航天探月工程科研成果转化的教学实验：仿生荷叶掺铝氧化锌薄膜应用于月尘防护

面向国家航天探月重大需求,将科研项目“仿生荷叶超疏水微纳结构防月尘性能研究”转化为本科生实验,主要内容为利用原子层沉积技术制备铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜,结合水热法制备具有二级微纳结构的AZO涂层材料。该实验航天背景特色强,涉及化学、材料、航天等多学科交叉融合。学生从薄膜制备、表征技术、探讨除尘以及晶体生长机理等4个方面接受基本科研训练,与探月工程同频共振,有利于增强学生实践能力,使学生潜移默化感知社会脉搏,引导学生从事航天事业。     

形貌各异ZnO微结构的合成与表征——一个简单有趣的化学综合实验

设计了一个操作简单的合成ZnO微结构的化学综合实验,通过一种形貌改性剂柠檬酸的辅助,可制备出形貌各异的ZnO微粒。通过实验使学生对无机纳米材料的微观结构和形貌有了科学的认识,对纳米颗粒的合成方法及常见的表征手段有了初步了解。实验方案的设计既简单又具有探究性,有利于培养学生的独立科研能力和创新能力。     

ZnO纳米线/棒阵列的水热法制备及应用研究进展

氧化锌(ZnO)纳米线/棒阵列的质量决定了所构建光电器件的性能. 为了制备出比表面积更大、垂直性更好以及无根部融合的高质量ZnO纳米线/棒阵列, 本文概述了近几年两步水热法可控制备ZnO纳米线/棒阵列的研究进展, 分别探讨了种子层、生长液和生长方法对纳米线/棒阵列形貌的影响, 详细分析了氨水、六次甲基四胺和聚乙烯亚胺对于促进纳米线/棒阵列生长的作用机理, 提出了通过微流控技术可控制备ZnO纳米线阵列提高纳米线生长效率的方法. 最后介绍了ZnO纳米线/棒阵列的形貌对于提高染料敏化太阳能电池、纳米发电机、气体传感器和场发射器件性能的重要作用, 并对未来两步水热法制备ZnO纳米线/棒阵列的发展趋势进行了展望.     

基于专业认证的高分子材料与工程实验的综合性设计实践

工程专业认证强调以学生为中心,注重培养学生解决复杂工程问题的能力,本文设计了一个综合性的高分子材料与工程实验——高温硫化甲基乙烯基硅橡胶的制备与性能测试.实验要求学生通过文献调研、小组讨论明确实验基本原理的基础上,自主设计实验方案,制备甲基乙烯基硅橡胶制品,测试硅橡胶生胶的分子量、热行为及硫化胶的基本力学性能,以科研论...     

ZnO/TiO2复合涂层电极的制备及其光电性能

以氧化铟锡导电玻璃为基材,采用电泳沉积法制备负载型ZnO/TiO2复合涂层,经450℃后续烧结处理后,采用XRD、SEM、EDX和UV-Vis DRS对ZnO/TiO2复合涂层进行表征;在pH=7.00的磷酸盐缓冲溶液中,分别测试ZnO/TiO2复合涂层电极在紫外灯和100 W白炽灯辐照下的电化学阻抗谱、Tafel极化曲线和循环伏安等电化学性质。结果表明:ZnO以200~300 nm晶粒分散于复合涂层中,质量百分比为0.74%;ZnO/TiO2复合涂层在可见光区有一定的吸收;在可见光辐照下ZnO/TiO2复合涂层电极具有较好的光电活性,并对水的分解具有较强的光电催化活性。     

热处理温度对铕掺杂Ti/SnO2-Sb电极性能的影响

采用涂层热解法制备了不同热处理温度的铕掺杂Ti/SnO2-Sb电极.对所制备电极作LSV曲线和Tafel曲线,研究了电极的电化学性能;以对硝基苯酚为目标有机物,考察了电极的电催化活性;采用SEM,EDS,XRD等分析方法表征了电极表面涂层的形貌、元素组成及结构.实验结果表明,热处理温度对电极的各项性能有较大的影响,制备电极时最佳的热处理温度为550℃,该温度下制备的电极有较高的析氧电位和电催化能力,以及较好的电极表面涂层结构和覆盖度.     

纳米锌/对氨基苯磺酸/环氧丙烯酸酯涂层的阻燃性能研究

为探讨纳米锌与对氨基苯磺酸对环氧丙烯酸酯(EA)涂层的阻燃效果,以乙酸锌和苜蓿粉为原料,利用植物还原法制备了纳米锌,将其与对氨基苯磺酸及EA配合,经紫外光固化制备纳米锌/对氨基苯磺酸/EA阻燃涂层。通过透射电镜、X-射线衍射仪、红外、紫外、差示扫描量热仪及力学分析仪对其纳米锌及上述阻燃涂层的结构、阻燃、透光率、热稳定性及硬度等性能进行测定。结果表明:合成的纳米锌的径粒为3. 8±0. 8 nm,其特征衍射峰与单质锌晶体的相吻合;当纳米锌添加量为1. 0 g时,纳米锌/对氨基苯磺酸/EA涂层阻燃性能最佳,涂层残炭率达19. 47%,极限氧指数达31。所有涂层硬度均大于5 H,涂层热稳定性随纳米锌添加量的增加而增加。涂层热降解分析表明纳米锌和对氨基苯磺酸能有效提高涂层阻燃和热稳定性。本实验为阻燃EA涂层提供了一种有效的阻燃改性方法。     

ZnO纳米纤维的静电纺丝及其光催化性能的研究

以聚乙烯醇溶液为络合剂与醋酸锌反应制得前驱体溶液,采用静电纺丝法制备PVA/Zn(Ac)2复合纳米纤维,经过高温煅烧得到直径为100 nm的ZnO纳米纤维,采用差热-热重分析、红外光谱分析、X射线粉末衍射分析及扫描电镜等手段对其进行了表征.光催化降解酸性品红溶液的实验结果表明,太阳光照65 min使质量浓度为45 mg/L酸性品红水溶液的脱色率达93%;另外,重复使用ZnO纳米纤维4次之后,其光催化降解率仍能达到70%以上.这充分说明ZnO纳米纤维具有良好的光催化性能.     

溶胶-凝胶法在聚酰亚胺衬底上制备c轴取向ZnO薄膜

通过溶胶-凝胶工艺, 采用两步加热法在聚酰亚胺表面制备了具有c轴取向的ZnO薄膜. 通过差式扫描量热-热重分析(DSC-TGA)得出最佳的前热处理温度和后热处理温度分别为300和390 ℃. 通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的晶体取向和表面形貌进行了分析, 描述了ZnO薄膜在聚酰亚胺上的生长过程. 拉伸实验结果表明, ZnO薄膜与聚酰亚胺衬底有较强的附着力.     

高度取向ZnO单晶亚微米棒阵列的制备与表征

通过低温压热的方法,在经过预先处理长满晶核的SnO2导电玻璃基底上制备出具有高度取向的ZnO亚微米棒阵列.用扫描电子显微镜(SEM)、选区电子衍射(SAED)及X射线粉末衍射(XRD),对制备出的ZnO亚微米棒的结构和形貌进行了表征.SEM测试结果表明,ZnO亚微米棒是六方型的,近乎垂直地长在基底上,棒的直径为400～500 nm,长度约为2 μm. SAED和XRD结果表明,ZnO亚微米棒为单晶,属于六方晶系,并且沿[001]方向择优取向生长.