莫来石抗氧化外涂层的制备及抗氧化性能

以莫来石粉体(3Al2O3·2SiO2)为原料,采用水热电泳沉积法在C/C-SiC复合材料表面制备了莫来石外涂层。借助XRD和SEM等对涂层的晶相组成和显微结构进行了表征。研究了水热沉积电压对莫来石外涂层相组成、形貌及高温抗氧化性能的影响。结果表明:外涂层主要由莫来石晶相组成。当沉积电压控制在120~180 V范围内时,莫来石外涂层的致密程度、厚度及抗氧化性能随着沉积电压的升高而提高。当沉积电压达到210 V时,制备的外涂层出现疏松、裂纹等缺陷,抗氧化性能减弱。抗氧化测试表明与包埋法制备的SiC-C/C涂层试样相比,莫来石-SiC-C/C涂层试样的抗氧化性能明显提高。当沉积电压为180 V时,制备的复合涂层试样可在1500℃的空气气氛下有效保护C/C复合材料164 h,其失重仅为1.75%。     

水热温度对SiC-C/C复合材料表面水热电泳沉积MoSi2抗氧化涂层的影响

采用水热电泳沉积法和固相渗透法在C/C复合材料表面制备了MoSi2/SiC复合抗氧化涂层。分别采用X射线衍射、扫描电子显微镜和等温静态氧化实验对复合涂层的晶相组成、显微结构和抗氧化性能进行了表征。主要研究了水热电泳沉积温度对MoSi2外涂层显微结构及高温抗氧化性能的影响,重点分析了涂层试样在1500℃和1630℃下的静态氧化行为及失效机理。结果表明:外涂层主要由MoSi2和少量MoO3晶相组成。外涂层的致密程度、厚度及抗氧化性能随着水热温度的升高而提高。MoSi2/SiC复合涂层具有较好的抗氧化和抗热震能力,在1 500℃下有效保护基体320 h同时经历17次1 500℃与室温之间的热循环后,氧化失重率仅为1.07%;在1630℃下氧化88 h后失重率为2.17%。复合涂层在1 630℃下的氧化失效主要是由于经过长时间氧化后SiO2玻璃膜层不能及时有效填补涂层中的缺陷,涂层试样在热循环过程中产生了贯穿性的孔洞导致的。     

硫酸铜掺杂TiO2涂层对碳纤维抗氧化性能的影响

采用溶胶-浸渍法,以CuSO₄为烧结助剂在碳纤维表面制得TiO₂涂层。利用XRD、SEM和TEM分析了涂层相组成及形貌,通过静态等温氧化实验考察了涂层碳纤维抗氧化性能。结果表明：掺杂CuSO₄制备TiO₂涂层均匀完整致密,涂层相组成均为锐钛矿型TiO₂,且涂层厚度从45 nm提高至185 nm;与普通TiO₂涂层碳纤维相比,完全氧化温度从667 ℃上升到800 ℃,氧化活化能从118.390 kJ·mol^-1提高到152.562 kJ·mol^-1,CuSO₄的掺杂大大提高了TiO₂涂层碳纤维的抗氧化性能。     

硫酸铜掺杂TiO2涂层对碳纤维抗氧化性能的影响

采用溶胶-浸渍法,以CuSO₄为烧结助剂在碳纤维表面制得TiO₂涂层。利用XRD、SEM和TEM分析了涂层相组成及形貌,通过静态等温氧化实验考察了涂层碳纤维抗氧化性能。结果表明:掺杂CuSO₄制备TiO₂涂层均匀完整致密,涂层相组成均为锐钛矿型TiO₂,且涂层厚度从45nm提高至185nm;与普通TiO₂涂层碳纤维相比,完全氧化温度从667℃上升到800℃,氧化活化能从118.390kJ·mol^-1提高到152.562kJ·mol^-1,CuSO₄的掺杂大大提高了TiO₂涂层碳纤维的抗氧化性能。     

化学气相反应法制备不同碳基体表面SiC涂层组织结构分析

采用化学气相反应法, 以同种工艺分别在石墨和C/C复合材料表面制备了SiC涂层, 借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析等手段分析了涂层的微观结构, 研究了不同碳基体对SiC涂层结构和表面形貌的影响, 并初步对比考察了涂层的高温抗氧化性能. 结果表明: 制备的SiC涂层整体致密, 与基体结合良好, 但存在明显的结构差异. 石墨表面制得的SiC涂层呈梯度分布, 涂层主要由致密外层及过渡内层组成, 而C/C复合材料表面制得的SiC涂层仅由致密外层组成; 在1823 K的空气氧化氛围中, 与C/C复合材料SiC涂层试样相比, 石墨SiC涂层试样表现出更好的高温抗氧化性能, 经30 h氧化及7次循环热震实验后, 涂层试样的氧化失重率仅为0.182%.     

基于银纳米粒子/氧化石墨烯复合薄膜制备TNP电化学传感器

利用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO), 以葡萄糖为还原剂直接在GO表面沉积银纳米粒子(AgNPs)得到性能稳定的AgNPs/GO纳米复合材料;基于该纳米复合材料修饰电极构建了一种新型的2, 4, 6-三硝基苯酚(TNP)电化学传感器。采用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)和交流阻抗(EIS)等多种方法对纳米复合薄膜进行了表征;并研究了TNP在复合薄膜修饰电极上的电化学行为和动力学性质。结果表明, AgNPs/GO对TNP有较强的电催化活性, 在复合薄膜修饰电极出现一灵敏的氧化峰和3个还原峰;利用氧化峰可对TNP进行定量分析。同时整个电极过程明显不可逆, 电极反应受到吸附步骤控制;复合膜电极表面覆盖度为5.617×10^-8 mol·cm^-2, 在所研究电位下的速率常数为9.745×10^-5 cm·s^-1。在pH 6.8的磷酸缓冲液中, 当富集电位为-0.70 V, 富集时间为60 s;TNP氧化峰电流与其浓度在5.0×10^-9~1.0×10^-7 mol·L^-1范围内成良好线性关系, 相关系数为0.995 8, 检出限可达1.0×10^-9 mol·L^-1。所制备的电化学传感器稳定性和选择性较好;用于实际水样中TNP的现场快速检测, 加标回收率在 97.6%~103.9%之间。     

镍/生物质衍生氮掺杂多孔碳纳米复合材料的制备及对甲醇氧化反应的电催化

以Ni （Ac）₂·4H₂O和生物质材料丝瓜络为原料,通过先浸渍后热解的方法制备了低成本的镍纳米颗粒/丝瓜络衍生氮掺杂多孔碳纳米复合材料（Ni/T-dNPCN）。研究复合材料对甲醇的电催化性能,并讨论热解温度对复合材料结构和性能的影响。结果表明,Ni/T-dNPCN修饰玻碳电极（GCE）在碱性条件下对甲醇氧化反应（MOR）具有良好的电催化活性。其中,800℃煅烧得到的Ni/T-dNPCN₈₀₀/GCE对1 mol·L^-1甲醇具有最低的起始电位（0.344 V （vs Ag/AgCl））、最高的催化电流密度（质量活性：1 902 mA·mg_Ni^-1;比活性：1.61 mA·cm^-2）和最快的动力学反应过程（Tafel斜率：50.23 mV·dec^-1）,其催化活性约为商业化Pt/C/GCE的3.92倍。且计时电流测试表明,Ni/T-dNPCN₈₀₀/GCE具有良好的稳定性。     

硫/水热碳球复合材料的制备及对锂硫电池倍率性能的影响

在锂硫电池正极材料的研究中,碳材料可以有效改善电池倍率及循环性能.为了提高锂硫电池的高倍率放电性能,通过水热合成的方法,制备了由非均匀粒径碳球组成的碳材料.与硫热合成后,硫均匀分布在碳材料表面及周围,复合材料含硫量为52wt%.0.2C放电电流下,首次放电比容量为1174mAh·g^-1,100次循环后放电比容量为788mAh·g^-1.在4C的放电电流下,放电比容量稳定维持在600mAh·g^-1,循环过程中,库伦效率高于90%.该碳材料有良好的导电网络,且制备方便,成本低廉,对于穿梭效应和放电过程中的膨胀效应有一定的抑制作用,是一种优秀的正极材料.     

微波水热时间对C/C复合材料结构和抗氧化性能的影响

以磷酸、B4C和Al2O3为原料,采用一种新的微波水热法对C/C复合材料基体进行了抗氧化改性,重点研究了微波水热时间对改性试样物相组成、微观结构和抗氧化性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)及X射线光电子能谱(XPS)对改性后试样进行了表征。结果表明:改性后复合材料表面覆盖了一层由熔融态的HPO3、B2O3和结晶的Al(PO3)3、微量B4C粒子组成的涂层。经60~120 min的微波水热改性,复合材料的抗氧化性能随着微波水热处理时间的延长而改善,达到一定程度后,其变化不再明显。微波水热处理100 min后的试样抗氧化性能最佳,在600℃静态空气气氛下氧化16 h后,氧化失重仅为9.5×10-4 g.cm-2,氧化失重速率维持在4.46×10-5 g.cm-2.h-1的极低水平。     

锂硫电池正极用硫/介孔碳复合材料的制备及电化学性能

制备了以十二烷基硫酸钠(SDS)为模板的介孔碳,并将介孔碳和单质硫采用熔融渗透法复合制得硫/介孔碳复合材料。SEM、TEM和BET结果显示介孔碳成直径约为500 nm的大小均一的球体,存在孔径为2 nm的微孔;单质硫充分填充在介孔碳的微孔中。以硫/介孔碳复合物作为锂硫电池正极材料时显示出高的电化学性能。初始放电容量高达1519 mAh·g^-1,在200 mA·g^-1的电流密度下充放电200个循环后依然能保持在835 mAh·g^-1。硫/介孔碳复合材料的高倍率性能和优异的循环稳定性,源于介孔碳良好的导电性及其孔结构的固硫作用。     

造孔剂对电泳沉积制备多孔HA涂层及其生物活性的影响

采用水热法制得的羟基磷灰石(HA)纳米粉体,分别与造孔剂葡萄糖(Glu)、壳聚糖(CS)、炭粉(C)3种微粒(＜38.5 μm)配置成质量比1∶1的悬浮液,电泳沉积 烧结制备钛基多孔HA涂层,并对制得的3种多孔HA涂层在模拟体液浸泡前后的表面形貌、化学组成及物相变化进行表征。 结果表明,经700 ℃烧结处理后制得的3种多孔HA涂层在1.5倍人体模拟体液中浸泡5 d后,多孔HA涂层表面均被层状生长的碳磷灰石颗粒完全覆盖,颗粒直径在5~25 μm,说明这些多孔HA涂层均具有良好的生物活性。 其中以CS为造孔剂制得的多孔HA涂层结合强度最高,达19.5 MPa,有望开发成为新型的人骨植入生物陶瓷材料。     

ZrO2—SiO2负载Cu—Ni催化剂的CO2加氢反应性能

采用表面反应改性法,制备了ZrO2-SiO2（ZrSiO)表面复合物载体,用等体积浸渍法制备了ZrSiO担载的Cu-Ni双金属催化剂,借助BET、TPR、IR和微反等技术,研究了ZrSiO及其负载的Ni、Cu双金属催化剂的表面构造,化学吸附及催化CO2加氢的反应性能,结果表明,ZrSiO表面主要是价联型结构,ZrO2引入SiO2表面,可以有效地促进CuO和NiO的还原,在ZrSiO负载的Cu-Ni催化剂表面的Cu或Ni位,CO2发生化学 吸附形成线、剪式、卧式吸附态,在该催化剂上CO2的加氢反应产物主要是CH3OH3、CH4、CO和H2O生成CH3OH的选择性与催化剂组成及反应条件密切相关,在适当的条件,CH3OH的选择性大于90％。     

基于电泳沉积法碳纤维表面改性的研究进展及应用

近些年来,碳纤维(CF)由于具有优异的力学性能,被用作复合材料的增强体。但CF表面缺少极性基团,呈现化学惰性,使CF与树脂(EP)之间的界面粘结性能较差。为了改善该问题,需要对CF表面进行改性。氧化石墨烯(GO)和碳纳米管(CNT)具有大的比表面积,且表面含有大量的极性基团,将二者引入CF表面,可以有效改善CF与EP之间的界面问题。利用电泳沉积技术成功地制备了GO和CNT/EP复合材料,并显示出各种优异的界面性能。本文对国内外通过电泳沉积方法在CF表面沉积CNT和GO的改性以及电泳沉积GO和CNT的应用现状进行了综述和分析,并在此基础上,对电泳沉积碳纳米材料改性CF的研究趋势及前景进行展望。     

Synthesis of ZrSiO4 and Coesite in SiO2-ZrO2 System Under High Pressure

ZrSiO4 and coesite were obtained under high-pressure and high-temperature from the nano precursor of a-SiO2 and ZrO2. XRD and Raman measurements indicate that ZrSiO4 was formed at a temperature higher than 920 ℃ under a pressure of 3.6 GPa. As the pressure increased to 3.9 GPa, the ZrSiO4 formation temperature was reduced to 815 ℃. The formation temperature for coesite was 990 ℃ under 3.9 GPa. The lower formation temperature for ZrSiO4, as compared to that for coesite, provided an experimental evidence that the coesite in the Earth＇s surface usually occurs as inclusions in ZrSiO4.     

LiFePO4：水热合成及性能研究

LiFePO4是继尖晶石型LiMn2O4[1]之后的一种新型锂离子电池正极材料,其具有结构稳定,工作电位适中(3.45VvsLi/Li )、可逆容量高、无毒价廉等优点,被认为是极具发展潜力的锂离子电池正极材料[2]。有关LiFePO4的结构[3]和性能[4]研究引人关注。目前,LiFePO4主要是采用高温固相法[5]来合成,尽管简单方便,但由于该传统方法的局限性,很难得到纯度高、粒径小、电性能好的LiFePO4。因此人们尝试用微波加热[6]、溶胶-凝胶[7]、共沉淀[8]等制备方法,希望得到理想的LiFePO4材料,但是采用水热法制备LiFePO4鲜见报道。本文采用水热法制备了纯…     

模板-电泳沉积法制备TiO2纳米棒

室温(约25℃)下,将钛酸四丁酯水解制得TiO2溶胶,利用电泳沉积法在氧化铝模板中填充胶体,经450℃煅烧处理,制备了TiO2纳米棒.用透射电子显微镜和X射线衍射仪对样品进行了表征.结果表明,所得到的TiO2纳米棒表面光滑、致密,直径约180 nm,具有锐钛矿型结构.     

Preparation of nanocrystalline TiO2 thin film at low temperature and its application in dye-sensitized solar cell

The electrophoretic deposition combined with common pressure hydrothermal treatment was employed to prepare nanocrystalline TiO₂ thin film from suspension of tetra-n-butyl titanate and P25 at low temperature. The tetra-n-butyl titanate was hydrolyzed and crystallized into anatase to interconnect nanocrystalline TiO₂ particles and to stick them to a conductive substrate by common pressure hydrothermal treatment to improve the electron transport properties of the deposited thin film. A dye-sensitized solar cell based on TiO₂ thin film prepared by the low temperature method yielded the conversion efficiency of 6.12%. Due to the relative slower electron transport rate in the deposited film, its conversion efficiency was slightly lower than that of the cell with TiO₂ thin film prepared by the conventional high temperature sintering method. Since it is free of high temperature sintering step, this method can be used to prepare nanocrystalline TiO₂ thin film on plastic polymer conductive substrate for fabrication of flexible dye-sensitized solar cell.     

两步电泳沉积制备TiO2光阳极用于高效染料敏化太阳能电池

采用不同沉积电压制备TiO₂光阳极,研究电压对薄膜沉积速率、厚度和形貌的影响。通过台阶仪、光学照片、扫描电子显微镜(SEM)、电化学交流阻抗谱、开路电压衰减曲线对光阳极和电池进行系统表征,并测试了染料敏化太阳能电池器件的电流密度-电压(J-V)曲线,计算其光电转换效率。结果表明,提高沉积电压时,光阳极薄膜的沉积速率加快,膜厚也增加,但是电压过高时,薄膜会有裂缝和覆盖不全的问题,这会对电池的效率造成负面影响。综合考虑低沉积电压条件下薄膜均匀无裂缝和高沉积电压条件下沉积速率快的优点,采用先30 V电压、后60 V电压的电泳沉积方式来制备光阳极,结果呈现协同效果,既降低了制备时间又得到高质量的薄膜,在无其他修饰的情况下,电池的光电转换效率可以达到7.29%。