溶剂对RuxSey/石墨烯复合催化剂电催化性能的影响

采用一步溶剂热法以RuCl3·xH2O, SeO2为前驱体,还原氧化石墨烯为载体制备了RuxSey/石墨烯催化剂,探讨了乙醇和乙二醇两种溶剂对催化剂形貌、结构以及氧还原（Oxygen reduction reaction, ORR）活性的影响,并利用透射电子显微镜（Transmission electron microscope, TEM）、X射线衍射仪（X-ray diffraction, XRD）、拉曼光谱仪（Raman）和旋转圆盘电极（Rotating disk electrode, RDE）技术表征了催化剂的物理特征和催化性能。结果表明RuxSey颗粒可以均匀地分散在石墨烯片层上,以乙二醇为溶剂制备的RuxSey/石墨烯催化剂具有良好的结晶性能,且乙二醇的存在可以促进氧化石墨烯载体的还原,增大其比表面积,使催化剂在0.1 mol/L KOH 溶液中表现出较高的氧还原活性。     

聚酰亚胺在不同电解液体系中的储钠性质

共轭羰基化合物以其高理论比容量与多电子参与等优势成为当前最具研究吸引力的有机电极材料之一。本文以苝四甲酸二酐(PTCDA)与尿素进行缩聚反应制备含有共轭多羰基单元的聚酰亚胺(PI),采用傅里叶转换红外线光谱分析仪(Fourier transform infrared spectroscope,FT-IR）、X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）和扫描电子显微镜（Scanning electron microscope,SEM）等测试方法对其进行了表征,并将所制备的材料用作钠离子电池正极材料,研究了其在NaClO4/EC∶DMC和NaClO4/EC∶PC两种电解液体系中的嵌钠性质。结果表明:在NaClO4/EC∶PC中,PI的初始比容量最高,循环稳定性最好;在电流密度为0.3 C(1 C=118mA·g-1)时,循环100次后放电容量可达124 mAh·g-1。优异的电化学性质主要归因于NaClO4/EC∶PC高的离子电导率,因而PI在其中具有较好的动力学性能,进而表现出更优的电化学性能。     

磁性氧化石墨烯的制备及对刚果红吸附性研究

首先使用2-氨基乙硫醇与丙烯酸分别对氧化石墨烯(GO)与3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)包覆改性的四氧化三铁(Fe_3O_4)进行修饰,接着利用巯基-烯点击化学法制备得到磁性氧化石墨烯(MGO)复合材料。通过FT-IR,XRD,SEM,TEM,VSM等表征手段对目标产物进行表征。利用所得产物做为吸附剂去除水中刚果红(CR)染料。研究了该复合材料的吸附动力学、吸附等温线及初始pH值对吸附的影响,考察了MGO对水中CR的去除效果。结果表明:pH在4.0时复合材料的吸附效果最好,吸附时间在30 min左右时达到吸附平衡,最大吸附量为321.7 mg·g~(-1)。其吸附动力学符合二级动力学模型,吸附模型符合Langmuir模型,吸附-解吸附性能较弱。     

多孔SiO2负载纳米ZnO抗菌材料的制备及其性能研究

针对纳米ZnO在制备以及使用的过程中极易发生团聚从而影响其抗菌性能这一缺点,设计实验使得纳米ZnO在溶胶凝胶过程中与多孔SiO₂进行复合。通过扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)以及透射电子显微镜(Transmission electron microscopy, TEM)等可以发现,ZnO很好地复合在多孔SiO₂的骨架上并且分散得较为均匀。通过表面积测试(Brunner-emmet-teller measurement, BET)以及光致发光光谱(Photoluminescence spectrum,PL)的测试可以发现,复合材料的比表面积得到提高且光学性能加强。通过菌落计数法探究复合材料与单组分纳米ZnO的抗菌性能差异以及复合材料中纳米ZnO含量的变化导致的抗菌性能的变化。结论证明,当纳米ZnO与多孔SiO₂进行复合之后,材料的抗菌性能得到了极大的提高,抑菌率超过了99%。     

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。     

高应变率及各向异性对航空铝合金7050拉压不对称性的影响分析（英文）

采用霍普金森拉杆及压杆装置,分别在1 000、2 000和4 000 s-1应变率下对3个典型成型方向(轧向RD、横向TD和法向ND)进行霍普金森动态拉伸和压缩实验,借助扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、金相显微镜观察(Metallographic microscope)及电子背散射衍射(Electron backscatter diffraction,EBSD)从微观角度进行分析,研究高应变率及各向异性对航空铝合金7050拉压不对称性的影响。结果表明:拉伸和压缩表现出明显的不对称性,具体为拉伸时材料屈服强度明显大于压缩时的屈服强度;并且随着应变率的增加,拉伸/压缩的弹性阶段的不对称性越来越弱,强化阶段不对称性越来越强。同一应变率下,不同取向下拉伸/压缩的流变应力的变化趋势不同,这与晶粒的受力方向有关。通过EBSD晶粒取向分析和原材料织构极图分析,发现拉伸/压缩的晶粒细化程度差距越大,进而导致宏观流变应力差距较大。     

β-氢氧化镍结构及其复合电极电催化性能研究

采用沉淀转化法制备纳米结构β-氢氧化镍,用X射线衍射(XRD)、比表面仪(BET)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)等进行结构和形貌表征。结果显示,所得β-氢氧化镍呈片状和棒状的混合纳米结构,片层厚度约为35 nm,棒长为50~80 nm,且比表面积约为68 m2/g。用线性电位扫描对β-氢氧化镍与二氧化锰复合电极的电催化性能进行研究,发现含有10%M nO2/10%N i(OH)2的催化材料,在-0.7 V(vs.SCE)的极化电位下可获得约87 mA/cm2的电流密度,与单一的M nO2催化材料(约68 mA/cm2)相比有更佳的催化活性。     

Li_3Si_2合金电子结构及热力学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了硅负极锂化的中间产物Li_3Si_2合金的电子结构和声子色散关系。利用准谐近似方法研究了Li_3Si_2合金的热力学特性。电子结构计算结果表明,Li_3Si_2合金呈现金属性,表现出良好的导电性。热力学性质计算表明,在零压下,在低温范围内(0～300 K),热膨胀系数随温度升高成指数增大;高于300 K时,趋势开始变缓,说明高温段Li_3Si_2合金热膨胀系数受温度影响较小,Li_3Si_2表现出良好的热稳定性。通过对Li_3Si_2电子结构和热力学特性的系统研究,获得完整的热力学参量,为后期研究高性能的硅基负极材料提供理论依据。     

3~5 μm波段耐高温低发射率涂层抗热震性能研究

为了提高3~5 μm波段耐高温低发射率涂层的抗热震性能，研究了添加剂MgO含量对涂层抗热震性能 的影响。采用DIL 402C热膨胀仪测定涂层的热膨胀系数，用IR-2型发射率测试仪测定涂层在3~5 μm波段的发射率，并用扫描电镜(Scanning electron microscope, SEM)对样品进行了表征。结果表明，当加入3%的MgO时，涂层与基 板的热膨胀系数差最小，抗热震性能最优，达到50次;并且加入添加剂后的涂层仍然满足低发射率的要求，发射率最低为0.212。     

航空高强度碳纤维单向层合结构复合材料在切削过程中的各向异性行为研究

单向层合结构的高强度碳纤维增强树脂基复合材料已逐渐发展成为航空承力结构件的主要材料,相关的切削加工需求也越来越多。由于显著的各向异性,单向层合结构的碳纤维复合材料易在切削加工中形成缺陷,难切削加工性明显。采用直角自由切削试验的方法,得到了T700航空高强度碳纤维单向层合结构复合材料在不同纤维方向角下的切削力、切削比能、切削温度、切削加工表面。基于试验结果讨论了碳纤维单向层合材料在切削过程中力热行为的各向异性,得到了不同切削参数条件下的切削比能图谱以及碳纤维复合材料的切削热源和传导模型。通过扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)分析了典型切削加工表面的特征,得到了不同纤维方向下的表面形成规律。     

热退火对溅射法Al-Sn共掺ZnO薄膜光电性能的影响

利用射频磁控溅射方法,采用AZO靶和Sn靶共溅射的方法在钠钙玻璃衬底上制备了Al与Sn共掺杂的ZnO (ATZO) 薄膜样品,再对样品进行300,350,370,400,500 ℃ 5种不同温度和1,2,4 h 3种不同时间的退火处理。采用X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)对其相结构及形貌进行了表征和分析。结果表明,所制备的ATZO薄膜都是六角纤锌矿结构,在（002）方向上表现出择优生长且表面都较为均匀。采用UV vis分光光度计测试薄膜样品的透过率,结果显 示370 ℃退火2 h的样品在400~760 nm处有87.09%的最高平均透过率,对应的光学带隙为3.40 eV;同时,此样品具有最低的电阻率为4.22×10-2 Ω·cm和最高的载流子浓度和迁移率,分别为6.44×1020 cm-3和4.30 cm2/(V·s)。     

ZnO压敏陶瓷组成、微观结构与伏安特性研究

本文用电子自旋共振谱仪(ESR)、X—射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及电子探针(EPMA)研究了ZnO压敏陶瓷几种典型添加剂Bi_2O_3,MnO_2,Co_2O_3,Sb_2O_3,Cr_2O_3组成的作用。结果表明:优良的伏安特性是上述添加剂组成共同作用的结果.ZnO晶粒具有本征电子电导,Bi_2O_3,MnO_2,Co_2O_3是受主型添加剂,在晶界俘获电子而发生价态变化。当外界给予足够的能量(如电能)时,被俘获电子脱离束缚状态,宏观上ZnO陶瓷即从高阻态转向低阻态,显示出对电压的“开关”特性(压敏特性)。Sb_2O_3,Cr_2O_3则不是受主型添加剂,Sb_2O_3与ZnO在适当条件下形成Zn_7Sb_2O_(12)立方尖晶石相,Cr_2O_3具有稳定Zn_7Sb_2O_(12)相的功用,Zn_7Sb_2O_(12)相形成抑制受主型杂质在高温下的挥发,对ZnO压敏陶瓷伏安特性起着间接的贡献。     

磁响应Fe3O4/HCS复合微球的制备及特性

由壳聚糖与环氧丙烷制备了羟丙基壳聚糖(HCS)。将其配制成水溶液,利用离子凝胶法,与多聚磷酸钠(TPP)反应,制备了粒径在0.6μm羟丙基壳聚糖微球。再用滴定水解法制备了四氧化三铁微粒,激光粒度分析显示滴定水解法制备的Fe3O4粒径分布较窄,粒径小。在此基础上采用交联聚合法制备了Fe3O4/HCS复合微球,微球为实心,四氧化三铁微粒被包裹于微球内部,形状规则,粒径约为0.8μm,经过磁响应分析表明Fe3O4/HCS复合微球具有磁响应性。     

CNFs/CDA纳米纤维复合膜装置的制备与性能研究

以二甲基亚砜/三氯甲烷作为新型双组分溶剂体系,利用溶剂置换法将纤维素纳米纤维(Cellulose nanofibers,CNFs)与二醋酸纤维素(Cellulose diacetate,CDA)复合;利用熔融沉积(Fused deposition modeling,FDM)3D打印技术,在平行导电板上直接打印成型蜂窝状的碳纤维(Carbon fiber,CF)/聚乳酸(Polylactic acid,PLA)复合材料支撑体;采用静电纺丝技术使CNFs/CDA复合纳米纤维直接沉积于蜂窝状CF/PLA支撑体上,制备了基于3D打印技术的CNFs/CDA复合纳米纤维膜装置。利用透射电镜(Transmission eletron microscopy,TEM)、扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)、傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)等测试技术对所制备CNFs/CDA复合纤维膜的形貌与结构进行了表征,并测试了CNFs/CDA复合膜装置对蛋白质的吸附性能。结果表明,当CNFs的质量分数为0.5%时,CNFs/CDA复合纳米纤维平均直径可达(381±116)nm,纤维直径分布更均匀,超过80%的纤维尺寸保持在200～500 nm范围内。而且,基于3D打印技术的CNFs/CDA复合纳米纤维膜装置对牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA)具有一定的吸附能力,最高吸附量可达433.89 mg/g。     

原位反应制备Al_2O_3弥散强化ZrO_2基复合陶瓷

为降低氧化锆基陶瓷烧结温度和提高其力学性能,在氧化锆中加入不同含量的纳米铝粉并采用在不同微波烧结温度使铝发生原位反应生成氧化铝弥散强化氧化锆基体的方法制备了Al_2O_3/ZrO_2复合陶瓷。通过XRD物相分析、SEM显微结构观察和力学性能等测试,得到了纳米铝粉含量和微波烧结温度对Al_2O_3/ZrO_2复合陶瓷力学性能和显微结构的影响规律。结果表明:ZrO_2基复合陶瓷素坯较适合的排塑温度为400℃。在保温时间30 min条件下,纯ZrO_2陶瓷和Al_2O_3/ZrO_2复合陶瓷的较佳微波烧结温度为1 350℃。纳米铝粉添加体积含量为0.5%的Al_2O_3/ZrO_2复合陶瓷具有较佳的综合性能,其致密度为98.56%,硬度为14.92 GPa,抗弯强度为607.07 MPa,断裂韧性为15.09 MPa·m~(1/2),抗弯强度和断裂韧性分别提高了10.46%和16.62%。     

功能电极烧蚀加工典型难加工材料实验研究

为研究功能电极电火花诱导烧蚀加工对难加工材料的适用性和影响因素,选取镍基高温合金GH4169、淬火模具钢Cr12、钛合金TC4、钛铝合金TAC-2四种典型难加工材料进行常规电火花加工(Electric discharge machining,EDM)和功能电极烧蚀加工对比实验。结果表明:烧蚀加工对难加工材料有广泛的适用性,其加工效率分别为相同条件下常规电火花加工的37.3倍、13.5倍、58.7倍和13.7倍。研究发现:随着金属活泼性的提高,燃烧消耗和燃烧热的熔化作用增强,烧蚀作用增大;烧蚀加工表面的氧化层特性对烧蚀加工效率的提高有决定性作用;内喷液加工反镀现象的减小、烧蚀加工效率的提高量、氧化层的特性等因素决定着电极的相对损耗。     

激光辅助局部电化学沉积的试验研究

在局部电化学沉积加工体系中引入纳秒脉冲激光,利用激光辐照和局部电化学沉积的方法对铜进行三维微结构的沉积试验。分析了激光的热力效应对局部电化学沉积的作用机理。构建了激光辅助局部电化学沉积的试验系统,进行了沉积试验,并利用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)和X射线能量色散色谱仪对电沉积体进行了检测。试验结果表明激光辅助局部电化学沉积相较于普通的局部电化学沉积,定域性好。随着激光能量的增加,沉积体的高宽比增加,定域性提高。同时,激光还可以减少阴极杂质的吸附,提高沉积体的纯度。     

非晶态MgNi+x%B储氢合金的制备及其电化学性能

采用机械合金化方法制备了非晶态MgNi+x%B(x=0,2,5,10)储氢合金材料。XRD结构分析表明,含B三元合金的非晶衍射峰的半高宽较宽。合金电极的放电容量随B含量的增加先增加后减小,MgNi+5%B合金电极的放电容量较MgNi合金电极提高了11.9%。合金电极的循环稳定性随B含量的增加而增加,MgNi+10%B合金电极的容量保持率S10较MgNi合金电极提高了67.76%。添加B改善了合金电极的动力学性能,MgNi+5%B合金电极的HRD400、I0和IL分别较MgNi合金电极提高了40.0%,351.5%和20.21%。     

圆化处理法制备高效大尺寸多晶黑硅太阳电池

采用金属辅助化学腐蚀法制备了多晶黑硅,并研究了极低浓度NaOH溶液对扩孔后黑硅结构的圆化作用及其对多晶黑硅太阳电池性能的影响。用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)和量子效率(Quantum efficiency, QE)测试仪对黑硅表面形貌及黑硅电池性能进行了表征。结果表明,利用极低浓度的NaOH圆化扩孔后黑硅的尖端及棱角可以减少表面复合的影响。处理后的黑硅表面孔洞均匀且平滑,黑硅太阳电池400~900 nm可见光波段平均反射率为4.15%,批量生产的电池平均转换效率达到17.94%,比常规酸制绒工艺制备的电池平均转换效率提高了0.35%。     

不同温度对TC4-DT钛合金摩擦磨损性能的影响

以TC4-DT钛合金为研究对象，研究不同温度(20，300，500 ℃)对TC4-DT的摩擦磨损性能的影响。 采用HT-500型摩擦磨损试验机对TC4-DT合金进行摩擦磨损实验，分析温度对摩擦因数及磨损率的影响；通过扫描电镜（Scanning electron microscope,SEM）和能谱（Energy dispersive spectrometer,EDS）等方法探究磨痕的形貌和成分变化及磨损机理 。结果表明，随着温度的升高，磨损过程中TC4-DT合金表面不断生成氧化膜，摩擦因数从0.493下降到0.298，磨痕不断变窄变浅，磨损率大大降低；磨损机理在20 ℃时以粘着磨损、磨粒磨损为主，伴随着疲劳磨损；在300,500 ℃时以剥层磨损和氧化磨损为主，伴随少量的 粘着磨损和磨粒磨损。