静电纺丝法制备LaMO3(M=Co,Fe,Mn)纳米纤维及其表征

采用静电纺丝法结合溶胶-凝胶技术制备了钙钛矿型过渡金属氧化物LaMO3(M=Co,Fe,Mn)纳米纤维.并应用热重(TGA)、X射线衍射(XRD)、傅立叶红外变换光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对所制备的纳米纤维进行了表征.结果表明,焙烧温度对纳米纤维的相结构和形貌有着显著的影响.在600 ℃焙烧2 h后,钙钛矿结...     

Ce诱导SrTiO3由非磁绝缘体向铁磁半金属转变的第一性原理研究

通过第一性原理计算采用GGA+U方法,研究了Sr_(1-x)Ce_xTiO_3(x=0, 0.125, 0.25)的晶体结构和电磁性质.计算结果表明:Sr_(1-x)Ce_xTiO_3稳定在立方钙钛矿结构,Ce掺杂导致Sr_(1-x)Ce_xTiO_3的晶格参数、晶胞体积、Ti-O键长都增大,但Ti-O-Ti键角减小;Sr_(1-x)Ce_xTiO_3在x=0时为非磁绝缘体,在0.125≤x≤0.25时为铁磁半金属.Ce掺杂导致Sr_(1-x)Ce_xTiO_3在x=0.125产生非磁绝缘体向铁磁半金属的转变;随着Ce掺杂量增加,Sr_(1-x)Ce_xTiO_3的金属性和铁磁性加强,很好解释了Sr_(1-x)Ce_xTiO_3在固体氧化物燃料电池上的应用.这些结果也意味着Sr_(1-x)Ce_xTiO_3在磁存储器件上具有潜在的应用前景.     

双功能氧电极LaCo_(1-y)Mn_yO_3的合成及电化学性能

用甘氨酸硝酸盐燃烧法制备了复合氧化物LaCo1-yMnyO3(y=0~0.5,0.7,0.9),并对它进行了XRD结构分析.用此复合氧化物制备了双功能氧电极,采用三电极体系在通氧或不通氧下测试氧还原和氧析出的循环伏安曲线,同时研究了氧电极的动力学特征,通过化学动力学参数得到氧还原和氧析出的活化能,采用恒电位电化学方法初步评价了该氧电极的电催化活性.结果表明:该复合氧化物粉体均为钙钛矿单相,平均粒径在14.2~20.2 nm之间.该氧电极具有双功能催化特性,但不完全可逆,其中LaCo0.7Mn0.3O3的双功能电催化活性最好.     

苯乙烯与3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷位置选择凝胶材料的制备与热性能研究

为了改善聚苯乙烯(PS)的耐热性能,开发兼具有机-无机特性的新型凝胶材料,采用位置选择分子设计与溶胶-凝胶技术,选择含有可水解形成SiO2的官能团的单体3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(MSPMA)与苯乙烯(STY)共聚,利用硅烷的水解、缩聚以共价键的方式在大分子主链上引入纳米SiO2基团.通过改变单体配比合成了一系列SiO2导入位置和导入含量不同的凝胶材料.研究了共聚体的合成、水解过程和纳米SiO2基团在侧链上的分布情况以及对热性能的影响.结果表明:所得凝胶材料具有极好的光学透明性,两种单体在共聚物中几乎可以是交替进行或是按一定的比例进行聚合,形成交替“嵌段”共聚物,水解的SiO2在微纳米级且分散均匀,凝胶材料的热性能随着SiO2含量的增加而提高.     

Mn_xNi_((1-x))O催化剂对LiClO_4分解的催化性能研究

为提高潜艇等密闭空间所使用的氧烛的体积储氧量,通过溶胶-凝胶法制备了Ni:Mn=6:1,3:1,2:1,1:1,1:2,1:3,1:6七种Mnx Ni(1-x)O催化剂,将其与LiClO_4进行热重-差热分析(TG-DTA),通过对比空白样品和各混合样品的起始分解温度和最大分解速率温度,探究了Mn_xNi_((1-x))O催化剂对LiClO_4分解的催化性能。研究结果表明,Mn_xNi_((1-x))O催化剂对LiClO_4分解有很好的催化作用,起始分解温度降低128±13℃,其中Ni:Mn=1:6的催化性能最佳,起始分解温度为312℃,在372℃时的分解速率达到10.8%/min,分解温程最窄。     

混合导体MAl0.97Zn0.03O3-y(M=Eu,Eu0.9 Ca0.1)的合成与电性能

采用固相反应法合成了具有菱方钙钛矿结构氧化物MAl0.97Zn0.03O3y(M=Eu,Eu0.9Ca0.1).电导率随氧分压的变化关系表明,在600～1 000℃范围内,EuAl0.97Zn0.03 O3-y和Eu09Ca0.1Al0.97 Zn0.03O3-y都是一个氧离子与电子空穴的混合导体.双掺杂的Eu0.9Ca0.1Al0.97Zn0.03O3-y的氧离子电导率与单掺的EuAl0.97Zn0.03O3-y相比,提高了约1.5个数量级,900℃时达到2S/m,约高于同温度下La0.9Sr0.1AlO3-y的电导率,活化能为1.25 Ev.本研究表明在EuAlO3体系可以通过优化掺杂离子的含量获得性能较好的氧离子导电材料.     

PP/IFR/OctaTMA-POSS纳米复合材料的制备及阻燃和力学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了八聚(四甲基铵)笼形倍半硅氧烷(Octa TMA-POSS),并采用傅立叶红外(FTIR)、核磁共振(NMR)、热重分析(TGA)等对Octa TMA-POSS的结构进行表征.然后,采用熔融共混技术制备PP/IFR/Octa TMAPOSS纳米复合材料,并研究其与膨胀型阻燃剂(IFR)的协效阻燃作用.测试结果表明,添加适量Octa TMA-POSS不仅提高了PP/IFR体系的热稳定性,还进一步降低了PP/IFR体系在燃烧过程中的热释放速率和烟气释放速率;当添加6%Octa TMA-POSS时,PP/IFR/Octa TMA-POSS纳米复合材料达到V0级别.这主要归因于Octa TMA-POSS分解生成纳米分散的二氧化硅,促进复合材料表面形成结实的含炭残余层,阻碍了聚丙烯分解的气体产物逸出和氧气进入聚丙烯基体,从而提高PP/IFR体系的热稳定性和阻燃性能.同时,Octa TMA-POSS的加入提高了PP/IFR体系的拉伸强度和冲击强度.     

连接体用Co-Mn基合金与尖晶石涂层的设计及其初期热生长与导电性能研究

Mn_xCo_(3-x)O_4尖晶石具有很好的铬离子外扩散抑制性能,且通过调整组成可设计最佳的热膨胀系数与电导率,以满足铁素体连接体的应用.Co-Mn合金涂层在热生长/氧化过程中要转化为性能优异的尖晶石层,除受到涂层成分、厚度与制备方法等因素的影响,还受到热生长过程中的氧分压、温度等的影响.文中通过研究高Mn的Co-40Mn和低Mn的Co-10Mn合金,在不同温度和氧分压下初期热生长特点选择涂层成分,在相对低温(750℃)时氧化物组分受氧分压影响明显;并研究了高Mn合金Co-38Mn-2La和Co-40Mn涂层在固体氧化物燃料电池服役温度中的初期热生长特点,结果表明所生成的产物为Co_3O_4夹杂少量(Co,Mn)_3O_4尖晶石,这与相同反应条件下铸态合金存在着差异.Co-40Mn和Co-38Mn-2La氧化后涂层面比电阻遵循半导体氧化物随温度的变化规律,lg(ASR/T) vs. 10~3/T之间均满足线性关系,Co-38Mn-2La涂层面比电阻值在500～800℃时低于Co-40Mn涂层.     

混合导体MAl0．97Zn0．03O3-y（M=Eu，Eu0.9Ca0.1）的合成与电性能

采用固相反应法合成了具有菱方钙钛矿结构氧化物MAl0．97Zn0．03O3-y（M=Eu，Eu0.9Ca0.1）。电导率随氧分压的变化关系表明，在600～1000℃范围内，MAl0．97Zn0．03O3-y和Eu0.9Ca0.1Al0.97Zn0.01O3-y都是一个氧离子与电子空穴的混合导体。双掺杂的Eu0.9Ca0.1Al0.97Zn0．03O3-y的氧离子电导率与单掺的MAl0．97Zn0．03O3-y相比，提高了约1.5个数量级，900℃时达到2S／m，约高于同温度下La0.9Sr0.1AlO3-y的电导率，活化能为1．25eV。本研究表明在EuAlO3体系可以通过优化掺杂离子的含量获得性能较好的氧离子导电材料。     

一种星型聚合物引发剂的合成与表征

以笼形八聚（二甲基硅烷基）倍半硅氧烷(Q8M8H)、烯丙醇、α-溴代异丁酰溴为原料,通过硅氢加成反应和酯化反应合成了八聚（2-溴-2-甲基异丁基硅氧基）倍半硅氧烷(OBPS)星型引发剂,并通过FTIR、1 HNMR、29SiNMR和GPC对其结构进行了表征,讨论了溶剂、温度和时间对产物结构和产率的影响.酯化反应的最佳反应条件为:以四氧呋喃(THF)为溶剂,0℃反应3h,室温反应20h,产率可达85.0％.     

溶剂热法合成碳掺杂石墨相氮化碳微球及其光催化性能研究

以二聚氰胺和三聚氰氯为原料,CTAB为碳源,采用低温溶剂热法合成出石墨相氮化碳纳米微球.采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)和紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)对材料的晶相、形貌、元素结构以及光吸收性质进行详细分析.以氙灯为光源,考察了催化剂对有机污染物的光催化分解性能.结果表明:可采用CTAB对溶剂热合成氮化碳的过程进行调控,合成出碳掺杂的氮化碳微球,聚合度随碳掺杂量的升高而下降.含碳量的增加未改变氮化碳的半导体结构,同时促进了对可见光的吸收.适量碳掺杂量的氮化碳能够加速对有机染料(玫瑰红B和甲基橙)的光催化分解速率.机理研究表明,此类催化剂对有机染料的分解过程中起主要作用的活性物种是超氧自由基.     

KNb0.9Zr0.1O2.95的合成、结构及离子导电性

采用高温高压法合成了具有正交钙钛矿结构的氧离子导体KNb0.9Zr0.1O2.95.阻抗谱测量结果表明样品的电导率较好地满足Arrhenius关系,具有典型的离子导电特性.800 ℃时KNb0.9Zr0.1O2.95氧离子电导率为3.82×10-3 S/cm. 在测量温度范围内,电导率可以拟合成两条直线,低温活化能(0.95 eV)小于高温活化能(1.21 eV).     

Sm0.8Ca0.2AlO3-δ固体电解质的合成及其导电性能

为了改善SmAl O3体系的导电性能,提高其离子电导率,在固相反应条件下,用Ca对SmAl O3中的A位进行了部分替代,成功合成了具有四方钙钛矿结构的固体电解质Sm0.8Ca0.2Al O3-δ。以该材料作为电解质隔膜,Pt作电极组成了氢-空气燃料电池,并测定了该燃料电池在800℃~1000℃范围内的电动势。氧离子迁移数通过实测电动势与利用Nernst方程导出的理论电动势的比值来确定,在测量温度范围内氧离子迁移数都大于0.96,样品以离子导电为主。阻抗谱测量结果表明:Ca的掺杂大大提高了样品的电导率,Sm0.8Ca0.2Al O3-δ在800℃时电导率为0.035 S/cm,与钇稳定的二氧化锆(YSZ)的电导率相当。Ca掺杂的SmAl O3是一种性能较为优良的固体电解质。     

Cu0.1Ce0.9Ox和Cu0.1Ce0.6Zr0.3Ox的动态储放氧性能及结构表征

考察了采用溶胶－凝胶法制备的固溶体Cu0.1Ce0.9Ox和Cu0.1Ce0.6Zr0.3Ox的动态储放氧性能,并通过XRD,TPR,XPS与EPR对样品结构进行了表征.结果表明,新鲜样品Cu0.1Ce0.9Ox的活性优于Cu0.1Ce0.6Zr0.3Ox,老化后,结果相反.采用XRD,TPR,XPS和EPR技术对样品进行了表征.结果表明,Cu-O与Ce-O的相互协同作用提高了Ce基材料的动态储放氧性能.     

SmAl0.95M0.05O3-δ(M=Ni,Mg,Zn)钙钛矿氧化物的合成和电性能研究

为了提高SmAlO3体系的导电能力,采用低价的Ni2+,Mg2+,Zn2+分别对其B位离子进行了部分替代,在高温固相反应下合成了具有正交钙钛矿结构的混合导体SmAl0.95M0.05O3-δ(M=Ni,Mg,Zn),并利用XRD和直流四引线法对样品的结构以及电导率与温度和氧分压的关系进行了表征.电导率测量结果表明,掺杂显著提高了样品的电导率,比未掺杂的SmAlO3的电导率增加了3～4个数量级,在所有掺杂样品中,SmAl0.95Zn0.05O3-δ的电导率最高,800℃时为3.5×10-1 S/m,活化能最小为0.43 eV.从电导率随氧分压的变化关系分析可知,在高氧分压环境下,SmAl0.95Zn0.05O3-δ是一个氧离子和电子空穴的混合导体,但以离子导电为主,由于P型电导具有随温度下降而减弱的特征,故使其氧离子迁移数随温度下降而逐渐增大.     

溶胶凝胶法制备膜支撑凝胶聚合物电解质及其性能研究

利用溶胶凝胶法制备膜支撑凝胶聚合物电解质。实验首先通过溶液聚合合成带有硅烷偶联基团的共聚物,将其水解交联后直接涂敷于聚烯烃(PE)膜,再吸附液体电解质活化得到产物。由于PE微孔膜支撑作用,体系力学性能较好。通过FTIR光谱、DSC热分析、X射线衍射、扫描电镜、交流阻抗、线性扫描伏安等测试,研究了材料的微观形态、化学及电化学性能。结果表明体系离子导电率较高,电化学稳定性好,使制备产品在锂离子电池开发中具有实际应用前景。     

Dy2O3掺杂Ba(Zr0.2Ti0.8)O3陶瓷介电性能及微观结构研究

采用传统固相法制备Dy2O3掺杂Ba(Zr0.2 Ti0.8) O3基介电陶瓷,研究了不同掺杂含量对体系微观结构及介电性能的影响.结果表明:适量Dy2O3掺杂可抑制Ba(Zr0.2Ti0.8) O3陶瓷晶粒异常长大,使陶瓷平均粒径显著降低且粒度分布均匀；由X射线衍射分析得知,Dy2O3掺杂Ba(Zr0.2Ti0.8)O2陶瓷仍为钙钛矿结构单相固溶体；Dy2O3通过对Ba(Zr0.2Ti0.8) O3陶瓷的细晶作用以及对体系自发极化能力的消弱,进而在降低Ba(Zr0.2Ti0.8)O3陶瓷室温相对介电常数的同时有效改善了体系室温介电损耗；随着Dy2O3掺杂量的增加,Ba(Zr0.2Ti0.8) O3陶瓷铁电-顺电相变温度向负温方向移动.     

复合抗弹结构设计及隔热性能验证

超高分子量聚乙烯纤维增强塑料(UFRP)层合板具有良好的抗侵彻性能,但受温度影响明显,其热损伤的临界温度仅为147℃.为了避免火灾产生的高温使UFRP层合板失去抗弹性能,设计了以船用钢为前/后面板,SiO2气凝胶毡为隔热层,UFRP层合板为抗弹层的复合抗弹结构.在A60耐火等级标准条件下,对复合抗弹结构的有限元模型进行瞬态热分析,探索了复合抗弹结构内部的温度分布与SiO2气凝胶毡隔温层厚度的关系.根据有限元仿真结果,近一步对SiO2气凝胶毡隔热层厚度为20 mm的复合抗弹结构单元开展耐火试验.结果表明:SiO2气凝胶毡具有良好的隔热性能,在A60耐火等级标准条件下,保持复合抗弹结构中UFRP层合板抗弹性能完好所需的SiO2气凝胶毡隔热层厚度至少为20 mm.     

原位生成TiCp增强钛基复合材料的高温氧化

针对钛基复合材料发展应用中的关键问题——高温氧化性能,通过800℃高温进行氧化实验得到了氧化增重特性,并利用扫描电镜SEM(Soanning Electron Microscope)、能谱仪EDS(Electronic Differential System)和X衍射XRD(X-ray Diffractometer)研究了钛基复合材料经氧化试验后表面氧化层的结构、相组成及成分。结果表明:钛基复合材料的氧化规律为抛物线规律,以Ti6Al为基的钛基复合材料比以纯钛为基的钛基复合材料具有更好的抗高温氧化性能,增强体含量越高,复合材料的抗氧化性越佳。TiC颗粒及其与基体的界面对复合材料的氧化物形成有重要的影响,Al原子的加入改变了材料的氧化机制。     

Fe-TiO_2-沸石复合材料对甲醛气体的吸附及光催化降解性能研究

甲醛是室内空气污染的主要成分,对其进行环境友好型处理具有重要意义.采用溶胶-凝胶法制备了Fe-TiO_2-沸石复合光催化材料,通过XRD(X-射线衍射)和SEM(扫描电镜)等测试手段对其形态和结构组成进行表征;研究自然光条件下复合材料对甲醛气体的吸附及光催化综合降解性能;同时考察焙烧温度、投加量等因素的影响.结果表明:使用溶胶-凝胶法成功制备了Fe-TiO_2-沸石光催化材料,其TiO_2主要以锐钛矿相形态存在;自然光条件下该材料对0. 5 mg/L甲醛气体的去除率高达80%,比单一纯沸石的吸附去除效果提高了20%.该复合材料具有光催化和物理吸附的协同效果,对高浓度甲醛气体具有良好的降解性.