氧化锰纳米管及其超级铝热剂:制备及对环三亚甲基三硝胺热分解的影响

采用水热法制备了MnO2纳米管,以其与纳米铝粉为原料,采用超声分散复合的方法,制备了超级铝热剂Al/MnO2。利用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能量散射光谱仪(EDS)对产物的物相、组成、形貌和结构进行分析表征,并运用差示扫描量热法(DSC)研究了MnO2纳米管及其超级铝热剂对环三亚甲基三硝胺热分解特性的影响。结果表明,水热法制备的纳米MnO2呈管状均匀分布,球形纳米Al与管状纳米MnO2相互依附,分散较均匀;MnO2纳米管及其超级铝热剂的加入均改变了环三亚甲基三硝胺的热分解行为及分解历程,使原有占主导的液相分解变为二次的气相反应加剧,使环三亚甲基三硝胺主分解峰形发生了明显的改变。     

氧化锰纳米管及其超级铝热剂:制备及对环三亚甲基三硝胺热分解的影响

采用水热法制备了MnO₂纳米管,以其与纳米铝粉为原料,采用超声分散复合的方法,制备了超级铝热剂Al/MnO₂.利用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能量散射光谱仪(EDS)对产物的物相、组成、形貌和结构进行分析表征,并运用差示扫描量热法(DSC)研究了MnO₂纳米管及其超级铝热剂对环三亚甲基三硝胺热分解特性的影响.结果表明,水热法制备的纳米MnO₂呈管状均匀分布,球形纳米Al与管状纳米MnO₂相互依附,分散较均匀;MnO₂纳米管及其超级铝热剂的加入均改变了环三亚甲基三硝胺的热分解行为及分解历程,使原有占主导的液相分解变为二次的气相反应加剧,使环三亚甲基三硝胺主分解峰形发生了明显的改变.     

纳米Fe2O3/高氯酸铵复合粒子的制备及其热分解性能研究

用溶剂-非溶剂法制备了纳米Fe2O3／高氯酸铵(AP)复合粒子,并用TEM,SEM,XRD和ICP对其进行了表征．为了研究纳米复合粒子中纳米Fe2O3对AP热分解的催化性能,将相同比例的微米Fe2O3和纳米Fe2O3与AP分别简单混合后作对比,并用DTA对三种样品进行了热分析．结果表明,三种样品中的Fe2O3粒子都能催化AP的热分解;但纳米Fe2O3粒子的催化性能优于微米Fe2O3粒子,纳米Fe2O3／AP复合粒子中纳米Fe2O3对AP的催化性能优于纳米Fe2O3与AP简单混合物．与纳米Fe2O3与AP简单混合的样品相比,纳米复合粒子中的AP高温分解峰温降低20．1℃,低温分解峰几乎消失,表观分解热由850．2J／g提高到1080．8J／g．证明纳米Fe2O3与AP的复合处理能显著提高纳米Fe2O3对AP热分解的催化性能．并用不同样品中AP热分解的动力学参数对所得结果进行了理论分析．     

纳米Ag/CNTs复合材料的制备、表征及对环三亚甲基三硝胺热分解的影响

采用银镜法和水热法制备了两种纳米Ag/CNTs(碳纳米管)复合材料, 利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、粉末X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜及能量散射光谱仪(SEM-EDS)对复合物的物相、组成、形貌和结构进行分析表征, 并运用差示扫描量热法(DSC)研究了纳米Ag/CNTs 复合材料对环三亚甲基三硝胺(RDX)热分解特性的影响. 结果表明: 纳米Ag 以10-80 nm的不规则球形“粘附”于纳米CNTs 表面,分散较均匀, 水热法制得的复合物表面纳米Ag较大、且负载的Ag粒子较多; 纳米Ag/CNTs 复合材料的加入改变了RDX的热分解过程, 使原有占主导的液相分解变为二次的气相反应加剧, RDX主分解峰形发生了明显的改变; 纳米Ag/CNTs 复合材料对RDX热分解的催化主要表现为分解温度的降低.     

α-Fe_2O_3-TiO_2/SA复合半导体薄膜的制备及光催化性能的研究

应用sol gel法制备纳米α Fe2O3、TiO2及α Fe2O3 TiO2粉体,并以其作前驱体制得该纳米微粒与海藻酸钠的复合膜.由红外光谱(FT IR)、X 射线粉末衍射(XRD)、荧光光谱(PL)、透射电子显微镜(TEM)和循环伏安(I V)等物理化学方法表征、测定各复合薄膜的表面结构与催化活性.紫外 可见吸光光度法等研究结果表明,以杀菌紫外灯作光源,在纳米Fe2O3、TiO2及α Fe2O3 TiO2与海藻酸钠的复合膜悬浮液中,亚甲基蓝可被快速脱色降解,若于α Fe2O3中加入15%的TiO2,其α Fe2O3 TiO2复合晶体比单一的α Fe2O3或TiO2具有更高的光降解活性.     

尿素水解法制备球形磁性Al2O3复合材料

利用酸化法在磁性Fe3O4纳米粒子表面包覆SiO2膜,制备了Fe3O4/SiO2复合粒子。然后将该复合粒子超声分散在尿素和铝盐的混合溶液中,利用油中成型法制备出球形纳米磁性Al2O3复合材料,通过水热焙烧等工序处理得γ-Al2O3。实验中采用XRD、TEM、BET、AGM等方法对复合粒子的性能进行了表征,探讨了制备过程对产物晶型的影响、产物的孔结构变化和磁学性能。另外添加的SiO2膜阻止了磁性Fe3O4纳米粒子的进一步团聚,使得Fe3O4纳米粒子保持较小尺寸并均匀分散在产物中,复合材料表现出超顺磁性;同时SiO2膜防止了磁核部分与Al2O3包覆层在高温焙烧时发生反应;还起到加强粘结的作用,使得Al2O3在使用过程中不容易脱落。     

纳米Al2O3颗粒对纯Fe液诱导凝固过程的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)方法模拟了不同半径大小的纳米Al2O3颗粒夹杂在三个温度下(1750、1730和1710K)对纯Fe液的诱导凝固过程,并分析了作为诱导核心的纳米Al2O3颗粒的结构演变及其对Fe原子体系的凝固过程的影响.发现在诱导过程中,纳米Al2O3颗粒的内部保持较好的晶型结构,仅表面原子有结构变形;诱导凝固的Fe原子主要为面心立方(fcc)和密排六方(hcp)原子;纳米Al2O3颗粒的尺寸越大,发生诱导凝固的温度越高;诱导凝固得到的Fe晶体的晶格取向受纳米Al2O3颗粒在Fe液中的漂移程度影响.     

Y2O3纳米粒子/碳纳米管复合体的制备及其催化高氯酸铵热分解

采用化学液相沉淀法制备Y2O3纳米粒子/碳纳米管复合体(Y2O3/CNTC),利用扫描电镜(SEM)和X 射线光电子能谱(XPS)对其结构和成分进行了表征. 结果表明, Y2O3纳米粒子能负载在碳纳米管上,且负载效果较好. 采用差热分析研究了Y2O3/CNTC 对高氯酸铵热分解的催化性能, 结果表明, Y2O3 /CNTC 可显著降低高氯酸铵(AP)的高温分解峰温,表现出对AP 高温分解良好的催化性能. 相同量的Y2O3/CNTC 和纯Y2O3纳米粒子进行对比, Y2O3 /CNTC表现出更强的催化性能.当Y2O3/CNTC的质量分数为4%时,使AP的高温分解峰温提前131.14C[deg].     

Ce0.67Zr0.33O2对CH4燃烧催化剂Fe2O3/Al2O3的改性作用

固定n(Ce)/n(Zr)比为0.67/0.33, 用共沉淀法制得一系列CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体. 采用这些固溶体作载体, 以Fe2O3为活性组分, 用浸渍法制备了一系列催化剂. BET结果显示, 将适量Ce0.67Zr0.33O2引入到Al2O3载体中有助于催化剂保持较高的比表面积. TPR结果显示, 载体中引入适量的Ce0.67Zr0.33O2可以改善催化剂的氧化还原性能. XRD结果表明, Fe2O3在CeO2-ZrO2-Al2O3载体上呈现出良好的分散状况, 老化前后催化剂的晶相结构基本无明显变化. 特别是当载体中m(Ce0.67Zr0.33O2)∶m(Al2O3)的值为1∶2时, Fe2O3/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中显示出最佳的催化性能和抗高温老化性能.     

超级铝热剂的制备、表征及其燃烧催化作用

用纳米铝粉和纳米氧化铅、纳米氧化铜和纳米三氧化二铋为原料,采用超声分散复合的方法,制备了纳米超级铝热剂Al/PbO、Al/CuO和Al/Bi₂O₃。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)和红外光谱(IR)对原料和产物的物相、组成、形貌和结构进行分析表征;运用差示扫描量热仪(DSC)评估三种超级铝热剂与双基推进剂主要组分的相容性;研究了3种超级铝热剂对双基推进剂燃烧性能的影响。结果表明,Al/PbO、Al/CuO和Al/Bi₂O₃与推进剂主要组分硝化棉(NC)、硝化棉/硝化甘油(NC/NG)混合物和吉纳(DINA)的相容性均良好,而与黑索今(RDX)和1,3-二甲基-1,3-二苯基脲(C₂)相对较为敏感;含三种纳米超级铝热剂的双基推进剂表现出优异的燃烧性能。     

Al含量对Pt-SO2-4 /ZrO2-Al2O3固体超强酸催化

通过向SO^2-₄ /ZrO₂催化剂中同时引入适量的Pt和Al₂O₃, 制备出了具有较高催化性能和稳定性的Pt-SO^2-₄ /ZrO₂-Al₂O₃型固体超强酸催化剂. 以正戊烷异构化反应为探针, 考察了Al含量对催化剂性能的影响; 并采用X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、红外(IR)光谱、程序升温还原(TPR)、热重-差热分析(TG-DTA)和氨-程序升温脱附(NH₃-TPD)手段对催化剂进行了表征. 结果表明, Al能够提高ZrO₂的晶化温度, 抑制硫的分解, 增加催化剂的比表面积, 增强硫氧键的结合, 提高催化剂的还原性能, 增加催化剂的酸强度和酸总量. 当Al₂O₃含量(质量分数, w)为5.0%时, Pt-SO^2-₄ /ZrO₂-Al₂O₃固体超强酸催化剂的催化活性最好, 在100 h内异戊烷收率可稳定在52.0%以上, 选择性在98.2%以上.     

铜物种对Cu/Fe2O3水煤气变换反应催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了系列铜负载量不同的Cu/Fe₂O₃水煤气变换(WGS)催化剂,并考察了铜负载量对催化剂结构和水煤气变换反应性能的影响. 结果表明,Cu/Fe₂O₃催化剂呈现出良好的水煤气反应性能,当CuO质量分数为20%时,催化剂的WGS性能最优,250 ℃时CO转化率高达97.2%,同时热稳定性也最好. 运用X射线粉末衍射(XRD)、N₂物理吸脱附和H₂程序升温还原(H₂-TPR)等手段对Cu/Fe₂O₃催化剂的物相、织构特征及还原性能进行了表征,结果表明,CuFe₂O₄物种的存在极大地改善了催化剂的还原性能和WGS反应活性. 这是由于CuFe₂O₄特殊的尖晶石结构有利于Cu微晶的稳定;同时,CuFe₂O₄在低温下即被还原为单质铜,有利于促进催化剂体系中电子的转移. 此外,通过(NH₄)₂CO₃溶液处理,研究了独立相CuO对Cu/Fe₂O₃催化剂WGS反应性能的影响,结果发现,独立相CuO的存在,有利于H原子在各组分传递,从而促进催化剂的CuFe₂O₄的还原,改善Cu/Fe₂O₃催化剂的WGS反应性能.     

微波辅助溶剂热合成In-Si共改性TiO2的增强光催化性能

利用微波辅助溶剂热法合成了In-Si 共改性的TiO₂ 光催化剂. 粉末X 射线衍射（XRD）、激光拉曼（Raman）光谱、N₂吸脱附（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、光致发光（PL）光谱和紫外-可见漫反射光谱（UV-VisDRS）等实验表明,尽管掺杂和改性后TiO₂结晶度略有降低,但不影响光催化剂锐钛相的形成. Si 掺杂入TiO₂晶格使颗粒变小,比表面积变大. In 不能进入TiO₂晶格,在TiO₂表面形成了In₂O₃. 罗丹明B（RhB）降解实验显示,In-Si 共改性TiO₂表现出很高的紫外和可见光催化活性,Si：In：Ti 的摩尔比为0.03：0.02：1 的样品（IST-2）光催化活性最高,紫外光下3 min 即可将RhB降解完全,可见光下120 min RhB降解率为97%,这是由材料的高表面积,In₂O₃-TiO₂复合半导体之间高效电荷转移及染料敏化等共同作用所致. 对于苯酚,光催化降解则相对缓慢,700 min内尚不能降解完全.     

系列硅铝比纳米薄层ZSM-5分子筛的合成和表征

以自制不对称双子季铵盐表面活性剂为模板, 在水热合成体系中控制合成系列硅铝比纳米薄层ZSM-5分子筛.采用X射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附、X射线荧光光谱(XRF)、扫描电镜(SEM)和²⁷Al魔角旋转核磁共振(²⁷Al MAS-NMR)对合成的样品进行了表征. 详细研究了晶化温度、晶化时间、结构导向剂(SDA)用量、碱度等对合成的影响和纳米薄层ZSM-5分子筛的形成过程. 结果表明: 分子筛硅铝比越高, 结构导向剂用量越大, 所需的晶化时间越短; 晶化温度越高, 晶化时间越短; 且不同硅铝比纳米薄层ZSM-5分子筛的形貌规整度、比表面积和介孔/微孔孔容比例随着硅铝比而变化.     

含O2高温高压CO2环境中3Cr钢腐蚀产物膜特征

采用高温高压反应釜分别开展3Cr钢在CO2和O2共存、单独CO2和单独O2三种气体条件下的腐蚀实验,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线能谱(EDS)和电化学方法研究了3Cr钢在高温高压含有O2的CO2环境中的腐蚀产物膜特征.结果表明,在含有O2的CO2的条件下,3Cr钢表面腐蚀产物膜疏松多孔,主要成分为FeCO3、Fe3O4和Fe2O3,腐蚀产物中未见明显Cr元素富集,3Cr钢表现出点蚀的腐蚀形态.3Cr钢在高温高压含O2的CO2腐蚀条件下内外膜层电阻(Rf1、Rf2)和电荷传递电阻Rt均比仅含有CO2腐蚀环境的低,双电层电容(Cdl)和内外膜层电容(Cf1、Cf2)均比仅含有CO2腐蚀环境的高.含有O2的CO2条件下,其保护性显著低于单一CO2条件下形成的腐蚀产物膜.提出了在含O2的CO2气体条件下,3Cr钢表面存在由多种物质组成的腐蚀产物,这导致腐蚀产物疏松多孔,不会形成单一CO2条件下存在的显著提高腐蚀产物膜保护性的Cr(OH)3层,从而促进了3Cr钢的析氢腐蚀和酸性介质中的吸氧腐蚀的机理.     

MnO_2/NiCo_2O_4的静电自组装合成及其电化学性能

通过带负电荷的MnO2纳米片与带正电荷的Co-Ni层状双氢氧化物(LDHs)纳米片的静电自组装外加后续热处理合成了异质层状结构的MnO2/NiCo2O4复合物.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、拉曼光谱、原子吸收光谱(AAS)、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行了表征.用循环伏安(CV)、恒流充放电和电化学交流阻抗技术对其电化学性能进行了测试.研究结果表明,该方法制得的异质复合物具有多孔层状堆垛结构,这种特殊的结构不仅增大了电解液离子的接触面积,而且还为其嵌入-脱出提供了有效途径.该复合物在1 A·g-1电流密度时,-0.6-0.45 V电位窗口内的比电容达482 F·g-1,优于纯组分MnO2和NiCo2O4的电容性能.     

Ni/NiCo2O4电极的制备及其析氧反应性能

采用溶胶-凝胶法制备NiCo₂O₄尖晶石粉体, 然后以多孔Ni 为基体, 通过复合溶胶涂覆结合烧结制备Ni/NiCo₂O₄ 涂层电极. 运用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和X 射线衍射(XRD)表征粉体以及Ni/NiCo₂O₄涂层电极的组成和结构. 采用循环伏安(CV), 稳态极化(LSV), 电化学阻抗谱(EIS), 恒电位阶跃以及恒电位长时间电解研究涂层电极在5 mol·L^-1 KOH溶液中的电催化析氧反应(OER). 结果表明: Ni/NiCo₂O₄涂层电极与多孔Ni 电极对比, 具有低的析氧过电位、高的比表面积和高的稳定性能; 其中比表面积增大了28.69倍,表观活化能在不同过电位分别降低了166.78和162.15 kJ·mol^-1.     

三维有序大孔复合材料Bi2O3/TiO2制备与多模式下光催化降解结晶紫

以TiO2为基体,在聚苯乙烯(PS)胶球和EO20PO70EO20(P123)两种模板剂作用下通过溶胶-凝胶及煅烧后处理方法制备了三维有序大孔纳米复合材料Bi2O3/TiO2.经傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X-射线衍射(XRD)、等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)、X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附-脱附等物理测试手段对其组成、结构、形貌及表面物理化学性能进行了表征.结果表明,该复合材料晶型结构良好,孔结构排列整齐有序,孔壁呈介孔结构,属于三维有序大孔材料(3DOM).与TiO2相比,3DOM-Bi2O3/TiO2对光的吸收至少红移60 nm,且红移至可见区.在紫外光、可见光以及微波辅助等多模式光催化降解结晶紫的实验中,复合材料3DOM-Bi2O3/TiO2表现出良好的光催化活性,其活性明显高于P25、Bi2O3和Bi2O3/TiO2.同时,该复合材料针对不同类型的染料均表现出较好的紫外光降解效果,且3次循环实验后,依旧保持较高活性.     

新型半纤维素基磁性水凝胶的制备及性能

采用H₂O₂-Vc氧化还原体系引发半纤维素衍生物,以表面修饰的Fe₃O₄粒子作为磁性组分,利用接枝共聚方法制备了新型半纤维素基磁性水凝胶. 分别用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对水凝胶的结构及形貌进行了表征,利用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对水凝胶的晶型结构及磁性能进行了分析,发现Fe₃O₄粒子均匀分散在凝胶网络中,半纤维素基磁性水凝胶表现出良好的顺磁性. 考察了丙烯酸/半纤维素比例、Fe₃O₄粒子含量及交联剂用量对水凝胶溶胀性能的影响,并探讨了该水凝胶的溶胀机理,它在pH 8 缓冲溶液中的溶胀较好符合Fickian 和Schott 动力学模型. 通过SEM和溶胀性能分析表明,随着pH值的升高水凝胶的孔径增大,水凝胶的溶胀率逐渐增大. 制备的水凝胶被用于溶菌酶吸附研究,结果表明磁性凝胶的吸附量大于非磁性水凝胶,水凝胶的吸附行为符合Freundlich 和Temkin 等温模型.     

磁靶向纳米Fe3O4-TiO2复合物的制备及其对肝癌细胞的光催化杀伤效应

采用三种低温溶胶-凝胶法制备了具有不同Fe₃O₄掺杂量的磁靶向纳米Fe₃O₄-TiO₂复合物, 通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、紫外-可见(UV-Vis)光谱、荧光光谱(FS)及磁性能分析等表征方法筛选出包覆均匀、分散性好、磁性能优异及光催化活性较高的纳米Fe₃O₄-TiO₂复合物. 以四甲基偶氮唑蓝(MTT)法检测肝癌细胞(HepG2)的存活率, 考察纳米Fe₃O₄-TiO₂复合物在外磁场作用下对HepG2 细胞的光催化杀伤效应. 结果表明: 采用方法三制备的5%(质量分数)Fe₃O₄-TiO₂复合物具备核-壳结构, 在混悬液中分散性较好, 平均粒径约为50 nm, 具有较强的光催化活性和良好的磁响应性, 同时将纳米TiO₂的光响应范围拓宽至444 nm; 在外磁场作用下, 紫外光和可见光激发纳米Fe₃O₄-TiO₂复合物对HepG2细胞的杀伤效应差异不大, 且均强于纳米TiO₂; 其杀伤效应在0-1.0 T范围内随着外磁场强度的增大而增强.