低温溶胶-凝胶法制备高致密度碳化硅陶瓷工艺研究

以柠檬酸为螯合剂,用溶胶-凝胶法制备碳化硅陶瓷烧结前驱粉体,在烧结助剂含量6%、铝钇摩尔比5/3、1850℃低烧结温度烧结1h条件下,获得了体密度为3.219g/cm3、相对密度为98.3%的高致密烧结体,采用IR、XRD、TG/DTA、SEM/EDS等手段对前驱粉体及烧结体进行了表征,讨论了烧结助剂含量、烧结温度等对碳化硅陶瓷烧结体的收缩率、体密度、失重率等特性的影响。     

氮化硅陶瓷烧结微结构演化的同步辐射CT实时研究

利用同步辐射CT (SR-CT)技术, 在氮化硅陶瓷样品烧结过程中对其进行实时投影成像, 并应用滤波反投影算法和数字图像处理技术, 得到了样品在整个烧结过程中内部微结构演化的二维和三维重建图像, 实现了对陶瓷固相烧结过程实时、无损的观测. 通过重建图像清晰观测到了陶瓷样品在烧结三个阶段中颗粒接触、烧结颈形成、晶粒和气孔长大、气孔球化并收缩等烧结现象; 统计了样品在不同烧结时刻的孔隙率, 得到了孔隙率随烧结时间对数的变化曲线, 并根据曲线分析了样品在不同烧结时刻致密化速率的变化, 得到了烧结中期孔隙率和时间对数的线性关系. 实验的结果和现有烧结理论相吻合, 并为进一步完善烧结理论提供了有效的实验数据.     

添加稀土和重金属氧化物玻璃陶瓷的制备和烧结及性能研究

通过分别添加稀土氧化物和重金属氧化物作为烧结助剂 ,采用电子陶瓷工艺制备了具有非化学计量组成的堇青石基玻璃陶瓷。为了评价玻璃粉末的烧结特性 ,对烧结热处理后试样的密度和显气孔率进行了测定。结果表明 ,两种烧结助剂能促进玻璃的烧结致密化和降低 μ 堇青石向α 堇青石转变的温度并影响玻璃陶瓷的介电性能。玻璃陶瓷的完全致密化温度可以低到 90 0℃。该材料具有低的介电常数 (≈ 5 )和低的介质损耗因子 (≤ 0 2 % )以及合适的热膨胀系数 ((2 80～ 3 5 2 )× 10 - 6 ℃ - 1) ,能够在低于 95 0℃与高导电率的金属如金、铜和银 /钯共烧 ,是一种潜在的低温共烧陶瓷基板材料。     

锂浆料电池基础科学问题研究

锂浆料电池是一种低成本、长寿命、高安全性和易回收的容量型电化学储能技术。与传统锂电池的固定粘接电极不同,锂浆料电池的储锂活性颗粒分布在浆料态的三维导电网络中,具有厚电极和可维护再生的特征。目前制约锂浆料电池应用的关键科学问题主要包括:解析不同浆料电极厚度和配比下电子-离子的混合导电机制,获得低内阻、高能量密度和功率密度的电极浆料;解析活性材料表面及浆料-集流体界面的电化学反应机制与微观结构演化规律,降低界面内阻,稳定界面特性,减少极化和容量损失;解析电池性能衰减及失效机制,优化电池在线维护与回收再生方法等。本文将从锂浆料电池的工作原理与特点、浆料电极的关键材料与混合导电机制、浆料-集流体界面与厚电极设计以及电极浆料的维护再生等方面对锂浆料电池基础关键科学问题的研究进展进行介绍。     

钇铝石榴石(YAG)透明陶瓷的研究进展EI北大核心CSCD

钇铝石榴石(Y_(3)Al_(5)O_(12))透明陶瓷具有机械强度高、物化性质稳定,特别是覆盖紫外、可见及红外光透过等优异性能,在固体激光器、导弹穹顶、红外窗口及透明装甲领域有着广泛的应用。本文系统总结了YAG透明陶瓷的制备工艺,包括粉体合成、坯体成型、陶瓷烧结及烧结助剂的选用,对比了不同工艺路线制备YAG透明陶瓷的性能、规格、成本等;就不同稀土离子掺杂对YAG基透明陶瓷性能的影响规律进行了全面阐述;最后通过对现有问题的总结,展望了钇铝石榴石(YAG)透明陶瓷未来的发展趋势。     

纳米氮化镁的合成

在制备高硬度、高热导、耐磨、耐腐蚀、耐高温的新兴陶瓷材料氧化硼、氮化硅的固相反应中，氮化镁是不可缺少的烧结助剂［‘，’j．同时，氮化镁还可用于制备发泡合金和回收核废料等领域．目前氮化镁的制备方法有：镁粉直接与氮气反应法［‘，‘1、镁在氮等离子流中与氮反应法＊‘、在氮气气氛下镁线圈爆炸法‘’‘和低压化学气相沉积法［’j．在上述方法中，有些方法需要复杂和昂贵的设备．有些方法得到氮化镁的产率较低．镁粉直接与氮气反应是具有工业生产价值的方法一然而，这种方法需要SOO”C到gOO”C的高温．我们曾经报道过利用温和…     

原位合成AlN及添加钇的复合AlN粉体

以Al-Mg和Al-Mg-Y合金为原料，通入高纯度的氮气，利用原位合成法制备了AlN粉体及含烧结助剂的复合AlN粉体。合成氮化产物的组织排列疏松，有利于粉化。粉化后的AlN粉体纯度较高，含氧量为1.23%，平均粒径为6.78μm，物相为单相AlN；复合AlN粉体物相组成为AlN主相与稀土钇的氧化物烧结助剂Y2O3相。粒径分布曲线呈双峰现象，从提高粉体的充填系数角度考虑，具有这种粒径分布的粉体有利于烧结致密化。     

碳氧定向反应Fe／C系催化剂中助剂的作用

本文采用微反－色谱，穆斯堡尔谱及ＸＰＳ等分析手段，研究了碳氧定向反应生成ＣＯ的Ｆｅ／Ｃ系催化剂中助剂Ｋ，Ｃｒ的作用。结果表明，助剂能大大提高定向氧化反应活性，并能稳定主活性组分的价态和提高其分散度。复合催化剂Ｆｅ－Ｋ－Ｃｒ／Ｃ无论在催化活性，稳定性及抗烧结性能方面都优于单组分催化剂。     

ZnO对Ag/SiO2催化剂银的分散作用及对吲哚合成稳定性的影响

将ZnO助剂加到由苯胺和乙二醇一步合成吲哚的Ag/SiO2催化剂中,发现ZnO助剂能大大提高催化剂的稳定性.XRD和TEM表征首次得到:ZnO是结构型助剂,它能使银很好地分散在SiO2表面上,并可有效地抑制反应过程中银粒子的烧结.     

高固相含量羟基磷灰石浆料的制备及凝胶浇注成型

为提高羟基磷灰石(HAP)浆料在水分散体系中的稳定性, 获得良好的固化性能, 采用二甲基丙烯酰胺(DMAA)作为单体, N,N’-亚甲基双丙稀酰胺(MBAM)作为交联剂, 偶氮二咪唑啉丙烷(AZIP)为引发剂, 研究了不同分散剂含量和不同固相含量HAP浆料的流变性. 使用自制的亚微米级粉体原料, 制备了固相含量高达55%(体积分数)的稳定浆料, 并成功实现了浇注成型. 获得相对密度高达57.5%的素坯, 其抗压强度、抗弯强度最高值分别达到(37.0±6.5)和(13.8±1.0) MPa. 经1250 ℃无压烧结2 h, HAP陶瓷具有优良的烧结性能, 相对密度为98.7%, 抗弯强度和弹性模量分别达到了(85.3±9.9) MPa 和(133.0±10.2) GPa.     

Study of Surface Modification of Nanosize Si3N4 with Macromolecular Coupling Agent LMPB-g-GMA in Different Solvents

A new macromolecular coupling agent, low-molecular-weight polybutadiene liquid rubber (LMPB)-glycidyl methacrylate (GMA), was synthesized using solution polymerization initiated by benzoyl peroxide (BPO). The molecular structure was confirmed by FTIR and NMR. This macromolecular LMPB-GMA was used for surface modification of silicon nitride (Si₃N₄) nanopowder in n-heptane, chloroform, ethyl acetate, and DMF, respectively. LMPB-GMA and modified nano-Si₃N₄ were systematically investigated by FTIR, NMR, TGA, and TEM. The results showed that LMPB-GMA bonded and formed an organic coating layer onto the surface of nanosized Si₃N₄ particles. The polarity of the solvents plays an important role in this process. Strong or weak polar both affect the results. The dosage loading of LMPB-GMA is 12 wt% of nanosized Si₃N₄. Nanosized Si₃N₄ modified in ethyl acetate has better dispersibility and stability than that modified in n-heptane or DMF. TEM pictures also reveal that modified nano-Si₃N₄ possesses good dispersibility.     

纳米TiO2有机表面改性的研究

利用硅烷偶联剂(KH-550)对表面包覆氧化硅的金红石相纳米TiO₂进行了有机表面改性。采用红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)、热分析(TG-DTA)、BET、透射电镜(TEM)、润湿性和分散性实验等对表面改性前后的纳米TiO₂进行了表征。红外光谱和X射线光电子能谱表明，KH-550以化学键合的方式结合在纳米TiO₂的表面，并形成了有机包覆层。经测量，纳米TiO₂表面的KH-550的质量分数约为2.0%。讨论了产生KH-550理论包覆量与实际包覆量差异的原因。TEM、TG和BET得出的结果显示，在纳米TiO₂有机表面改性过程中存在明显的团聚现象，改进分散纳米TiO₂的方法是提高有机改性效果的关键。润湿性实验和分散性实验表明，经KH-550表面改性的纳米TiO₂同时具有亲水性和亲油性。     

一锅法制备Co3O4/g-C3N4复合光催化剂及其光催化性能

以三聚氰胺和六水合氯化钴为原料,一锅法制备Co_3O_4负载的多孔石墨相氮化碳(Co_3O_4/g-C_3N_4)复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光光谱(PL)等手段对其结构和光学特性进行表征。以盐酸四环素(TC)为目标污染物,评价了不同负载量Co_3O_4/g-C_3N_4复合光催化剂的可见光催化性能。结果表明,所制备的Co_3O_4/g-C_3N_4复合光催化剂为多孔结构,其比表面积较大,并在可见光区域具有显著的吸收。利用原位生成的Co_3O_4纳米粒子在氮化碳表面形成异质结构,可有效转移光生载流子,降低光生电子-空穴的再结合率,从而提高光催化活性。并且存在最佳Co_3O_4复合量,当六水合氯化钴加入量为三聚氰胺的8%(w/w)时,所制备的复合光催化剂CoCN-8具有最佳的光催化性能。在可见光的照射下,60 min内可降解85%的TC,而同样条件下,纯g-C_3N_4仅降解23%的TC。     

Low Temperature Synthesis of Nano-Sized Lithium Manganese Oxide Powder by the Sol-Gel Process Using PVA

Lithium manganese oxide (LiMn₂O₄) powder with spinel structure has been synthesized by a sol-gel method using an aqueous solution of metal nitrates containing polyvinyl alcohol (PVA). The role of PVA and the calcination conditions for the formation of LiMn₂O₄ have been studied. Homogeneity and reactivity of the precursor powder are enhanced with an increase in the amount of PVA in the starting solution. When the amount of PVA is low, an impurity phase-Mn₂O₃ is formed at low temperature. On the other hand, when the vinyl alcohol monomer unit of PVA to metal ion ratio is 2 : 1 in the starting solution, only spinel phase is formed at 180°C and organic-free LiMn₂O₄ powder is obtained at as low as 400°C. Nanosized LiMn₂O₄ particles with a narrow size distribution have been successfully prepared by this technique. This method with proper amount of PVA results in much lower calcination temperature and shorter calcination time for producing the single spinel phase in comparison with the conventional solid state reaction and other solution techniques.     

类石墨相氮化碳改性研究进展

类石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种不含金属的半导体材料,它具有制备方法简单、合成原材料价格低廉、含量丰富,具有很好的物理化学性质及热稳定性等优点,并且其较窄的禁带宽度满足可以直接吸收一部分可见光的要求,这些特有的优势使其一度成为人们研究和关注的焦点.然而,它的比表面积小、光生电子和空穴复合率高以及可见光利用率不足等弊...     

溶液法剥离的氮化碳在各种衬底上分散的AFM研究

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)因为其特殊的层状结构及电子性质在催化和光催化领域里受到广泛关注和研究。本文以异丙醇及异丙醇-水混合溶液为介质对g-C_3N_4粉末进行超声液相剥离,并利用原子力显微镜详细表征了剥离后的溶液分散至云母、高定向热解石墨(HOPG)、Au(111)等不同衬底表面的结果。发现溶液经10h超声后,g-C_3N_4被剥离成尺寸约100nm左右的扁平颗粒,但无法形成完美的超薄层结构。这可能是由于经热聚合法合成的g-C_3N_4本身晶化程度较低所致。     

石墨相氮化碳/二氧化锡复合材料的制备及光催化性能

采用热聚合法和水热法相结合的方法制备了g-C_3N_4/SnO_2复合光催化剂。利用XRD、SEM、TEM、FT-IR和UV-Vis DRS等多种测试手段对所得样品的物相结构、微观形貌和吸光特性等进行了表征。结果表明,异质结构复合光催化剂的最大光吸收边位置相对纯相SnO_2发生了明显的红移,并且SnO_2颗粒均匀分布于g-C_3N_4表面,其中最优组分(50%-g-C_3N_4/SnO_2)光催化降解染料罗丹明B(RhB)的效率达到了纯相g-C_3N_4的3.78倍。     

硝酸活化三聚氰胺前驱体对g-C3N4结构和可见光催化性能的影响

为缩短e-和h+的迁移途径而改善g-C3N4易发生光生载流子复合的缺陷,采用不同物质的量浓度的HNO3活化三聚氰胺前驱体,通过形成质子化氨基基团,制备了一系列x-HNO3-g-C3N4(x=1,2,3,4,5 mol·L^-1)光催化剂。采用N2物理吸附-脱附、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、荧光光谱(PL)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、瞬态光电流响应谱(TCS)和电化学阻抗图谱(EIS)等测试手段对上述光催化剂进行了表征分析,以考察催化剂的结构与其光催化性能之间的影响作用规律。以罗丹明B(RhB)为模拟染料污染物,分别以x-HNO3-g-C3N4和直接煅烧三聚氰胺得到的g-C3N4为光催化剂,进行了可见光催化降解活性差异性能测试研究。由实验结果可知:3 mol·L^-1-HNO3-g-C3N4的光催化活性最高,相较于直接煅烧三聚氰胺得到的g-C3N4,在60 min内,其可将RhB的降解率从38%提高到99%。将3 mol·L^-1-HNO3-g-C3N4催化剂循环使用4次后,催化效果仍为99%。这是因为三聚氰胺前驱体经HNO3活化后,可使经热聚合制备而成的g-C3N4产品具有较高的聚合度,从而得到具有大比表面积的多层g-C3N4;此外,PL结果证明其荧光强度明显降低,而使载流子寿命获得了显著提高;EIS结果表明其载流子传输能力有了明显的增强,从而提高了g-C3N4的光催化活性。     

C/g-C3N4/MoS2复合材料的制备及光催化性能

首先以尿素和葡萄糖为前驱体,通过热缩合方法制备了C/g-C₃N₄,然后利用溶剂热法合成C/g-C₃N₄/MoS₂三元复合材料。通过不同的手段对其进行了表征,结果表明,与C/g-C₃N₄相比,该三元复合材料不仅具有更强的光吸收性能和更大的表面积,而且更有利于电子的转移。同时对其可见光催化降解甲基橙性能进行研究,结果发现,C/g-C₃N₄/MoS₂-2.0%复合材料(含有质量分数为2.0%的MoS₂)表现出最高的反应速率常数(0.0086 min^-1),分别为g-C₃N₄/MoS₂-2.0%(0.0015 min^-1)和C/g-C₃N₄(0.0036min^-1)的5.7倍和2.3倍。     

MoO3-C3N4复合光催化剂的可见光下高效催化降解甲基橙

以钼酸铵和C₃N₄为前驱体,利用浸渍法成功制备了高性能MoO₃-C₃N₄复合光催化剂,利用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外（FT-IR）、高分辨电镜（HRTEM）及N₂吸附-脱附曲线等测试手段对所得MoO₃-C₃N₄光催化剂进行了结构和形貌表征。以可见光下光催化降解甲基橙反应表征MoO₃-C₃N₄的光催化活性。实验结果表明,MoO₃-C₃N₄光催化剂具有非常好的光催化降解性能,且MoO₃含量对反应活性产生显著影响。当MoO₃含量为1.6%（w/w）时光催化活性最好,其速率常数达到C₃N₄的50倍。通过研究发现该复合催化剂的高活性来自于其Z型光生载流子传输过程,抑制了光生电子空穴对的复合并延长了引入MoO₃产生的载流子的寿命。