外加钙源以不同比例与偏高岭土复掺制备地聚合物,研究了外加钙源对地聚合物性能和反应机制的影响。研究表明:外加钙源中Si、Al的溶出量与钙源的结构有关,Si和Al的溶出量之间存在很强的正相关性,而Ca与Si、Al的溶出量之间不存在相关性。外加钙源会降低偏高龄土基地聚合物体系的抗压强度,掺杂非晶体钙源地聚合物的抗压强度均大于掺杂晶体钙源的。外加钙源中Ca的溶出量与抗压强度之间存在负相关性。本研究为拓宽地聚合物原材料的来源和资源化利用含钙工业固体废弃物研制复合地聚合物提供了理论和试验依据。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 为了制备高质量、少层数的石墨烯薄膜,分别用25%HCl、2mol/LFeCl3腐蚀液及电化学抛光法处理铜箔,改善其表面平整度,然后利用化学气相沉积法在其表面生长石墨烯。通过调整2mol/LFeCl3腐蚀铜箔的时间和电化学抛光铜箔的参数,根据SEM表征结果确定出腐蚀时间为30s,抛光电压为10V,抛光时间为60s时,铜箔表面最为平整。这些方法处理铜箔后生长的石墨烯经拉曼光谱表征后得出,随着铜箔表面逐渐平整,铜箔表面更易生长出少层数,高质量的石墨烯薄膜。实验中还通过调整化学气相沉积(CVD)炉中通乙烯的时间来制备石墨烯。经SEM和拉曼光谱表征可知,延长生长时间,石墨烯薄膜的层数变厚,生长时间过短则石墨烯生长不连续。生长时间为30s时,可生长出单层高质量的石墨烯薄膜,且石墨烯薄膜均匀致密;生长时间为60s时,铜箔表面沉积一层石墨。所以生长单层石墨烯,控制生长时间是必要的。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 用溶胶-凝胶法制备了(Y0.08Sr0.92)1-xTi0.6Fe0.4O3-δ(x = 0.05, 0.07, 0.10)混合导体材料, 用X射线衍射(XRD)分析该材料的物相, 用交流阻抗法和电子阻塞电极法分别测定材料的总电导率与离子电导率, 研究了A位缺位对(Y0.08Sr0.92)1-xTi0.6Fe0.4O3-δ混合导体材料的结构、电性能及阻抗行为的影响。结果表明, 所有试样都具有单一立方相钙钛矿结构; 在测试温度范围内(Y0.08Sr0.92)1-xTi0.6Fe0.4O3-δ(x = 0.05, 0.07, 0.10)的总电导率随着温度的升高先增大后减小, 表现为小极化子导电机理; 随着A位缺位量的增加,总电导率降低。(Y0.08Sr0.92)1-xTi0.6Fe0.4O3-δ(x =0.05,0.07,0.10)在800℃的总电导率为0.011-0.26S·cm-1。(Y0.08Sr0.92)1-xTi0.6Fe0.4O3-δ的总电导率阻抗谱只显示了高频斜线部分, 说明材料主要以电子电导为主; 离子传导的弛豫时间逐渐随着A位缺位量的增加而增大, 说明A位缺位 不利于离子在晶界中的传导。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 采用包覆法制备单一相钨酸锆(ZrW2O8)空心球。研究选择以水热合成法制备的胶体碳球作为制备空心球的模板, 通过溶胶—凝胶法制备了具有网状结构的钨酸锆前驱体凝胶, 经过后续简单的包覆过程得到胶体碳球—钨酸锆凝胶形成的壳核结构, 并对该壳核结构进行煅烧(610℃保温10 h)后除去碳球模板得到ZrW2O8空心球。实验所得ZrW2O8空心球平均粒径约3 μm, 球壳平均厚度为1.5 μm, 构成壳层结构的纳米级ZrW2O8颗粒为棒状无规则多面体, 尺寸约500 nm×50 nm×50 nm。FTIR和TG-DTA分析证明, 产物为立方相ZrW2O8空心球, 密度为2.8 g/cm3, 比理论值降低了45%; 产物空心球具有良好的负热膨胀特性, 在室温至200℃的温度区间内, 负膨胀系数略低于理论值, 平均热膨胀系数为-11.4×10-6K-1。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2017-04-10 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 依据铝电解阴极炭块结构的非匀质特性,将其看作由炭骨料和沥青粘合剂组成的多相复合材料,从细观结构的角度研究了钠的扩散过程。采用Matlab编写不同炭骨料粒度组成和含量的随机圆、椭圆、多边形骨料投放模型程序,得到七种阴极炭块细观结构模型图片,并以igs模型文件形式导入ANSYS建立了二维有限元数值模型。依据扩散方程和热传导方程的相似性,采用ANSYS的热分析单元对钠扩散过程进行模拟求解,分析了炭骨料粒度组成、含量和形貌对钠扩散过程的影响。结果表明,与炭块中沥青相比,炭骨料对炭块中的钠扩散的阻碍作用更大,炭骨料颗粒圆度越小、骨料粒度组成越小、含量越高,则钠的扩散速率越低。对于粒度组成为0.003~0.006 m、含量为80%的圆形炭骨料模型,钠的扩散速度最低;模拟结果与试验结果有较好的一致性,证明了模拟的精确性和可靠性。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 采用电化学湿法刻蚀制备了P型多孔硅,通过改变HCl溶液浓度来调整刻蚀液中的氢离子浓度。制备出的多孔硅孔径相同,孔深随着氢离子浓度的提高呈线性增大直至恒定。基于电流突发模型阐述了结构参数的变化:孔径的形成开始于刻蚀的初始阶段,空穴主导了初始阶段的腐蚀,空穴的迁移与消耗过程就是孔径扩张和孔壁形成的过程,该过程与硅片本身的性能密切相关,与氢离子浓度无关,故孔径基本恒定;氢离子浓度的提高加快氢的置换反应直至平衡,从而使反应总速率提高直至恒定,因此孔深先线性增大然后保持恒定;Si-H含量在一定范围内与孔深的变化吻合呈现上升趋势,且键合形式以Si-H2为主。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 采用溶胶-凝胶法制备石英砂负载Bi4Ti3O12/SiO2光催化材料,研究负载对Bi4Ti3O12的物理性质和光催化活性的影响。结果表明,负载后的层状钙钛矿结构Bi4Ti3O12包覆在非晶态石英砂球体表面,Bi4Ti3O12中各元素的电子结合能没有发生改变。活性艳红X-3B在纯Bi4Ti3O12和不同负载量xBi4Ti3O12/SiO2上的吸附率不超过3%。负载后Bi4Ti3O12的光催化活性均有提高,其中质量分数为50%负载量的Bi4Ti3O12/SiO2具有最高的活性。在Bi4Ti3O12和质量分数为50%负载量的Bi4Ti3O12/SiO2上的光催化反应速率常数分别为0.021s-1和0.027s-1。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 利用改进Hummers法制备氧化石墨烯,通过“graftingto”法接枝到用硅烷偶联剂Kh550处理的碳纤维表面,从而获得碳纤维/氧化石墨烯多尺度增强体。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(IR)对获得的多尺度碳纤维的形貌、结构和表面官能团进行了表征,并利用纤维电子强力仪和电阻率仪研究了接枝前后碳纤维力学性能和传导性能的变化。结果表明,氧化石墨烯主要接枝在碳纤维表面的沟槽和缺陷处,碳纤维表面不饱和碳原子数目增加,微晶尺寸减小,接枝后碳纤维的拉伸强度提高了9.8%,断裂伸长率提高了13.1%,而其电导率降低了11.6%。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 通过室温共沉淀制备了BiPO4和BiPO4:Tb3+纳米晶,研究了水热和高温烧结处理对室温合成BiPO4:Tb3+纳米晶的相结构、形貌以及发光性能的影响。X-射线衍射(XRD)分析显示所有样品均为低温单斜相结构的BiPO4,并通过透射电镜(TEM)和红外光谱(FT-IR)进一步观察了纳米晶的形貌变化以及纳米晶表面微结构。荧光测试结果表明,在370nm激发下,光谱显示出Tb3+离子的特征跃迁,且以5D4→7F5跃迁发射(544nm)为主峰。通过进一步优化纳米晶的结晶度、表面吸附水和乙醇等因素对发光性能的影响,获得了最佳的发光性能。