有机凝胶-热还原法制备超细金属镍、铁纤维

分别以柠檬酸和碱式碳酸镍、乳酸和硝酸铁为原料,采用有机凝胶-热还原法分别成功制备了超细(直径<1μm)金属镍纤维和铁纤维,镍纤维长2m,铁纤维长0.5m,组成2种纤维的晶粒约100nm。通过FTIR,XRD,TG/DSC和SEM对纤维前驱体凝胶的结构、热分解过程及热还原产物的形貌进行了表征。凝胶的可纺性与组成凝胶的羧酸盐分子结构有关。柠檬酸和乳酸中的羟基分别单齿配位于Ni2+和Fe3+离子,可能形成线型分子[(C6H6O7)Ni]n和[C3H4O3]3Fe,由这些线型分子组成的凝胶显示出了良好的可纺性。同时,可能由于在柠檬酸与Ni2+离子的反应中存在Ni2+离子的架桥作用,因而柠檬酸镍凝胶显示出了比乳酸铁凝胶更好的可纺性。

有机凝胶法制备微细纤维的研究

以柠檬酸、乳酸及金属盐为原料,采用有机凝胶法制备了微细金属镍纤维、氧化铝纤维和氧化镁纤维.纤维的直径可以<1μm,组成纤维的晶粒在100nm以下.通过FTIR、XRD、DSC和SEM对纤维前驱体凝胶的结构、热分解过程及热处理产物的形貌进行了表征,并对其形貌的可控性进行了初步探索.试验结果表明有机凝胶法是一种很有前途的微细纳米结构纤维制备方法.

β-球形氢氧化镍的微结构与热分解特征

利用热分析方法和扫描电子显微镜(SEM)对湿法制备的β-球形氢氧化镍的热分解特征及其与微晶形貌和大小之间的关系进行了研究。基于热分析数据,应用Arrhenius方程对氢氧化镍的失水热分解反应动力学进行了研究,结果表明:反应过程可能包括早期的由反应控制的阶段和后期的由扩散控制的阶段。随着组成氢氧化镍的球粒表面微晶大小和形态由粗粒片状至微细粒状变化,失水热分解温度降低,失水速率增大。因此,具有微细粒状边界模糊特征的氢氧化镍有更好的热传导性能并经测试证明具有更好的电化学活性。同时,良好的热传导性能将有利于MH-Ni蓄电池的高低温充放电特性的改善。

共沉淀-焙烧法制备LiFePO_4

采用共沉淀法合成了无定形磷酸亚铁与磷酸锂的混合前驱体，这种前驱体在700℃下于还原性气氛中保温5．5h制得橄榄石型磷酸铁锂。采用XRD、FTIR、SEM和TG／DSC等手段对前驱体和焙烧产物的成分、结构、形貌及其热分解过程进行了研究。由不同热处理温度及反应时间下的LiFePO4转化率算得磷酸锂与磷酸亚铁在400～700℃下生成磷酸铁锂的反应速率常数和表观反应活化能（26．9kJ／mol）。结果表明，Fe3（PO4）2与Li3PO4反应生成LiFePO4的过程主要由Li^＋、Fe^2＋在固相介质中的扩散速率所控制。因此，Fe3（PO4）2和Li3PO4的均匀混合有利于降低LiFePO4的焙烧温度和缩短反应时间。

纳米NiO/C复合电极电化学电容特性的研究(英文)

为满足高性能电化学电容器发展的需要,采用循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)研究了纳米NiO/C复合电极在KOH溶液中的电化学电容特性.这种纳米NiO/C复合电极材料是经热解柠檬酸镍凝胶制得的,由大约85%的纳米NiO和15%的纳米C组成,粉体的比表面积为181m2/g,颗粒粒径＜30nm,微孔直径分布在4～10nm.结果表明,纳米NiO/C复合电极的比电容受KOH浓度和扫描速度的影响,高的电解质浓度和低的扫描速度有助于获得高的比电容.电极的电化学过程研究显示出法拉第反应和双电层特性,因而电极电容由法拉第准电容和双电层电容组成,电极比容量可达116.4F/g.由纳米NiO/C复合电极组成的电容器,其比能量达13.2kJ/kg,比功率达1.6kW/kg,且具有良好的循环稳定性.

球形氢氧化镍的微结构形成机制研究(英文)

通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)技术研究了在连续搅拌反应沉淀-结晶过程中生成的球形氢氧化镍的微结构形成机制。研究结果表明,在连续搅拌反应器中,小颗粒的聚集为氢氧化镍微粒生长的主要方式,聚集和重结晶过程进而影响球形氢氧化镍颗粒的表面和内部结构;宏观形貌为球形的每一个氢氧化镍微球由纳米片状氢氧化镍沿径向叠砌而成,纳米片状氢氧化镍晶粒之间相互连接形成三维网络结构;氢氧化镍微球表面结构显示由新生纳米晶氢氧化镍自组装聚集特征,同时微球内存在大量的孔隙。具备这种结构的球形氢氧化镍活性物质在Ni-MH电池的充放电过程中可能具有良好的力学稳定性及质子和电子传导性能。

铁矾法炼锌工艺中回收银的研究

在铁矾法炼锌工艺中,溶解于溶液中的Ag^+吸附于锌焙烧料中残余的闪锌矿ZnS(0.3—0.5wt%S)表面,或生成银铁矾型化合物使银富集于酸浸渣。控制沉矾过程中焙砂的用量,保证沉矾前液清亮是降低铁矾渣中的银含量的有效措施。高酸浸出渣中的银铁矾型化合物须酸分解转化为可浮的银矿物。故从高酸浸出渣Ag(300g/t)中可用超酸浸出—硫化浮选法回收银,银的回收率76.54%,银精矿品位4456.0g/t。

电极活性物质球形氢氧化镍的结构特征研究(英文)

球形氢氧化镍的微结构对氢镍电池(MH-Ni)镍电极的电化学性能有重要的影响。本文通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了用控制沉淀-结晶法制备的球形氢氧化镍的结构特征,并与传统非球形氢氧化镍进行了比较,同时讨论了球形氢氧化镍活性物质的电化学行为。研究结果表明,球形氢氧化镍粉体由微球颗粒组成,每一个微球由片状氢氧化镍叠砌而成,这种片状氢氧化镍晶粒又由约0.5nm厚的40层晶片组成,因而球形氢氧化镍是一种纳米结构材料。片状氢氧化镍晶粒在微球内基本上沿径向排列,晶粒之间相互连接形成三维网络结构,晶粒解理面之间存在许多孔隙或缝隙。这种结构在电池的充放电过程中具有良好的力学稳定性,微球内存在的孔隙或缝隙可以用作质子传递的通道而有利于缩短质子在固相中扩散的距离,从而降低电极极化和提高电极的电化学性能及使用寿命。

HDEHP在非晶型氧化铁表面上的吸附

本文研究了HDEHP(P204)在非晶型氧化铁表面上的吸附。P204的吸附度是溶液pH的函数,在温度298K时于pH3.05—4.15达最大值,对应着Fe(Ⅲ)—H_2O系中FeOH^(2+)、Fe(OH)_2^+、Fe_2(OH)_2^(4+)的稳定存在区域,并与温度,共存阴离子浓度和沉淀物表面积,表面电荷密度相关。

橄榄石型结构LiFePO_4锂电池正极材料实用化的障碍和途径

橄榄石型结构LiFePO4因其结构特征和潜在的低成本而有望成为下一代锂离子电池正极材料。但是要使LiFePO4 商业化必须开发出适于规模化生产高性能LiFePO4正极材料的工艺。本文在综合分析LiFePO4制备方法、导电性改善及填充密度提高途径的基础上,认为可借鉴Ni-MH电池正极材料球形Ni(OH)2制备技术发展经验,从理论上深入研究LiFePO4 的形成过程,通过控制橄榄石型结构LiFePO4材料的结晶度、晶粒大小及形貌、元素分布、界面结构来满足高容量、大比功率及长循环寿命的要求。

β-球形氢氧化镍的微观结构及其形成机理

提出了 2种 β 球形氢氧化镍颗粒内切面扫描电镜 (SEM )样品的制备方法。X射线衍射 (XRD)和SEM分析表明 :β 球形氢氧化镍微观结构由大致相同的放射状的片晶叠合组成 ,而片晶大小、球粒外表面形貌是其结晶有序程度的反映 ;结晶有序性差的微细粒状微晶氢氧化镍较结晶有序性好、粗粒片状氢氧化镍具有更好的电化学性能。探讨了 β 球形氢氧化镍微观结构的形成机制 ,认为球粒形貌及结晶有序度可能与氢氧化镍的晶相从α→β的陈化程度有关 :随陈化程度的加深 ,球粒表面微粒形貌从边界模糊的粒状向边界清晰的六方片状转化 ,球粒内部晶片变大 ,XRD特征值 (10 1)面半高宽和晶胞参数c变小 ,In/It 增大。

表面活性剂组合使用对纳米金刚石在水介质中分散行为的影响

探讨了纳米金刚石在水介质中稳定分散的问题 ,利用粒度检测、光电子能谱、表面电性分析和红外光谱分析等手段 ,对表面活性剂的组合使用在纳米金刚石表面改性中的作用机理进行了讨论。研究发现 ,加入单一的表面活性剂往往不能使纳米金刚石在介质中稳定分散 ,而组合使用离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂 ,可以对纳米金刚石进行表面化学修饰改性 ,从而得到稳定分散的体系。

柠檬酸盐凝胶法制备纳米氧化镍的研究

优化了柠檬酸盐凝胶法制备纳米氧化镍粉体的工艺条件.采用傅立叶红外光谱(FTIR)、热分析(TG/DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和BET法对柠檬酸镍络合物的形成,凝胶热分解过程,产物的形貌、粒径和比表面积大小以及同材料配比、热处理温度、热处理时间之间的关系进行了研究,确定了制备纳米氧化镍的最佳工艺条件(柠檬酸与镍离子摩尔比1.2:1.0,400℃热处理1h),并在此条件下成功制备了粒径达30nm,比表面积达181.29m2/g的NiO粉体.通过热力学计算,解释了在凝胶热分解过程中金属镍相出现的可能原因.

Ni_(0.4)Co_(0.2)Zn_(0.4)Fe_2O_4/BaTiO_3纳米纤维双层吸波涂层的微波吸收特性研究

采用静电纺丝法制备了平均直径分别为180 nm和220 nm的BaTiO3（BTO）和Ni0.4Co0.2Zn0.4Fe2O4（NCZFO）纳米纤维,使用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）和矢量网络分析仪（VNA）对纤维的物相结构、表面形貌和微波电磁参数进行了表征,并根据传输线理论分析评估了以BTO和NCZFO纳米纤维为吸收剂的硅橡胶基单层和双层结构吸波涂层在2~18 GHz范围内的微波吸收性能。结果显示,由于BTO纳米纤维的介电损耗与NCZFO纳米纤维的磁损耗的有机结合和阻抗匹配特性的改善,以NCZFO纳米纤维/硅橡胶复合体（S1）为匹配层、BTO纳米纤维/硅橡胶复合体（S2）为吸收层的双层吸波涂层比相应单层吸波涂层表现出更为优异的吸收性能。通过调节匹配层与吸收层的厚度,在4.9~18 GHz范围内反射损耗可达–20 d B以下;当吸收层和匹配层的厚度分别为2.3 mm和0.5 mm时,最小反射损耗位于9.5 GHz达–87.8 d B,低于–20 d B的吸收带宽为5 GHz。优化设计的NCZFO/BTO纳米纤维双层吸波涂层有望发展成为一种新型的宽频带强吸收吸波材料。

Fe-Ni/C复合纳米纤维的原位制备与微波吸收性能

采用静电纺丝技术结合稳定化和碳化处理原位制备了Fe—Ni／C复合纳米纤维，其平均直径约为215nm，所生成的Fe—Ni合金纳米颗粒较均匀地分布在碳基纳米纤维的内部和表面，且被石墨化碳层所包覆．以Fe·Ni／C复合纳米纤维为吸收剂、硅橡胶为基质制备成吸波涂层，研究了碳化温度对电磁特性和微波吸收性能的影响．结果表明，涂层厚度为1．2～2．0mm、Fe—Ni／C复合纳米纤维质量分数为5％的吸波涂层表现出优良的微波吸收性能，在7．4～18GHz频率范围内的反射损耗均低于-20dB；随着复合纳米纤维的碳化温度由800℃升高到1200℃，由于阻抗匹配特性的改善，吸波涂层的微波吸收能力逐步加强，其最小反射损耗由-22．6dB降低到-63．0dB．

纳米金刚石的应用现状及发展前景

基于纳米金刚石在机械、化学、电子学等方面的优异特性,它在发动机的磨合油、部件表面的复合镀层、耐磨合金部件等领域得到了一定程度的应用。展望了纳米金刚石在精密抛光、塑料及橡胶材料、冷阴极场发射显示器等领域的应用。

有机凝胶-热分解法制备MgO,Al_2O_3,MgAl_2O_4微细纤维

以柠檬酸、乳酸及金属盐为原料,采用有机凝胶-热分解法制备了微细氧化镁、α-氧化铝和尖晶石结构铝酸镁纤维。所得纤维结构致密、晶粒细小,直径可小于1μm,长径比大。通过FTIR,XRD,DSC及SEM对纤维前驱体凝胶的结构、热分解过程及热处理产物的形貌进行了表征。凝胶的可纺性与组成凝胶的羧酸盐分子结构、羧酸和金属离子的摩尔比等因素有关。柠檬酸和乳酸中的羧基分别以单齿配位于Mg2+和Al3+可能形成线性分子[(C6H6O7)2Mg3],[(C3H5O3)3Al]和[(C6H6O7)4MgAl2],由这些线性分子组成的凝胶显示出了良好的可纺性。

M型锶铁氧体纳米纤维静电纺丝和磁性能

以聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpylrrolidone,PVP)和金属盐为原料,采用静电纺丝法制备了SrFe12O19/PVP复合纤维前驱体,前驱体经焙烧后得到M型锶铁氧体纳米纤维.通过FTIR、TG/DSC、XRD、SEM和VSM技术对复合纤维前驱体及所制备的M型锶铁氧体纳米纤维进行了表征.结果表明,复合纤维前驱体的直径与溶液中金属盐浓度有关,随盐浓度的升高纤维直径增大;经800℃焙烧2h后,得到纯相M型锶铁氧体纳米纤维,直径在100～150nm,组成纤维的平均晶粒大小约为49nm,且随焙烧温度的升高,晶粒长大;经1000℃焙烧2h后得到的锶铁氧体纤维的磁性能最佳,此时纤维平均直径约为100nm,晶粒尺寸约为61nm,室温下测得的饱和磁化强度为68.5A.m2/kg,矫顽力为503kA/m.

金属Ni、FeNi包裹氧化铝复合微粉的制备

利用非均相沉淀包裹工艺,首先制备了前驱体碱式碳酸镍(NCH)包裹α-Al2O3或碱式碳酸铝铵(AACH)微粉,然后将前驱体在500℃下经氢气还原2h,成功制备了表面较光滑、致密的金属镍包裹氧化铝球形微粉.分析了非均相沉淀过程中前驱体包裹结构形成机理及影响因素,并初步确定了优化制备条件.通过采用α-Al2O3取代AACH或同时采用FeNi合金包裹解决了金属层易脱落问题.利用SEM、XRD及TG/DSC等手段表征了前驱体及还原产物的形貌、成分以及NCH/AACH热分解过程.Ni、FeNi包裹氧化铝复合结构球形微粉可应用于制备连续金属Ni或FeNi合金相三维网络结构氧化铝/金属复合陶瓷.非均相沉淀—热还原工艺可应用于陶瓷/金属封接中金属化层材料的制备.

溶胶凝胶法制备纳米结构氧化铝陶瓷纤维

以乳酸和硝酸铝为原料 ,采用溶胶 凝胶法制备了纳米结构氧化铝陶瓷纤维 ,纤维直径可在 1μm以下 ,组成此纤维的晶粒小于 10 0nm。考察了纤维前驱体可纺性的影响因素和前驱体纤维热分解过程 ,初步得到了制备纳米结构氧化铝纤维的工艺条件。通过SEM、XRD和FTIR研究了纤维前驱体及热处理产物的表面形貌、物相组成和结构。实验表明采用溶胶 凝胶法可以制备连续、均匀的致密纳米结构氧化铝陶瓷纤维。