不同碳材料对铜基复合材料组织和性能影响研究

本研究以石墨片、碳纳米管、石墨烯和氧化石墨烯为增强碳材料,采用复压复烧法制备了质量分数为0.5%的不同碳材料/铜复合材料,并分析了各复合材料的显微组织、相对密度、显微硬度与拉伸性能。微观组织观察表明,石墨片、碳纳米管和石墨烯在复合材料中均存在团聚,而氧化石墨烯的分散性较好。纯铜及不同碳材料/铜复合材料的相对密度较高,其值均在96.74%以上。不同碳材料/铜复合材料的显微硬度均高于纯铜,除石墨/铜外,其余碳材料/铜复合材料的抗拉强度均大于纯铜,主要强化机制为细晶强化和位错强化。然而由于碳-铜的结合力较弱,所有碳材料/铜复合材料的断后伸长率均小于纯铜。综合比较发现,以氧化石墨烯为增强材料制备的还原氧化石墨烯/铜复合材料的性能最佳,其相对密度、显微硬度、抗拉强度均为最大,分别为99.04%、71.2 HV、229.22 MPa,断后伸长率达到了66.8%。     

非晶态NiB合金催化剂的改性研究

本文采用自制连续微反装置，以气相乙炔加氢为探针反应，考察了以化学还原法制备的非晶态NiB、NiBSm合金催化剂和以化学还原与浸渍法相结合制备的负载型催化剂NiB/Al2O3的加氢活性及稳定性。用XRD和ICP鉴定结构与分析组成，用DSC和TC测定催化剂的热稳定性和抗积炭能力，用TPR、TPD表征催化剂的表面性质。结果表明，经改性后的非晶态NiB合金催化剂的活性和热稳定性增强。     

不同形貌CeO_2的制备及其在污水催化臭氧化处理中的性能

采用水热合成法,以Ce(NO3)3·6H2O为铈源,分别制备了CeO2纳米片、纳米棒和纳米管等3种不同形貌的催化剂,并对其进行了化学结构和表面性能的表征;将这些催化剂用于催化臭氧化降解废水时发现催化剂的表面形态及反应体系的控制条件对催化效率具有显著的影响,其中CeO2纳米管表现出最优良的催化活性。在CeO2纳米管用量为0.5 g,臭氧投加量为15 mg/min时催化臭氧化反应2 h后,对体积为1 L、初始TOC浓度为100 mg/L的柠檬黄溶液中的有机物矿化率高达97%,因此,纳米CeO2作为催化臭氧化技术中新型催化剂具有很大的发展前景。     

Fe3+/SO2-4/TiO2光催化氧化苯酚研究

采用溶胶-凝胶法制备Fe3+/SO2-4/TiO2光催化剂,以紫外光为光源,研究不同实验条件下对苯酚的光催化氧化.结果表明催化剂投加量以2～3 g/L为最佳范围;pH=6.7～9.0时苯酚去除率较高;溶液初始浓度越高,CODcr去除率越低;H2O2质量浓度为90 mg/L时,光催化效果达到最佳;Cr6+浓度为8 μg/mL时CODcr去除率达到最大,Cr6+的还原率达90%以上;Hg2+对CODcr去除率没有较大的影响,Hg2+的还原率99.5%.     

改性聚氨酯乳液及其耐介质、防腐行为研究

采用环氧树脂对水性聚氨酯接枝,再通过γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)与石墨烯表面含氧基团反应,得到硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯,最后使两者复配得到稳定性良好、耐蚀性能优异的氧化石墨烯/环氧改性水性聚氨酯(GO/EPWPU)乳液。研究分析了不同环氧树脂含量对水性聚氨酯涂膜物理性能和耐介质性能的影响,通过电化学方法研究了涂层的耐蚀性能和防腐蚀行为。结果表明:环氧树脂用量为7%时,涂层力学性能、耐介质性能优异;与原始样品对比发现,添加改性石墨烯明显提升了涂层的耐蚀性能,此外,当改性石墨烯用量为1‰时,涂层耐蚀性能最好,通过观察涂层浸泡腐蚀过程,进一步分析了不同石墨烯用量的环氧改性水性聚氨酯涂层的防腐蚀行为。     

石墨烯对电极的制备及其性能分析

石墨烯因具有卓越的导电性、快速的电荷迁移率、高的比表面积及良好的化学和热稳定性,石墨烯对电极应用于太阳能电池具有极高的研究价值。实验采用机械剥离法制备石墨烯,使用低温旋涂法将石墨烯溶液旋涂于FTO导电玻璃,制备出石墨烯对电极并应用于QDSCs。本研究主要对不同旋涂时间得到的不同厚层石墨烯对电极性能进行分析。随着旋涂时间的增加,石墨烯对电极交换电流密度值先增加后减小,短路电流密度Jsc以及电池效率也出现相应的先增后减变化趋势。实验证明旋涂时间为30 s时,石墨烯对电极J0达到最大,石墨烯对电极展现出了对电子空穴对较好的电活性,拟合数据显示石墨烯对电极Rct为2.049Ω·cm~2,短路电流密度Jsc增加到5.21 mA·cm~(-2),电池效率增加到1.87%达到最大。石墨烯对电极电镜测试显示旋涂时间为30 s对应石墨烯膜层厚度为2μm,石墨烯对电极性能最佳。     

低温合成Ag/TiO_2纳米复合材料及光催化性能的研究

丹宁酸为保护剂,氧化还原法制得纳米银溶胶,以钛酸四丁酯、自制纳米银溶胶为原料,采用溶胶-凝胶法,在70℃下制备了Ag/TiO2纳米复合材料,经过XRD和TEM确证了材料中含有锐钛矿TiO2,经XPS确证有单质银粒子的存在。以甲基橙溶液为模拟污染物,研究了银掺入量、Ag/TiO2的用量、甲基橙的初始浓度对Ag/TiO2纳米复合材料光催化活性的影响。结果表明:随着银掺入量的增加,Ag/TiO2纳米复合材料光催化活性先增加后减小。当纳米银质量分数为18%时,Ag/TiO2复合材料具有较好的光催化活性;Ag/TiO2复合材料光催化活性随着Ag/TiO2复合材料的用量的增加先增加后减少。当Ag/TiO2用量体积分数为10%时,Ag/TiO2具有较好的光催化活性;在紫外-可见分光光度计能测量的浓度范围内随着甲基橙初始浓度的增加,Ag/TiO2复合材料光催化活性一直呈增加趋势。     

Li2Ru0.6Mn0.4O3/氧化石墨烯复合材料的制备 及电化学性能

采用氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)与固相法制备的Li_2Ru_(0.6)Mn_(0.4)O_3复合得到Li_2Ru_(0.6)Mn_(0.4)O_3/GO复合电极材料,并利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)和能谱仪(Energy dispersive spectrometer,EDS)分别对其晶体结构、形貌进行了表征。氧化石墨烯不仅可以改善Li_2Ru_(0.6)Mn_(0.4)O_3的导电性,而且可减小其在电解液中因溶解而发生的副反应。电化学测试表明:复合后电极材料的循环性能和倍率性能得到了明显的改善,200圈以后容量依然为初始容量的87.5%;5C大倍率的充放电后,电流密度回到0.1C时,容量保持在初始容量的95%以上。     

Fe^3＋／SO4^2-／TiO2光催化氧化苯酚研究

采用溶胶-凝胶法制备Fe^3＋／SO4^2-／TiO2光催化剂，以紫外光为光源，研究不同实验条件下对苯酚的光催化氧化。结果表明：催化剂投加量以2-3g／L为最佳范围；pH=6．7—9．0时苯酚去除率较高；溶液初始浓度越高。C0Dcr去除率越低；H2O2质量浓度为90mg/L时，光催化效果达到最佳；Cr^6＋浓度为8μg/mL时CODcr，去除率达到最大，Cr^6＋的还原率达90％以上；Hg^2＋对CDDcr去除率没有较大的影响，Hg^2＋的还原率99．5％。     

有机缓蚀剂对阳极箔直流扩面增容的影响

通过电化学测试技术和失重法,研究了扩孔腐蚀过程中有机添加剂聚乙二醇（分子量为400）和乙二醇对铝箔比电容 以及失重的影响,并在确定添加剂最佳用量的前提下,分析了温度对铝箔腐蚀的影响。研究表明,聚乙二醇和乙二醇最佳添加量分别为0.4,0.8 g/L,铝箔比电容分别对应为372,334 μF/cm2。经进一步优化发现,在聚乙二醇、乙二醇最佳添加量前提下,25 ℃时聚乙二醇与乙二醇扩容效果均达到最优,比电容分别达到449,489 μF/cm2。     

染料敏化太阳能电池用聚偏氟乙烯/丙烯酸酯互穿网络基凝胶聚合物电解质的制备与性能表征

采用聚偏氟乙烯和丙烯酸酯制备了一种具有互穿聚合物网络结构的凝胶聚合物电解质,并将其应用于染料敏化太阳能电池. 通过FTIR,SEM以及电化学分析等对具有多孔结构的聚合物电解质进行了表征,考察了不同交联单体及不同聚偏氟乙烯/丙烯酸酯质量比对准固态聚合物电解质性能的影响.结果表明,选择合适的交联单体和适宜的交联度可有效提高聚合物膜的孔隙率、吸液量和相应电解质的电化学特性.用聚偏氟乙烯/聚乙二醇二甲基丙烯酸酯互穿聚合物网络结构的电解质组装染料敏化太阳能电池, 在100 mW/cm2模拟光照下,短路电流Isc和开路电压Voc分别为8.476 mA·cm-2和0.674 V, 电池光电转换效率达到2.710%.     

Analysis for Transmission of Composite Structure with Graphene Using Equivalent Circuit Model

A simple analytical method is presented to analyze the transmission of electromagnetic plane waves through multilayer stacked composite two-dimensional （2D） structures at microwave frequencies. Unlike the traditional structure, high impedance surface with graphene sheet is proposed. The structure includes graphene and thin metal patches and meshes. Simple analytical formulas are introduced for the surface impedance of graphene and for the grid impedance of electrically dense arrays of metal square patches or strips. The result of transmission proper- ties is based on the dynamic tunable model of the high impedance surface, which considers the surface conductivity of graphene layer. The transmission coefficient obtained by using the equivalent circuit method is validated against full-wave numerical simulations. The considered equivalent circuit method can be useful in the design of graphene tunable planar devices.     

超疏水旋转圆盘气膜层减阻的实验研究

在冯卡门旋流中，对均匀超疏水表面与网纹超疏水表面在雷诺数Re~O（105）量级上的减阻性能与表面气膜状态进行了实验观测。2种超疏水表面均使用物理喷涂法在有机玻璃板上喷涂纳米疏水颗粒制备。网纹超疏水表面制备时增加了丝网掩模的步骤，因此其表面增加了毫米级网格纹理。实验结果表明:对于冯卡门旋流中的超疏水表面减阻而言，存在一个临界雷诺数Re_c，当Re < Re_c时，超疏水表面具有稳定的减阻效果，减阻率高达30%；当Re>Re_c时，减阻效果随Re的增加快速丧失。相较均匀超疏水表面，网纹超疏水表面可以有效提高其表面附着的气膜层的动态稳定性。此外，可通过主动补气的方式有效恢复网纹超疏水表面气膜层，进而恢复减阻效果，这将为超疏水表面实现可持续的减阻提供新的技术方案。     

一种磁载光催化剂的制备及光催化活性的研究

采用溶胶-凝胶法,在磁性颗粒表面包覆T iO2,制备了易于固液分离的纳米级磁载光催化剂T iO2/S iO2/F e3O4,并通过TEM,IR,XRD等对样品进行表征。以有机污水为降解对象,研究了磁载光催化剂的光催化活性。研究结果表明,包覆S iO2有利于提高磁载光催化剂的光催化活性,光催化剂能使有机污水快速降解,5次循环使用后降解率达90%以上,且光催化剂能快速地从液相中分离回收。同时磁载光催化剂具有较高的光催化活性,对高盐污水、含酚污水的降解率分别可达到99%,86.8%,对染料污水也有良好的降解效果,并具有磁性回收的特点,应用前景广泛。     

氯霉素分子印迹聚合物的制备研究

以氯霉素为模板分子，甲基丙烯酰胺为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸脂为交联剂，采用分子印迹技术，通过光引发聚合制备了氯霉素分子印迹聚合物，探讨并优化了制备条件。结果表明，印迹聚合物较相应的非印迹聚合物对氯霉素的吸附速度更快、吸附富集性能更高，光聚合较热聚合更好。     

纳米ZnO/PEG/PET复合材料的原位聚合制备及其性能

通过原位聚合制备了纳米氧化锌颗粒增强不同添加量和分子量的聚乙二醇（PEG）与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）共聚物的复合材料。研究了纳米粒子在基体里的分散,以及纳米粒子和PEG对复合材料结晶行为的影响。结果显示,纳米粒子在基体中以纳米尺度分散起晶核作用。PEG的加入使得纳米粒子分散更加均匀,PEG分子链段改善了PET分子链的柔性,由此导致复合材料的冷结晶温度降低,结晶速率提高。研究发现,当添加10％分子量为4000的PEG时,复合材料的结晶速率快速提高。复合材料的力学性能结果说明,纳米粒子对PET基体有增强增韧作用,但PEG会弱化该作用。     

活化剂添加量对钢低温渗硼的影响

低温渗硼是一种非常有效的表面强化工艺，由于渗硼过程是在材料的AC1进行，故可以大大减小被处理工件的变形。此工艺对于结构复杂、型腔小、精度要求高的模具特别适用。本文研究了低温粉末渗硼剂中主要活化剂硫脲、氟化钠、氯化铵的添加量对低温渗硼组织与性能的影响，从而确定出合适的活化剂添加量。结果表明：只要低温粉末渗硼剂中硫脲、氟化钠、氯化铵的添加量合适，便能共同作用提高渗速，使渗层均匀、致密，从而提高渗层的耐磨性。     

乙烯燃烧简化化学动力学模型及其验证

采用"准稳态"方法,从乙烯燃烧的详细化学反应动力学模型出发,建立了包含20个组分和16步总包反应的简化化学动力学模型.为检验动力学模型的有效性,在我国同步辐射实验室燃烧站上开展了乙烯/O<,2>/Ar的层流预混火焰组分测量.应用一维数值方法对实验结果进行了模拟,计算的组分分布和实验测量数据进行了对比.结果表明:简化反应动力学模型能有效地再现详细基元反应模型的反应机理,具有较高精度;但采用乙烯详细化学动力学模型计算结果与实验测量还存在一定的差异,需要进一步改进.     

乙烯高速射流点火过程试验研究

为了研究超燃冲压发动机燃烧室流动状态下的富燃燃气点火过程，设计建立了一套用于研究高速乙烯射流在富燃燃气中点火过程的高温同轴射流试验装置。试验研究了伴流当量比1.4和1.6，乙烯射流喷注压力2×105Pa和3×105Pa参数下的点火过程，试验过程中乙烯射流均能实现稳定燃烧。结合高速摄像机和后处理分析点火过程发现:（1）乙烯高速射流在富燃燃气中的点火过程主要分为4个阶段:（a）主流和伴流掺混；（b）主流和空气发生剧烈化学反应；（c）火焰在下游发生局部熄火；（d）火焰达到稳定状态。（2）伴流当量比1.4比伴流当量比1.6更有利于高速流动下的点火。（3）乙烯射流速度的增大会导致不充分燃烧，火焰亮度变弱。