Al离子掺杂及石墨烯包覆对Na_3V_2(PO_4)_2F_3正极材料的影响

采用一步水热法合成Na_3V_(2-x)Al_x(PO_4)_2F_3(x=0、0.1、0.5、0.7)钠离子电池正极材料,并采用XRD、SEM、电池测试仪和电化学工作站对合成的材料进行表征、分析和测试。结果表明,Al离子掺杂降低Na_3V_2(PO_4)_2F_3正极材料的能隙,提高了其电子电导率。当x=0.5时,正极材料循环至35周时的可逆比容量最高,容量保持率最低。根据所得结果选择性能最优的Na_3V_(1.5)Al_(0.5)(PO_4)_2F_3正极材料进行了石墨烯包覆处理,并与未包覆的材料进行性能对比。石墨烯包覆前后样品循环至25周的可逆比容量分别为17.4 mAh·g~(-1)和47.7 mAh·g~(-1),容量保持率分别为59.6%和82.9%。石墨烯包覆后的Na_3V_(1.5)Al_(0.5)(PO_4)_2F_3,电荷转移电阻减小,晶体结构中钠离子传输速率提高,石墨烯包覆能有效提高Na_3V_(1.5)Al_(0.5)(PO_4)_2F_3正极材料的电化学性能。     

GO/CNC/PVA复合纤维的制备及力学性能研究

以氧化石墨烯(GO)和纤维素纳米晶(CNC)为填充质,以聚乙烯醇(PVA)为聚合物基质,通过静电纺丝技术,制得GO/CNC/PVA复合纤维。利用SEM、TEM对填充质及复合纤维形貌进行表征,并利用万能试验机系统研究了不同填充质的比例及含量对纤维力学性能的影响。结果表明:当GO与CNC质量比为1∶2时,复合纤维的拉伸强度可达10.8 MPa,杨氏模量可达401.0 MPa;当GO与CNC质量比为2∶1时,复合纤维韧性增长最明显,其值可达1.46 MJ·m~(-3);当填充质含量为1 wt%时,拉伸强度可达11.3 MPa,杨氏模量可达313.0 MPa,同时断裂伸长率、韧性也有明显的增加,增幅分别为53%和130%。     

类火星环境的低气压和水对发状念珠藻复苏的影响

为了考察发状念珠藻(发菜)在类火星表面半开放体系复苏的可行性,搭建了在线监测模拟类火星环境密闭体系内发菜复苏时放氧速率的试验装置,并考察了水对发菜光合放氧复苏的影响。结果显示,在气压超过5℃、15℃、25℃所对应的水饱和蒸气压时,发菜放氧最高速率分别为5、7和10μmol O_2·h~(-1)·g~(-1)(DW),分别是发菜最大放氧速率的1%、2%和3%;而在气压低于相应的水饱和蒸气压时,发菜放氧平均速率分别下降为1、2和3μmol O_2·h~(-1)·g~(-1)(DW),且随着反应时间的延长,发菜在5℃放氧速率下降为0;然而,在5℃,气压为1.7~1.9 k Pa,加入10 mL BG11时,发菜放氧速率最高上调至12μmol O_2·h~(-1)·g~(-1)(DW)。以上结果显示,水对发菜在类火星表面半开放体系复苏的影响大于气压。     

纳米CeO2粉体的制备及其发光性能研究

以氨水和硝酸铈为反应原料,采用沉淀滴定法制备了纳米CeO2粉体,通过XRD、SEM、TEM等手段对其进行了结构表征和形貌分析;考察了不同溶剂、煅烧温度等对其颗粒尺寸的影响;应用荧光光谱法测试了其发光光谱,首次探讨了纳米CeO2粉体的发光性能。结果表明,前驱体经过300～700℃煅烧后可以得到颗粒尺寸为4-30nm的立方萤石结构CeO2晶体,其形貌接近于球形。在无水乙醇溶剂中得到的纳米CeO2颗粒分散较好,其颗粒尺寸随煅烧温度的升高而增大。纳米CeO2粉体具有良好的蓝光发光性能,在276nm的激发波长作用下,其发射光谱的最大峰值为473nm。     

镁合金AZ91D在氯化钠溶液中的腐蚀行为

通过容量法、失重法和电化学阻抗谱(EIS)方法研究了镁合金AZ91D铸件及压铸件在5%氯化钠溶液中的腐蚀及电化学腐蚀行为。利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和X-射线衍射(XRD)方法研究了腐蚀产物表面形貌及其组成。结果表明:两种合金的腐蚀产物相同,由块状的化合物氢氧化镁[Mg(OH)2]和松枝状的水合氢氧化镁氯化物[Mg2Cl(OH)3.4H2O]组成;镁合金AZ91D压铸件的耐腐蚀性能比镁合金AZ91D铸件好;并通过浸泡过程中电荷转移电阻(Rt)和双电层电容(Y)的变化解释了两种合金的耐腐蚀性能差异。     

潜伏性热释放型2PZ-PGMA微胶囊固化剂制备工艺的优化

以2-苯基咪唑(2PZ)为芯材,聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)为壁材,采用溶剂挥发技术,成功地制备了一种新型潜伏性热释放型2PZ-PGMA微胶囊固化剂。系统地研究了溶剂种类及油水比、表面活性剂种类及用量、核壳投料比等参数对微胶囊形貌、粒径大小及分布、囊芯2PZ含量及产率等的影响,最终优化了微胶囊固化剂的制备工艺:当溶剂为二氯甲烷,油水比(体积比)为4∶5,表面活性剂为0.4%(质量分数)SDS,核壳投料比为1∶1时制备的微胶囊固化剂最优。     

高能量密度液体燃料的火箭发动机燃烧性能研究

为进一步提升火箭发动机的燃烧性能,采用模型火箭发动机研究了四种高能量密度液体燃料及一种添加纳米铝颗粒的纳米流体燃料的燃烧性能,分析几种燃料的燃烧效率、比冲、点火延迟时间等燃烧特性,以及纳米颗粒的燃烧产物。结果表明,在氧燃比为1.6～2.0的工况范围内,液体燃料的燃烧效率和质量比冲顺序为QC(四环庚烷)HD-01HD-03≈LGHD-03,密度比冲顺序为QC HD-03≈LGHD-03HD-01。QC燃料因其特殊的张力分子结构具备较高的密度、热值和化学活性,燃烧效率可达91.5%,质量比冲和密度比冲分别为230s和2276N·s/m3。向四环庚烷中添加15wt%纳米铝颗粒后,燃烧效率和质量比冲略有下降,但密度比冲可提高到2340N·s/m3,点火延迟时间较四环庚烷可缩短26ms,燃烧固体产物为碳,氧化铝和铝,纳米铝的燃烧效率约为91%。添加纳米铝颗粒的四环庚烷燃料是一种有潜力的新型液体高密度燃料。     

热处理工艺对SnO_2微米球结构的影响研究

以SnCl_2·2H_2O和葡萄糖为主要原料,在均相反应仪中于180℃下反应24h,制备得到SnO_2与碳复合的纳米粉体,进一步通过热处理去除碳,得到有介孔的SnO_2微米球,为了研究热处理温度和保温时间对其物相和微观结构的影响规律,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对产物的物相及形貌进行表征。结果表明,不同的热处理温度与保温时间对SnO_2微观形貌有较大的影响,在400℃、500℃和600℃保温2h得到的产物均为纯相SnO_2微米球,该微米球由大约50nm的SnO_2纳米晶组装而成,随着热处理温度的升高,SnO_2纳米晶的结晶度提高,尺寸增大。在500℃下研究保温时间(0h、2h、4h)的影响规律发现,保温时间为0h时,SnO_2呈现出杂乱分布的纳米颗粒,随着保温时间延长,SnO_2纳米晶逐渐组装成较为规则的微米球结构。研究结果可为SnO_2负极材料的结构设计提供新思路。     

ZrO2纳米颗粒含量对AZ91D镁合金微弧氧化膜耐蚀性的影响

为了提高AZ91D镁合金的耐蚀性能,利用单极性脉冲电源制备具有不同ZrO₂纳米颗粒含量的微弧氧化膜层,研究纳米ZrO₂颗粒对AZ91D镁合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响。采用扫描电子显微镜观察复合膜层的表面及截面形貌;同时利用X射线衍射仪分析不同ZrO₂纳米颗粒含量的膜层中的相组成;测试样品的电化学腐蚀性能。结果表明：当电解液中加入1 g/L ZrO₂颗粒时,纳米ZrO₂颗粒能够渗入微弧氧化膜层之中,封闭膜中原有的微孔和微裂纹等缺陷,膜层表面质量较好;随着电解液中ZrO₂颗粒含量由2 g/L增加到3 g/L时,膜层的裂纹明显增多,导致腐蚀介质容易进入膜层发生腐蚀,耐蚀性能下降;在电解液中添加纳米ZrO₂颗粒时,1～3 g/L范围内添加1 g/L ZrO₂纳米颗粒的微弧氧化膜层的耐蚀性能最好。     

溶胶-凝胶法合成ZrO_2-8%Y_2O_3纳米粉体相转变及晶粒生长行为研究

以醋酸为水解催化剂和螯合剂,采用溶胶-凝胶法合成ZrO2-8%Y2O3(8YSZ)粉末,利用XRD、SEM方法研究纳米8YSZ粉末热处理后的相成分、晶粒尺寸和形貌的变化,并分析纳米8YSZ粉末中的晶粒生长行为。结果表明:溶剂中添加乙醇不利于纳米8YSZ粉末四方相(t)的稳定;在400～1200℃范围内,随着热处理温度的升高晶粒尺寸逐渐增大;然而纳米8YSZ粉末的晶粒生长活化能在低温区和高温区有所不同,热处理温度低于800℃时的晶粒生长活化能(9.71kJ/mol)明显小于热处理温度高于800℃时的晶粒生长活化能(43.06kJ/mol),这有利于t-8YSZ在低温下结晶,在高温下保持四方相的稳定性。     

Al_2O_3-ZrO_2-MgAl_2O_4三元纳米复相陶瓷的微观组织和力学性能

采用溶胶-凝胶法制备Al2O3-ZrO2-MgAl2O4纳米复合粉体.利用真空热压烧结技术制备了Al2O3-30mol%ZrO2-30mol%MgAl2O4(AZ30S30)三元纳米复相陶瓷.微观组织研究表明:所得纳米复相陶瓷是一种典型的"晶间/晶内"复合型纳米结构,基体氧化铝和第二相均为等轴状,氧化铝晶间散布着氧化锆和尖晶石第二相晶粒,同时有大量的球形氧化锆小颗粒分散在基体氧化铝晶粒内.对不同晶粒尺度复相陶瓷的断裂韧性测试及纳米压痕实验表明:微米级复相陶瓷的最大硬度为22GPa,而纳米复相陶瓷具有更好的力学性能,其硬度随着晶粒尺寸的减小而增加,最大可达35GPa.微米级复相陶瓷的断裂韧性为8.9MPa·m1/2,而纳米复相陶瓷的断裂韧性为10.04MPa·m1/2,其增韧机理主要为ZrO2相变复合增韧、"内晶"型纳米颗粒韧化以及细晶韧化.     

复合纳米自润滑金刚石砂轮磨削SiC陶瓷的试验研究

提出一种复合纳米自润滑金刚石砂轮的制备方法,并对制备的砂轮进行SiC陶瓷的磨削试验,分析砂轮表面不同质量分数的复合纳米颗粒对磨削性能的影响。使用MoS₂、TiO₂纳米颗粒作为自润滑砂轮基底的填充材料,采用复合纳米自润滑金刚石砂轮和传统金刚石砂轮进行磨削对比试验,研究复合纳米自润滑金刚石砂轮的润滑机制。研究结果表明,复合纳米自润滑金刚石砂轮自释放的纳米颗粒有效地参与了磨削区间的润滑,砂轮的法相力、切向力降低,提升了工件表面质量。在磨削深度为2～8μm内,复合纳米自润滑金刚石砂轮的具体表现为法向磨削力降低18.6%～38.7%、切向磨削力降低11.2%～28.6%,工件表面粗糙度降低13.9%～41.5%。根据本试验所得数据,当砂轮表面复合纳米颗粒质量分数为8%时,润滑性能和工件表面质量最佳。     

加入纳米颗粒的相变悬浮液黏性和热导率特性

提出了在相变悬浮液中添加TiO2纳米颗粒以提高其热导率的概念,并使用旋转流变仪和热物性仪测量了这种新型悬浮液流变特性和热导率。研究结果表明,对于体积浓度为10%的相变悬浮液,当加入的纳米颗粒质量浓度不超过5%(体积浓度1.18%)时,低剪切率下悬浮液表现出非牛顿流体的特性,高剪切率下仍可视为牛顿流体。相变悬浮液的黏性随纳米颗粒浓度增加而增加,当纳米颗粒质量浓度为5%时,相变悬浮液的黏性提高约23%。相变悬浮液的热导率随着纳米颗粒浓度的增加而增加,当纳米颗粒质量浓度为5%时,相变悬浮液热导率提高约7.3%。     

纳米CuO的批量制备及其对高氯酸铵热分解性能的影响研究

采用HLG-5型纳米化粉碎机批量制备了纳米CuO。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对CuO颗粒的结构、大小及形貌进行了表征,并采用差示扫描量热仪(DSC)分别研究了纳米CuO的含量为1%,1.5%,2%,2.5%,4%对不同粒度AP的热分解性能的影响。结果表明,制备的CuO颗粒大小约为17nm,为单斜晶系,呈类球形。2%含量的纳米CuO对AP具有更好的催化性能,可使64μm,6μm,1μm AP的高温分解峰分别降低83.0℃,81℃,55.4℃;表观分解热分别增加880J/g,617J/g,391J/g;反应速度常数提高数倍。     

激光-感应复合加热法制备碳包覆纳米铝粉

为了探索固体火箭推进剂的新型燃烧剂,采用激光-感应复合加热法在CH4气和Ar气的气氛下制备了碳包覆铝纳米粒子。对这种纳米粒子进行了X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)的物相、形貌和结构分析,结果表明,该纳米粒子具有明显的核壳结构。差热分析(DTA)表明了碳包覆纳米铝粉在氧气氛中540℃左右剧烈氧化。简要讨论了碳包覆铝纳米颗粒的形成过程,即碳原子没有溶解在纳米铝颗粒内部,而是在铝颗粒的表面成核长大。     

聚(2-丙稀酰胺-2-甲基丙磺酸)-聚苯胺共聚物膜电磁屏蔽性能

用溶液法在ITO玻璃上依次沉积了稀硫酸掺杂聚苯胺(PANI)膜和聚(2-丙稀酰胺-2-甲基丙磺酸)-聚苯胺共聚物膜,利用SEM和FTIR对两种薄膜的表面形貌及分子链基团结构进行了分析,讨论了薄膜的电导率和电化学性能.结果表明:聚(2-丙稀酰胺-2-甲基丙磺酸)-聚苯胺共聚物膜有较理想的物理化学性能,电化学性稳定,循环100次后,循环伏安曲线变化较小;当PAMPS-PANI膜的厚度为230 nm时,它的电导率可达到0.398 S/cm,室温时电导率可调,是较理想的电磁屏蔽材料.     

溶胶-凝胶法制备纳米TiO2 及粒径控制工艺

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为前驱体,乙二醇作为螯合剂制备纳米TiO2 粒子。考察钛的乙二

醇盐的浓度、pH 值、温度等因素对TiO2 粒径的影响,并用红外光谱和SEM 对纳米TiO2 粒子进行结构和形貌表

征。结果表明,采用溶胶凝胶法可以制备出呈椭圆形且粒径分布均匀的TiO2 纳米粒子。使用硝酸铵可以有效

阻止TiO2 纳米粒子团聚。当pH 值为2 ~3、温度为20 ~40℃,钛的乙二醇盐在丙酮中的浓度为0. 03、0. 05 及

0. 07 M 时,粒径分别为150、240 及600 nm。

     

锆英石对纳米SiO2多孔绝热材料绝热性能的影响

降低红外辐射传热是解决纳米SiO2多孔绝热材料高温绝热性能差的关键。本文探讨了锆英石作为红外遮光剂对纳米SiO2多孔绝热材料绝热性能的影响。结果表明:微米级锆英石的引入,可大幅降低红外辐射传热,显著提高材料高温绝热性能,当掺加35%锆英石时,可将材料500℃时热导率从0.119W/(m·K)降低至0.053W/(m·K)。同时对锆英石的红外遮光机理进行了探讨和分析。     

等离子体Ag/TiO2-x光阳极用于光电催化分解水

环境污染和破坏以及缺乏足够的清洁能源是目前全球范围内面临的严重的问题。半导体光催化材料因其可以利用太阳能且催化效率高等优点受到广泛关注,是当前研究的热点。二氧化钛(TiO₂)具有良好的化学稳定性和环境兼容性,是传统半导体光催化材料之一。然而,其仍存在如催化活性易受光生载流子复合的影响及对太阳光的利用率低等缺陷。为了改善TiO₂的光电催化性能,使用硼氢化钠(NaBH4)氢化处理以及复合等离子体金属银(Ag)纳米粒子的方法制备得到Ag/TiO₂-x异质结构。借助SEM、TEM、XRD、XPS和固体紫外—可见漫反射测试手段对样品的形貌、结构、组成、表面元素以及光吸收性能进行表征。通过光电流密度、电化学阻抗谱以及光电转换效率(IPCE)对样品的光电活性进行测试,结果表明,Ag/TiO_2-x异质结构的光电流密度约为TiO₂的5倍,且具有较小的阻抗以及较高的IPCE活性。因此,富缺陷TiO₂-x和等离子体金属Ag纳米粒子的协同作用能促进其光电催化性能的提升。     

含椭球纳米颗粒复合介质的等效介电常数

利用S参数反演与MG(Maxwell-Garnett)有效介质理论计算了含椭球纳米颗粒复合介质的等效介电常数,考虑椭球体积分数和长宽比的影响,分析了两种等效模型的适用性。结果发现S参数反演对掺杂颗粒的形状和体积分数变化适应性较好,在所考虑的体积分数和长宽比下都能完美适用;而MG有效介质理论受体积分数和长宽比的影响较大,当椭球的长宽比为2、3或4时,其适用的最高体积分数分别为8%、4%或2%,因此随着椭球逐渐变扁,MG有效介质理论的适用范围会不断降低。