ZrB2/SiC前驱体的制备、表征及裂解行为

以聚锆氧烷为锆源,聚硼硅氮烷兼作硼源、硅源和碳源,通过共混得到ZrB2/SiC液相前驱体,该前驱体经高温裂解得到ZrB2/SiC复相陶瓷.对ZrB2/SiC前驱体的裂解行为、陶瓷产物结构及微观形貌进行了表征.结果表明,ZrB2/SiC前驱体经1400℃裂解后保持无定形状态,1500℃处理后析出t-ZrO2晶体,1600℃时体系发生碳热还原反应生成ZrC,同时析出SiC晶体,1700℃时生成ZrB2,最终陶瓷产物晶相组成为ZrB2/SiC.在1500~2000℃范围内,随着处理温度的升高,陶瓷由致密结构变为多孔结构,最终陶瓷产物由尺寸为100~300 nm的纳米颗粒堆积而成,各元素分布均匀.     

聚硼硅氮烷前驱体的合成及性能研究

以三氯化硼和甲基氢二氯硅烷为原料,采用共氨解的方式合成了聚硼硅氮烷前驱体,并采用核磁共振波谱仪、傅里叶红外光谱仪、差式扫描量热仪、热重分析仪、光电子能谱、网络矢量分析仪等仪器对前驱体及其热解产物进行了表征。前驱体在1000 oC、氮气气氛下热解的陶瓷产率为71.1 %。在氨气气氛下热解可以有效降低热解产物中的碳含量,聚硼硅氮烷在900 oC氨气气氛下热解产物的碳含量低于1 %,并且该热解产物具有高的结晶温度、良好的抗氧化性能和介电性能,有望用于耐高温陶瓷基透波复合材料。     

浸渍用有机聚锆前驱体的制备与表征

为获得成本低,毒性小的浸渍用ZrC陶瓷前驱体,以苯酚、甲醛、八水氧氯化锆、乙酰丙酮和双氧水为原料,制备了有机聚锆前驱体(PZC).该前驱体在空气中可稳定存在,易溶于乙醇,可被稀释到任意黏度.采用XPS、XRD、NMR、FTIR、流变仪和TG-DSC对前驱体的组成与结构进行了表征,并对其动态黏度以及裂解过程进行了分析.结果表明,采用乙醇为溶剂,乙酰丙酮为配位剂,可成功的将锆引入聚合物分子链中,并以Zr-O和Zr-O-C的形式存在;反应过程中,乙酰丙酮与八水氧氯化锆所形成的络合物为主反应物,通过配位反应与羟甲基酚生成直线双链型结构的PZC;黏度分析表明,该前驱体在较宽的温度范围(40~100℃)具有较低的黏度(50~800 mPa·s),适合做浸渍剂;该前驱体在1400℃下惰性气氛中裂解,残碳率为48%,可以作为优良的浸渍用陶瓷前驱体使用.     

胺源对“一锅法”合成聚硼硅氮烷结构及性能的影响

以六甲基二硅氮烷(MM^N)、四甲基二乙烯基二硅氮烷(MM^NVi)和四甲基二硅氮烷(MM^NH) 3种不同结构的二硅氮烷为胺源,通过与氯硅烷和三氯化硼反应,制备出具有不同封端结构的聚硼硅氮烷.其中,以MM^N、MM^NVi为胺源可获得液态产物;以MM^NH为胺源时,因合成过程中发生活性基团间的过度交联导致产物凝胶.采用核磁共振波谱仪、红外光谱仪对液态前驱体聚合物及其热解产物的结构进行了表征.研究结果表明：通过“一锅法”制备的液态聚硼硅氮烷主链具有较多的支化和环状结构,随着封端结构中乙烯基含量的增加,所得前驱体的固化温度降低,固化反应活化能降低.与以MM^N为胺源和封端剂合成的聚硼硅氮烷相比,以MM^NVi为胺源所得前驱体固化前后陶瓷产率分别提高了14.9%及8.1%.并且,通过改变胺源的种类和比例可以调节热解产物的元素组成,合成的液态前驱体聚合物热解所得SiBCN陶瓷结晶温度高于1700℃.     

基于环硼氮烷的高陶瓷产率SiBCN先驱体的合成与性能

聚合物先驱体转化法作为制备SiBCN陶瓷及其复合材料的重要途径,具有成型温度低、产物结构和组成可控等优点.设计合成合适的聚合物先驱体是提高陶瓷产率和性能的关键因素之一,本文采用三氯环硼氮烷(TCB)与乙炔基氯化镁进行反应,合成了乙炔基环硼氮烷,进而与二氯硅烷和二氯甲基乙烯基硅烷进行共氨解反应,制备了聚硼硅氮烷先驱体(PBSZ)并进行了高温裂解.采用综合热分析(TG-DSG)对其陶瓷化过程进行了分析,并采用XRD和SEM对陶瓷化产物的结构进行了表征.PBSZ在室温下是液态,易溶于二氯甲烷和氯仿等溶剂,可加工性优良.基于PBSZ先驱体的SiBCN陶瓷产率超过80%;陶瓷化产物在1400℃以下为无定形状态,在1500℃可形成由α-Si3N4,β-Si3N4,h-BN和SiO2晶体结构组成的陶瓷;陶瓷产物表面致密平整且具有优异的热稳定性和氧化性能,表明聚硼硅氮烷(PBSZ)有望成为高陶瓷产率和高性能陶瓷的重要先驱体.     

喷雾热解法制备球形YAG:Ce3+荧光粉研究

采用喷雾热解法制备了无团聚的球形YAGCe3+荧光粉. 考察了前驱体溶液浓度、载气流速、热解温度对实验结果的影响. 当溶液浓度从0.05 mol·L-1增加至0.8 mol·L-1时, 所制备的前驱体粒子的平均粒径也从0.60增加至1.50 μm, 前驱体产量随着前驱体溶液的浓度增加呈现先上升后下降的趋势. 提高载气流速可以增加前驱体的产量. 当热解温度大于800 ℃时, 得到的粒子呈现实心球体. 通过比较喷雾热解法与固相煅烧法所制备的荧光粉, 喷雾热解法制备的荧光粉具有发光强度高、形貌好、粒径分布窄等优点.     

改性可膨胀石墨的制备及在硬质聚氨酯泡沫中的阻燃性能

采用表面接枝硅烷偶联剂法将硼酸负载在可膨胀石墨(EG)表面制得了改性EG(MEG), 并考察了MEG在硬质聚氨酯泡沫(RPUF)中的阻燃性能. 利用扫描电子显微镜、 X射线光电子能谱、 傅里叶变换红外光谱、 膨胀试验及热失重分析对MEG进行了形貌、 元素组成及结构性能表征, 通过热失重分析、 极限氧指数(LOI)及锥形量热仪考察了RPUF/MEG的热稳定性及燃烧性能. 结果表明, 硼硅化合物作为硅硼陶瓷前驱体已负载在EG表面; MEG及RPUF/MEG体系膨胀炭层更为致密, 800 ℃时的残余量分别较EG和RPUF/EG提高了8.7%和3.7%; RPUF/MEG体系的LOI较RPUF/EG有所提高, 热释放速率峰值降低了10%, 产烟速率及CO生成速率均显著降低. RPUF/MEG阻燃性能的提高与MEG负载的硅硼陶瓷前驱体促进了阻燃RPUF各组分间的相互作用及增强了炭层的阻隔性有关.     

喷雾热解法制备球形YAG∶Ce~(3+)荧光粉研究

采用喷雾热解法制备了无团聚的球形YAG∶Ce3+荧光粉。考察了前驱体溶液浓度、载气流速、热解温度对实验结果的影响。当溶液浓度从0.05 mol.L-1增加至0.8 mol.L-1时,所制备的前驱体粒子的平均粒径也从0.60增加至1.50μm,前驱体产量随着前驱体溶液的浓度增加呈现先上升后下降的趋势。提高载气流速可以增加前驱体的产量。当热解温度大于800℃时,得到的粒子呈现实心球体。通过比较喷雾热解法与固相煅烧法所制备的荧光粉,喷雾热解法制备的荧光粉具有发光强度高、形貌好、粒径分布窄等优点。     

高硼含量的SiC陶瓷先驱体的合成和表征

采用经典硼氢化反应, 通过硼烷二级硫醚(BH₃·SMe₂)与二甲基二乙烯基硅烷(DVS)反应, 合成了聚硼碳硅烷(PBCS)陶瓷先驱体, PBCS在氮气中经高温裂解得到了高硼含量的SiC陶瓷.利用红外光谱、核磁共振波谱和热重分析对聚合物的结构和性能进行了表征; 利用元素分析、X射线衍射和扫描电子显微镜对聚合物的裂解产物进行了分析.结果表明, 聚合物的结构中含有B—C, Si—C和C—H键, 在1000℃氮气气氛中, 其陶瓷产率在50%以上.陶瓷产物在1100℃以无定形态存在, 硼含量高达6.46%, 在1300℃时出现明显结晶, 形成B₂O₃, C和β-SiC三相组成的多元复相陶瓷, 在1500℃以下陶瓷产物表面光滑, 结构致密.     

紫外光固化含硼氮六环的硅硼氮碳烷陶瓷单源先驱体的合成、表征及性能研究

以氯甲基三氯硅烷、三氯化硼和六甲基二硅氮烷为原料经过一步法合成出一种新型的端基为Si-Cl 基团的含硼氮六环的硼硅氮碳烷单体: B,B',B"-三[(三氯硅基)-亚甲基]环硼氮烷(TSMB), 用2-羟基丙烯酸乙酯和乙烯基乙二醇醚对TSMB 进行功能化改性, 得到可UV 固化的陶瓷单源先驱体a-TSMB 和e-TSMB; a-TSMB 和e-TSMB 经UV 固化、1400℃下裂解2 h 最后制备出陶瓷材料C1 和C2. 采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振波谱(NMR)、等温差示光量热分析(DPC)、实时红外光谱(RT-IR)、热失重分析(TGA)、X 射线光电子能谱(XPS)和X 射线衍射法(XRD)分别对TSMB, e-TSMB 和a-TSMB 以及陶瓷C1 和C2 的结构、组成、UV 反应性、陶瓷产率和耐高温性能进行了研究. 结果表明: a-TSMB 和e-TSMB 两种陶瓷单源先驱体分子中含有硼氮六环结构, 分子末端为丙烯酸酯或乙烯基醚官能团, 与理论设计完全相符; a-TSMB 和e-TSMB 的光聚合反应在25 s 内分别完成82%和67%, 最终双键转化率可达到90.0%和74.0%, 其陶瓷产率在1300 ℃时为57.9%和48.5%; 陶瓷材料C1 和C2 中含有Si, B, C, N, O 五种元素, 且B 元素的含量达到4.4%和4.9%, 达到耐高温陶瓷对B 元素含量的要求, 在1400 ℃时陶瓷C1 和C2 均可保持非晶态具有优异的耐高温性能.     

N掺杂TiO_2纳米粉体的制备及其可见光催化性能

首次以钛酸纳米管(NTA)为Ti的前驱体,以尿素为N源,采用水热法制备N掺杂TiO2纳米微粒,并用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对不同条件下制备的产物进行了表征.探讨了尿素的掺杂量、水热温度对N掺杂TiO2形貌和结构的影响,并以亚甲基蓝为模型反应物考察了其在可见光下的催化性能,结果表明样品UN-130-1/2催化活性最高.     

Synthesis of Highly Dispersed Zirconium Diboride for Fabrication of Special-Purpose Ceramic

Reduction of zirconium dioxide with boron carbide and nanofibrous carbon in argon yielded a highly dispersed powder of zirconium diboride. Characteristics of zirconium diboride powders were examined by various analytical methods. The material obtained is represented by a single phase, zirconium diboride. Powder particles are for the most part aggregated. The average size of particles and aggregates is 10.9–12.9 μm with a wide size distribution. The specific surface area of the samples is 1.8–3.6 m² g^–1. The oxidation of zirconium diboride begins at a temperature of 640°C The optimal synthesis parameters were determined: ZrO₂: B₄C: C molar ratio of 2: 1: 3 (in accordance with stoichiometry), process temperature 1600–1700°C, synthesis duration 20 min.     

湿化学法合成纳米ZrB2粉末

本文利用ZrO2-B2O3-C体系中碳热还原的基本原理,分别使用正丙醇锆(Zr(OC3H7)4)、硼酸(H3BO3)和蔗糖(C12H22O11)为原料,采用溶胶-凝胶法合成了ZrB2纳米粉末。在实验设计过程中,首先使用化学修饰剂乙酰丙酮(acac)修饰Zr(OC3H7)4,目的是防止Zr(OC3H7)4的快速水解;其次,选用蔗糖作为碳源,是考虑到蔗糖热解时可以完全分解为碳,这样可以准确计算热解过程碳的生成量。结果表明:当起始原料nB/nZr=2.3、热解温度为1550℃时,通过溶胶-凝胶法可以成功合成单相ZrB2纳米粉末。分布均匀的颗粒形貌呈等轴状,平均尺寸约50 nm。     

制备方法对Ag-Ru/CeO2氨合成催化剂性能的影响

采用共沉淀法（CP）、改性沉淀沉积法（MDP）、浸渍法（IP）制备了Ag-Ru/CeO₂催化剂,并运用N₂物理吸附、X射线衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、N₂程序升温脱附（N₂-TPD）等技术对其进行了表征,考察了个同制备方法对Ag-Ru/CeO₂催化剂氨合成性能的影响.结果表明:不同方法制备的催化剂,银助剂对载体的还原性能和氮气的解离吸附性能的影响存在明显的差别,从而影响了催化剂的氨合成活性,其中采用浸渍法制备的催化剂氮气解离吸附最强,载体最易于还原,因此催化剂低温氨合成活性最高,在10 MPa,10000 h^-1,400℃反应条件下,出口氨浓度达到9.4%.     

Bi12 TiO20纳米粉体的制备及其光吸收特性研究

Nano-cystal Bi12 TiO20 powders have been prepared by the chemical solution decomposition（ CSD）method using bismuth nitrate and titanium butoxide as the starting precusors. The powders were characterized by the thermogravimetry and differential thermal analysis（TG-DTA）,X-ray diffractometry（XRD）and transmission electron microscopy（TEM）. The formation mechanism of Bi12TiO20 naocrystal has been analyzed. The UV-Vis diffuse reflectance spectra of the prepared Bi12TiO20 powders were measured to determine their optical absorption characteristic. The results showed that pure nano-crystal Bi12TiO20 powders could be easily prepared from stoichiometric precursor solutions at the annealing temperature 1550℃. A broad optical absorption band between 560-385 nm （about 2. 2-3. 22 eV）was observed for the prepared nano-crystal Bi12TiO20 powders.     

焙烧温度对锂离子电池正极材料Li2MnSiO4/C 电化学性能的影响

采用液相法合成了Li₂MnSiO₄/C复合正极材料,并研究了不同焙烧温度对材料的结构、形貌和电化学性能的影响.利用热重（TG）分析了材料前驱体的热行为,确定了合成Li₂MnSiO₄/C复合正极材料的焙烧温度范围为600-800℃.X射线衍射（XRD）测试结果表明,不同温度下合成的样品材料均具有正交结构,且空间群为Pmn2₁,同时利用扫描电子显微镜（SEM）对所得样品材料的微观形貌及颗粒大小进行了表征.将所得Li₂MnSiO₄/C复合正极材料组装成扣式电池,并在不同的电流密度下进行充放电测试,结果表明:700℃合成的样品材料电化学性能最佳,具有较高的库仑效率及很好的循环稳定性.     

Fabrication and Characterization of Diatomite-supported Activated Carbon Functional Ceramic

Using porous diatomite ceramic as carrier and phenolic resin as carbon precursor, the activated carbon functional ceramic with the activated carbon fixed into porous ceramic was prepared by the impregnation load phenolic resin, carbonization and activation isolated air. The influences of impregnation, curing, carbonization, activation etc. on the material property were discussed. The iodine value, SEM, elemental analyzer, BET and spectrum analysis chart were used to characterize the microstructures and performance of material at different conditions. The results showed that the excellent comprehensive property of activated carbon functional ceramic was gained when it adsorbed phenolic resin in 4 h under vacuum condition at curing temperature of 150 ℃ for 0.5 h and carbonization temperature of 600 ℃ for 1.0 h, and then put into 25wt% KOH for 4.0 h at activation temperature of 700 ℃ for 1.5 h. The iodine value is 176.9 mg/g, the specific surface area can reach 86.3 m2/g and the yield of carbonization is 50.48%.     

还原温度对低温还原法制备的Ni_2P/Ti-MCM-41催化剂加氢脱硫性能的影响

以氯化镍(Ni Cl_2·6H_2O)为镍源、次磷酸铵(NH_4H_2PO_2)为磷源、Ti-MCM-41为载体,通过程序升温还原法制备了Ni_2P/Ti-M CM-41催化剂,并采用H_2-TPR、XRD、BET、XPS、TEM等手段对其结构和性质进行了表征。以二苯并噻吩(DBT)为模型化合物,考察了还原温度对Ni_2P/Ti-M CM-41催化剂的加氢脱硫(HDS)性能的影响。结果表明,程序升温还原法制备的Ni_2P/Ti-M CM-41催化剂前驱体的还原温度为318℃,比传统程序升温还原制备的Ni_2P低200℃。在350-500℃下还原得到的催化剂活性相为单一的Ni_2P相,较低的还原温度有利于形成更小粒径的磷化镍晶粒。还原温度为400℃时,制得的Ni_2P/Ti-M CM-41催化剂比表面积高、分散性最好、表面P富集少,具有最高的HDS活性;在340℃、3.0 M Pa、H_2/油体积比500、质量空速(WHSV)为2.0 h~(-1)的条件下,二苯并噻吩HDS转化率达到99.4%。     

离子型交联磺化聚酰亚胺质子交换膜的制备及高温燃料电池性能

以2,2′-双(4-磺基苯氧基)联苯二胺、 2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和1,4,5,8-萘四甲酸二酐为单体, 通过逐步聚合和溶液成膜法制备了离子型交联磺化聚酰亚胺质子交换膜(SPI PEMs). SPI PEMs具有优异的机械性能和耐水解稳定性, 在高离子交换容量和高湿度下具有和NR212相当的质子传导性能. 电池工作温度为90 ℃时, 高加湿条件下, n(BSPOB)/n(DABI)为5/2的离子型交联SPI PEM(M1)的最大输出功率密度(W_max)为 0.93 W/cm², 高于NR212的0.86 W/cm². 当电池温度提高到110 ℃时, 所有PEMs的电池性能显著下降, M1的W_max为0.54 W/cm², 明显高于共价型交联的SPI PEM. 离子型交联的SPI PEM在110 ℃下300 h的开路电压(OCV)耐久性降低了约10%, 远高于NR212.     

2,2′-联咪唑磷钨酸盐和氧化石墨复合物的制备及其质子导电性能(英文)

制备了氧化石墨同基于2,2′-联咪唑(简记为H2biim)和磷钨酸的有机-无机络合物(其分子式简记为{H6[(H2O)1.5(H2biim)2(CH3OH)]2[(H2biim)(CH3OH)2][PW12O40]2·2CH3CN}n(1))的两个复合物(分别简记为1-GO1和1-GO2).利用红外光谱仪和X射线衍射仪表征了合成产物的结构.此外,在25~100℃温度范围内和35%~98%相对湿度范围内,利用电化学阻抗谱测定了2种产物的质子导电性.结果表明,化合物1的结构特征在两个复合物中得以保留.在约98%相对湿度下,1-GO1和1-GO2在温度25~100℃范围内的质子导电率达1.26×10-3~2.2×10-3S·cm-1;在温度100℃、相对湿度35%~98%范围内,1-GO1和1-GO2的质子导电率达0.64×10-3~2.2×10-3S·cm-1.此外,在同等条件下,1-GO1和1-GO2的质子导电性优于化合物1.