锆钛酸钡钙压电陶瓷的晶粒尺寸效应研究进展

锆钛酸钡钙无铅压电陶瓷具有可与锆钛酸铅媲美的压电性能,受到国内外广泛关注.晶粒尺寸是影响锆钛酸钡钙陶瓷电性能的重要因素,其晶粒尺寸效应已成为研究的热点.为此,综述了粉体制备方法、烧结方法、烧结温度和保温时间对锆钛酸钡钙陶瓷的晶粒尺寸及其电性能的影响,并提出了研究中亟待解决的问题.     

多孔活性自燃金属的光谱辐射特性研究

多孔活性金属材料因为内部存在大量的孔隙，大大地增加了与空气的接触面积，使得其在空气中的燃烧较为猛烈，燃烧温度迅速上升。其燃烧过程属于固体燃烧的范畴，较为复杂。以镁为例，通过建立燃烧模型，来研究多孔活性金属的光谱辐射特性。首先，建立氧气总消耗量与活性金属剩余质量的关系，研究氧气在活性金属孔隙内的扩散浓度关系，通过求解活性金属热平衡方程得到活性金属燃烧过程中温度与时间的关系式，进而得到活性金属的峰值光谱辐射强度表达式；然后，将模型计算的仿真结果与红外热像仪测得的实验结果对比，结果表明，模型的计算结果与实验结果相一致，误差在了10%以内；最后，通过建立的燃烧模型来研究活性金属燃烧规律以及其光谱辐射特性，解决了高空、高速下的活性金属光谱辐射强度难以实验获得的问题，大大减小了实验成本与时间。分别对比不同时间活性金属箔片在1～3，3～5以及8～12 μm波段下的辐射强度，得出活性金属燃烧时的辐射强度主要集中在3～5 μm波段的结论。研究结果表明：自燃金属最大燃烧温度随高度的增加逐渐下降，随气流速度的增加先增加后减小，在速度为30 m·s-1时，温度达到最大；自燃金属的光谱辐射强度在2～6 μm波段达到最大。该模型也可以用来研究其他活性金属的燃烧特性。     

磁流体饱和多孔弹性介质的瞬态响应特性

基于Biot流体饱和多孔介质理论及磁流体动力学理论,考虑了强导电性磁流体产生的磁压力对固体骨架的影响;将反映电磁力的Maxwell应力张量应用到Biot模型中,建立了磁流体饱和多孔介质的基本方程,并研究了内含圆柱形空腔的半无限磁流体饱和多孔介质处于均匀磁场中且其空腔表面受到均布瞬态荷载作用时的响应;利用积分变换,得到固体骨架应力场、位移场及磁流体压力场随时间变化的规律。数值计算结果表明:外加磁场分别为0、10A/m、100A/m时,各场变量随时间变化的规律和分布规律不变,但外加磁场的增大会使场变量的峰值及达到峰值的时间有所增加,且对其稳定值的影响甚微;在给定时刻,外加磁场强度越大,场变量沿径向达到恒定值的位置越靠近空腔表面;另外,磁压力对固体骨架的耦合作用效应较为显著。     

硼、氮共掺杂多孔碳的制备及其超电容性能

分别以含氮菲咯啉、四硼酸钾和醋酸锌为碳源、活化剂和模板,制备了B、N共掺杂多孔碳(BN-PC),并探究模板质量对BN-PC结构和储电性能的影响。当醋酸锌质量为5g时,所得BN-PC₅中B、N杂原子含量分别为 20.21%、18.29%。电化学测试结果表明,以6 mol·L^-1 KOH为电解液,BN-PC₅电极展现出高的比电容(在0.05 A·g^-1电流密度下为255 F·g^-1)、优异的倍率性能(在20A·g^-1电流密度下为188F·g^-1)和卓越的循环稳定性(在5 A·g^-1的电流密度下循环10 000次比电容保持率为97%)。以3 mol·L^-1 ZnSO₄为电解液,在平均功率密度为56W·kg^-1时,BN-PC₅电容器的能量密度可达27Wh·kg^-1。     

二氧化钛含量对铈稳定立方氧化锆陶瓷的性能影响

本文用无压烧结法成功制备了高硬度的立方氧化锆陶瓷,研究了氧化锆陶瓷的物相,Vickers硬度,显微结构,相对密度等性能,主要分析了TiO2添加量对Zr0.8Ce0.2O2陶瓷硬度和相对密度的影响。结果表明:烧结助剂TiO2可以有效抑制陶瓷晶粒异常生长,加快气孔排除,促进氧化锆陶瓷烧结致密化,提高陶瓷硬度。最高维氏硬度为20.2 GPa,最高相对密度达到了99.8%。     

多孔碳负载镍纳米颗粒的制备及催化氨硼烷水解制氢

合成了蜂窝状的分级多孔碳,并以多孔碳为载体通过浸渍-化学还原法制备碳载镍(Ni/C)作为催化氨硼烷水解制氢的催化剂。采用XRD、BET、SEM、Raman、TEM等手段对样品进行了表征并研究了Ni/C室温催化性能。结果显示,多孔碳比表面积高达737 m²·g^-1,具有部分石墨化结构;负载的非晶态镍纳米颗粒平均粒径约为10 nm,均匀分布在碳基材。碳载镍对氨硼烷水解反应具有良好的催化活性,镍负载量为30wt%时催化性能最佳,298 K温度下放氢速率达到1 304.67 mL·min^-1·g^-1,活化能为29.1 kJ·mol^-1,并且具备一定的催化稳定性,表明Ni/C可作为一种廉价高效的催化剂应用于催化氨硼烷水解制氢。     

新型多孔氮化硼材料

多孔氮化硼材料是一种新型多孔非氧化物材料,具有高比表面积、可调孔径、良好的化学惰性和热稳定性等特点,在催化、储氢、气体吸附和分离等领域具有巨大的应用潜力,是材料领域研究热点之一。依孔径的不同,多孔氮化硼材料被分为微孔氮化硼、介孔氮化硼、大孔氮化硼和多级孔氮化硼。本文综述了微孔、介孔、大孔及多级孔等类型氮化硼材料的研究进展。重点介绍了不同类型氮化硼材料的制备和性能,并分析了各种制备方法的优缺点,最后探讨了多孔氮化硼材料的发展前景。     

多孔炭载聚钴酞菁修饰电极用于苯二酚的电催化及检测

以二氧化硅纳米球为模板,通过葡萄糖的水热聚合反应制备了具有三维结构的多孔炭(PC)。采用电化学聚合方法将单体钴酞菁聚合在多孔炭修饰的玻碳电极(PC/GC)表面,制备了多孔炭载聚钴酞菁的修饰电极(Co-TAPc/PC/GC)。通过循环伏安法(CV)研究了间苯二酚、邻苯二酚和对苯二酚在此修饰电极的电化学响应。结果表明,相对于裸玻碳电极、多孔炭或聚钴酞菁单独修饰的电极,该修饰电极对3种同分异构体的酚类物质均有更好的电催化活性。利用计时安培技术,该修饰电极对间苯二酚、邻苯二酚及对苯二酚分别在5.0×10-6～5.0×10-4 mol/L,6.0×10-6～2.5×10-4 mol/L和2.0×10-6～8.0×10-4 mol/L范围内具有较好的线性响应。此修饰电极具有制备简单、响应灵敏、稳定性好等优点。     

SiO2/TiO2-xCx/C的制备、表征及其吸附和可见光催化性能

以SiO2为成核中心,钛酸四丁酯为钛源,分别以多羟基化合物乙二醇、丙三醇、葡萄糖和聚乙烯醇为联接剂,采用水解沉淀法制备了碳掺杂和包覆的多孔SiO2/TiO2-xCx/C可见光响应型光催化剂。采用X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换-红外光谱(FTIR)、比表面积(BET)和紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱对样品进行表征。对不同结构样品的形成机理进行了分析。以次甲基蓝(MB)溶液为模拟废水,对样品的吸附性能和可见光催化性能进行了评价。结果表明,多羟基化合物对材料的结构和性能有重要影响。碳的掺杂和包覆使材料的吸收光谱包含了整个可见光区,而多孔结构使材料的吸附性能得到提高。以聚乙烯醇为原料所得样品吸附性能最好,30 min内吸附率达到70%;而以丙三醇为原料所得样品具有最好的可见光催化性能,40 min内次甲基蓝的降解率达到95%。     

Ho3+/Yb3+共掺ZnO-Al2O3-GeO2-SiO2玻璃陶瓷的制备和上转换发光性质

综合ZnO-Al₂O₃-SiO₂系和锗酸盐玻璃陶瓷的优点,采用熔融-晶化法首次制备了Ho³⁺/Yb³⁺共掺以ZnAl₂O₄为主晶相的ZnO-Al₂O₃-GeO₂-SiO₂系玻璃陶瓷。因[GeO₄]四面体和[SiO₄]四面体都是玻璃网络形成体,讨论了GeO₂取代SiO₂对玻璃陶瓷样品硬度及发光性能的影响,最终确定GeO₂的取代量为10.55%（w/w）时,玻璃陶瓷综合性能最佳。在980 nm泵浦光的激发下,发现强的绿色（546 nm）和弱的红色（650 nm）上转换发光,并研究了不同Ho³⁺/Yb³⁺掺杂比对样品上转换发光的影响,最终结果表明当Ho³⁺/Yb³⁺掺杂比为1：11（n/n）时样品荧光强度最强,在绿色上转换发光材料方面具有潜在的应用。