蓝宝石晶体纳米压入本构方程

应用有限元方法(FEM)结合神经网络优化及无量纲模型,建立了可统一描述蓝宝石不同晶面纳米压入行为的本构方程。采用纳米压痕方法对蓝宝石晶体的四个典型晶面(C、A、R、M)的表面微力学行为进行了研究,本构方程计算结果与实测结果对比表明:加载、卸载曲线均可由压入深度h的二次函数表达;加载曲线是压入面弹性模量E、屈服应力Y和加工硬化指数n的函数,卸载曲线则除此三个因素之外还与卸载位置(最大深度)h_(max)有关;对同一晶面而言,残余深度hr正比于h_(max),塑性功正比于h_(max)的三次方。结果还表明,对蓝宝石晶体这类难以应用常规力学性能试验研究手段的超硬高脆材料,利用本构方程结合纳米压痕试验,可以比较有效地获得其基本力学性能。

γ-Al_(2)O_(3)载体的水热合成及其加氢性能

以ρ-Al_(2)O_(3)和NH4HCO3为原料,采用水热法合成出γ-Al_(2)O_(3)的前驱体碳酸铝铵(AACH),考察了原料配比和反应时间对合成产物的影响,利用X射线衍射仪、物理吸附分析仪、化学吸附仪对2种不同前驱体制得的载体进行表征,并对2种载体制得的催化剂进行了加氢脱硫脱氮性能评价。结果表明:在n(HCO_(3)^(-))/n(Al^(3+))为1.5∶1.0,100℃反应14 h下制得具有棒状结构、结晶度较好的AACH;相比由传统拟薄水铝石制得的载体,由AACH制得的载体具有较高比表面积和大孔容,有效孔径(4~10 nm)的孔容占比更高,且利于反应进行的中强酸更多,且所制备催化剂的脱硫脱氮活性更佳。

铝灰碱法烧结熟料溶出过程及超声协同作用研究

二次铝灰碱法烧结熟料溶出过程是回收氧化铝的重要环节,当溶出过程关键参数控制不当,会造成氧化铝溶出率低、能耗较高。为了提高氧化铝溶出率,了解氧化铝溶出机制,降低溶出过程能耗,探究了二次铝灰碱法焙烧熟料常压溶出过程中温度、时间、液固比与熟料中氧化铝溶出率的关系及熟料中NaAlO_(2)溶出过程动力学,考察了施加超声对氧化铝溶出率的影响。结果表明:熟料溶出过程优化参数为溶出温度为80℃、溶出时间为15 min、液固比(体积质量比,mL/g)为15,氧化铝溶出率可达92.3%;溶出动力学表明,NaAlO_(2)溶出过程受内扩散控制,表观活化能为13.45 kJ/mol;发现施加超声可在相同氧化铝溶出率下降低溶出温度至70℃并缩短溶出时间至9 min。该研究结果可为二次铝灰碱性焙烧熟料溶出过程降低能耗和提高效率提供新的理论参考和基础数据。

熔融碳酸盐燃料电池CeO_(2)包覆改性阴极材料研究

通过聚合物前驱体法成功制备了1种新型的MCFC阴极材料,该材料使用了CeO_(2)对传统阴极材料镍粉进行了表面包覆,X射线衍射、扫描电镜测试确证合成了CeO_(2)包覆的Ni粉末材料;空隙率测试结果显示,制备的CeO_(2)包覆的镍阴极材料的孔隙结构与普通镍阴极材料相似;另外,在温度650℃、V_(1)(CO_(2))∶V_(2)(O_(2))=2∶1气氛条件下,CeO_(2)包覆镍阴极材料在熔融碳酸盐中的溶解度比纯镍阴极材料明显降低。

二氧化锗-76同位素的制备研究

高纯富集锗-76单晶探测器可应用于探测无中微子双β衰变,其中高纯富集二氧化锗-76是制备链中关键材料。本文以富集四氟化锗-76为原料,建立了一条水解中和法制备二氧化锗-76的工艺方法,并分别对四氟化锗-76气体水解液质量浓度、水解时间、原料质量比、中和反应时间和烘干时间等工艺参数的研究,最终确立一条高纯度高收率的转化路线,产品经检测晶型为六方型晶体,纯度≥99.99%,转化收率≥95%。该研究成果有效解决了国内锗-76单晶探测器研究技术的“卡脖子”问题,打破了其他国家的技术壁垒。

国内高铝粉煤灰提取氧化铝主要技术进展及发展建议

粉煤灰已成为我国排放量最大的工业固废,目前堆存量估计在 30 亿吨以上,如果不及时处理或处理不当,将会对环境造成严重危害。由于其具有高含量的氧化铝,特别是高铝粉煤灰,含量超过38%,被认为是取代铝土矿,生产氧化铝的理想原料之一。近几十年来,高铝粉煤生产氧化铝是一项热门的研究课题,各企业及科研院校均投入了大量的人力和物力,并且取得了一定的成就,提出了不同的工艺路线,部分工艺已经进行了中试试验或者工业化生产。目前,初步形成了三种主要的工艺路线:预脱硅-碱石灰石烧结法、石灰石烧结法、一步酸溶法。文章主要综述了以上三种技术的原理、工艺流程及技术进展,分析其发展难点,同时提出评价和建议。

In_(2)O_(3)-CuO的制备及其光活化下的室温甲醛气敏性能

以InCl_(3)•4H_(2)O和Cu(NO_(3))2•3H_(2)O为原料、尿素为沉淀剂,采用水热法制备了In_(2)O_(3)-CuO复合材料。通过XRD、SEM、TEM、UV-Vis吸收光谱、XPS、EIS对其进行了表征,探究了紫外光活化In_(2)O_(3)-CuO复合材料的气敏性能与传感机制。结果表明,In_(2)O_(3)-CuO复合材料在375 nm紫外光照射室温(25℃)条件下对质量浓度50 mg/L甲醛气体的灵敏度为298,与纯In_(2)O_(3)(2.4)相比灵敏度提高123倍,气敏性能的巨大提升得益于In_(2)O_(3)与CuO形成的p-n异质结,协同光活化条件下异质结界面产生的光生电子-空穴与氧物种(O_(2)和O_(2)-)间建立了氧的光活化吸附-解吸循环,使室温下材料的气体吸附-解吸过程和表面反应增强。

铝掺杂氧化锌纳米粉末制备及其对PET的抗静电改性

采用化学共沉淀法制备了不同含量的Al单元掺杂氧化锌(AZO)纳米粉体,并将自制的纳米AZO粉末用于聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制备,以提高PET的抗静电性能。利用X射线行射、扫描电子显微镜、热重分析、表面电阻测试仪等测试手段,探究了Al单元掺杂对AZO粉体结构、形貌及电性能的影响。在PET制备过程中加入AZO,探究AZO对PET抗静电性能的影响。结果表明:所制备的AZO纳米粉体为结晶度良好的六方纤锌矿结构。Al掺杂浓度影响AZO粉体形貌、晶体结构及电性能。随着Al掺杂浓度的增加,粉体的结晶质量降低,电性能先变好后变差,粉体尺寸变大,出现团聚、结块现象。适度的Al掺杂可使AZO电阻率达到最低,改善AZO的导电性能。在Al掺杂浓度为2%时,AZO纳米粉体的电性能最佳,电阻率为5.3×10^(4)Ω/m^(2)。使用制备的AZO纳米粉末作为导电填料能有效改善PET的抗静电性能,降低PET/AZO复合材料的表面电阻率,使材料由绝缘体转变为静电耗散体,抗静电性能增强。AZO填充量在0.005%时复合材料的表面电阻率最低,为1.16×10^(10)Ω/m^(2)。

铝掺杂对硒化铟晶体结构与性能的影响

硒化铟(InSe)是一种新型的窄禁带(1.3 eV)层状半导体,具有优异的塑性和电学性能,在新型电子和光电子器件中具有广泛应用前景。采用布里奇曼(Bridgman)法生长了未掺杂和铝掺杂的InSe晶体,通过能谱仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对制备材料的化学成分和表面形貌进行了表征。本文研究发现,铝掺杂可调节InSe晶体的塑性和光电性能。X射线衍射(XRD)分析表明晶体具有六方结构,结合拉曼光谱表征证实晶体结构为ε-InSe。纳米压痕测量表明,随着铝掺杂量的增加,InSe晶体的硬度和模量降低,材料的塑性提高。霍尔效应测量和光学吸收谱结果表明,铝掺杂可提升载流子浓度和禁带宽度。

氧化铈/镍-碳纳米管复合氧还原电催化剂的制备与性能研究

燃料电池阴极氧还原反应(ORR)的电子转移过程比较复杂,反应动力学缓滞,需要高效的电催化剂来加快反应速率。传统的贵金属铂基催化剂价格昂贵,因此亟需开发高性能、低成本的非贵金属催化剂作为替代材料。首先通过溶胶凝胶和热处理,得到了尺寸约为10 nm的氧化铈/镍复合纳米颗粒,然后通过催化甲烷热分解,得到了碳纳米管支撑的氧化铈/镍纳米材料。由于碳纳米管的形成,使催化剂与电解液的接触面积增加,并且改变了金属镍的电子结构,从而使其在碱性溶液中表现出较好的电催化氧还原活性,其循环伏安的氧还原峰电位约在-0.17 V和-0.51 V左右,氧还原极化曲线的开启电位约在-0.05 V vs. SCE。

质子入射Al_(x)Ga_(1-x)N材料的位移损伤模拟

氮化镓材料由于优良的电学特性以及耐辐照性能,其与不同含量Al_(x)Ga_(1-x)N材料组成的电子器件,有望应用于未来空间电子系统中.然而目前关于氮化镓位移损伤机理研究多关注于氮化镓材料,对于Al_(x)Ga_(1-x)N材料位移损伤研究较少.本文通过两体碰撞近似理论模拟了10 keV-300 MeV质子在不同Al元素含量的Al_(x)Ga_(1-x)N材料中的位移损伤机理.结果表明质子在Al_(x)Ga_(1-x)N材料中产生的非电离能损随质子能量增大而下降,当质子能量低于40 MeV时,非电离能损随着Al含量的增大而变大,当质子能量升高时该趋势相反;分析由质子导致的初级撞出原子以及非电离能量沉积,发现不同Al_(x)Ga_(1-x)N材料初级撞出原子能谱虽然相似,然而Al元素含量越高,由弹性碰撞产生的自身初级撞出原子比例越高;对于质子在不同深度造成的非电离能量沉积,弹性碰撞导致的能量沉积在径迹末端最大,而非弹性碰撞导致的能量沉积在径迹前端均匀分布,径迹末端减小,并且低能质子主要是通过弹性碰撞造成非电离能量沉积,而高能质子恰好相反.本研究揭示了不同Al元素含量的Al_(x)Ga_(1-x)N材料质子位移损伤机理,为GaN器件在空间辐射环境下的应用提供参考依据.

硝酸中二氧化铀溶解行为与机理研究进展

乏燃料的首端溶解是Purex流程的关键步骤,该步骤产生的料液直接影响后续的铀钚回收及分离效果。二氧化铀是乏燃料的主要成分,要实现乏燃料的有效溶解,必须要对二氧化铀的溶解行为及机理进行系统研究。首先,以二氧化铀与硝酸的基本反应为基础,结合对反应中产生气体的分析,探讨了氧化溶解的机理和溶解过程中亚硝酸的自催化作用,并系统分析了亚硝酸浓度、硝酸浓度、温度和芯块形态对二氧化铀溶解过程的影响;然后,介绍了二氧化铀在硝酸中溶解模型的研究进展,并对模型的适用性进行了探讨;最后,讨论了当前二氧化铀在硝酸中的溶解研究存在的主要问题,并对未来的发展方向进行了展望。

铝-空气电池废电解液制备片状氧化铝的研究

以铝-空气电池废电解液为原材料,用硫酸铝调节pH值,用硫酸钾作为熔盐制备片状氧化铝(α-Al_(2)O_(3)),研究了合成温度、晶种添加量对α-Al_(2)O_(3)粉体体积分数、粒度大小及粒度分布的影响规律。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和激光粒度仪等,对加入不同晶种量的α-Al_(2)O_(3)粉体的结构和形貌进行表征。结果表明,添加晶种后可以提高α-Al_(2)O_(3)粉体的体积分数,减小α-Al_(2)O_(3)粉体的粒度,使α-Al_(2)O_(3)粉体的粒度分布更集中,同时使α-Al_(2)O_(3)粉体更分散。此外,当晶种添加量为5%(质量分数)时,制备出的片状α-Al_(2)O_(3)的体积分数可达97.0%,平均粒度约为7.24μm。

改性牡蛎壳对磷吸附性能的研究

研究了不同牡蛎壳改性方式对磷吸附性能的影响。比较了不同AlCl_(3)改性浓度对牡蛎壳除磷效果,结果表明,0.5 mol/L AlCl_(3)改性牡蛎壳除磷率高达90%,处理后剩余污水磷浓度为0.05 mg/L。研究对比了天然牡蛎壳、热改性牡蛎壳、AlCl_(3)改性牡蛎壳对低浓度含磷污水的处理效果,其TP去除率分别为:63%~68%,61%~72%,83%~90%,AlCl_(3)改性牡蛎壳的TP去除率最高。天然牡蛎壳、热改性牡蛎壳、AlCl_(3)改性牡蛎壳的吸附均符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,吸附过程既有物理吸附也有化学吸附。天然牡蛎壳、热改性牡蛎壳、AlCl_(3)改性牡蛎壳在Freundlich等温吸附模型中参数n值分别为:1.205,1.168,2.611,表明AlCl_(3)改性牡蛎壳对磷的吸附反应比天然牡蛎壳、热改性牡蛎壳对磷的吸附反应更容易进行。

无机阴离子对低温拜耳法中脱硅产物析出的影响

利用XRD、FT-IR、SEM和PSD等手段系统研究无机阴离子对低温拜耳法过程中脱硅产物(DSPs)的组成、结构以及微观形貌的影响。当溶液中存在氯化物、硫酸盐和碳酸盐时,形成氯化物型方钠石、碳酸盐型方钠石和黝方石,部分铝酸盐离子被阴离子杂质取代。硫酸盐与DSPs的结合能力强于铝酸盐、氯化物和碳酸盐。随着阴离子浓度的增加,DSPs的粒径增大,且DSPs的团聚程度和圆形片层结构的厚度均有所增加。此外,阴离子杂质会促进沸石骨架的溶解和方钠石中四元环的形成,从而促进沸石向方钠石转化。

球形γ-Al_(2)O_(3)孔结构及其水热稳定性调控策略

负载型催化剂广泛应用于石油化工和精细化工等重要领域,其中载体作用极为关键。多孔球形氧化铝载体具有晶型众多、孔结构优异、化学性质稳定等优点,在工业载体中所占份额最大,然而其性能与相应的孔结构及其水热稳定性息息相关。该文总结了国内外在球形γ-Al_(2)O_(3)孔结构及其水热稳定性调控策略方面的研究进展,着重从球形γ-Al_(2)O_(3)前驱体、油氨柱成型过程及其后处理三方面分析了载体孔结构调控规律,从氧化铝孔结构水热稳定性调控机制及其增强手段,如表面羟基钝化和γ-Al_(2)O_(3)含量总结了其调控策略,对国内高端球形氧化铝工业载体的未来发展提出了建议。

氧化钪(Sc_(2)O_(3))的热漫散射强度解析

热漫散射分析在凝聚态物理和材料科学研究中具有巨大潜力与实用性.氧化钪(Sc_(2)O_(3))独特的物理化学性质,使其具有较高的研究和应用价值.在室温26℃下对Sc_(2)O_(3)进行了X射线衍射实验.其热漫散射强度呈明显的振动形状,将Sc_(2)O_(3)的全衍射背底强度方程展开,并计算热漫散射强度的理论值,直至计算到第14近邻原子(r为0.3816 nm)全衍射背底强度图谱.将理论值与实验值拟合,得到了最近邻原子至第7近邻原子所对应的原子间热振动相关效应值μ,最近邻原子到第7近邻原子距离r的值分别为0.2067,0.2148,0.2161,0.2671,0.2945,0.3229和0.3265 nm,所对应的原子间热振动相关效应值μ分别为0.64,0.63,0.62,0.61,0.60,0.58和0.57.研究发现Sc_(2)O_(3)热漫散射强度大小与原子的热振动密切相关,对热漫散射强度振动形状影响最大的是第7近邻原子Sc_(1)-Sc_(2)间的热振动相关效应μ,原子间热振动相关效应值μ对研究材料的力热性质提供很重要的参数,为下一步计算比热和原子间力常数打下基础,其对于材料的力热方面的用途与发展有着至关重要的作用.

GaAsBi半导体材料的制备及应用研究进展

稀铋Ⅲ-Ⅴ半导体材料在电子和光电子领域具有广泛的应用前景,其制备方法主要有分子束外延法(MBE)和金属有机物气相外延法(MOVPE)。本文聚焦于具有较大带隙收缩、温度不敏感以及强自旋轨道分裂等特殊物理特性的GaAs_(x)Bi_(1-x)半导体材料,对其制备方法和研究进展进行了综述。研究人员对GaAsBi材料的研究主要集中在薄膜、多量子阱、纳米线和量子点材料的制备。在薄膜材料方面,侧重于研究制备工艺条件对GaAsBi薄膜的影响,例如低衬底温度、低生长速率和非常规的Ⅴ/Ⅲ束流比;在多量子阱材料方面,采用双衬底温度技术有效减少Bi偏析问题;对于纳米线和量子点材料,金属Bi作为表面活性剂可以改善材料的形貌和光学性能。然而,目前在该材料研究和应用方面仍存在挑战,如薄膜材料的结晶质量恶化和金属Bi分凝团聚,以及量子点材料中Bi的均匀性和形成机制的争议。解决这些问题对于提高GaAs_(x)Bi_(1-x)半导体材料的质量和促进器件发展具有重要意义。

LaCoO_(3)纳米粒子的制备、掺杂及丙酮敏感性能研究

为了开发新型的钙钛矿钴氧化物气敏材料,探究不同掺杂离子及掺杂量对LaCoO_(3)气敏性能的影响,以La(NO_(3))3·6H_(2)O、Co(NO_(3))3·6H_(2)O、丙烯酰胺、柠檬酸为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿结构的LaCoO_(3)及A位Ca^(2+)、Sr^(2+)掺杂的纳米粒子。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(IR)对样品的结构、形貌、半导体性质进行了表征,研究了不同掺杂量对LaCoO_(3)纳米粒子晶粒大小、活化能等的影响。结果表明,A位Ca^(2+)、Sr^(2+)掺杂可以增大LaCoO_(3)晶粒的生长活化能、抑制晶粒生长;对制得样品进行丙酮敏感性能测试后发现,Ca^(2+)、Sr^(2+)掺杂均可提高LaCoO_(3)对丙酮的响应能力,尤其是Ca^(2+)掺杂量为15%时,样品对2%体积分数丙酮的灵敏度可达97.83%。

再生气高温管线因温差变化所需的管道防腐处理

社会的进步与发展,多领域行业在其中起到了推动下的作用,LNG液化工厂属于能源行业的组成部分之一,它对经济的发展有重要作用。通过建设及运营LNG液化工厂,能够给当地更多人提供就业机会,在促进国际贸易合作过程中,让我国在世界能源市场占有一席之地。对于LNG液化工厂本身来讲,分子筛脱水过程中再生气高温管道,它主要将300℃的天然气进行有效输送,因为天然气本身的特殊性以及管道内天然气从环境温度至300℃温差的不断变化,对管道有特定的安全要求,为了解决此类问题,管道防腐在其中起到关键性的作用,它能够针对高温管道起到有效的防腐蚀保护作用,从而抗击高温状态下的腐蚀及氧化问题,而且其自身有良好的耐热特点,即使在高温环境下,也能够保持长久的效用。而且此类材料本身有相应的附着及耐磨特点,在极端的工作条件下依然保持稳定作用。可以说,运用耐高温防腐漆,能够延长高温管道实际运用时间,减少投入成本,保证管道能够长期稳定运转。本文就针对耐高温防腐漆的在LNG液化工厂高温管道的应用方面展开全面分析。