聚合前驱体法制备Ti/TiO_2电极的结构和电催化活性

用伏安电荷容量表征了聚合前驱体法制备的Ti/TiO2电极的热分解温度和热分解时间对电极电催化活性的影响,用XRD,ESEM,TEM 对所制电极的表面结构、形貌及TiO2的粒径进行了表征。实验结果表明:热分解温度和热分解时间对Ti/TiO2 电极的伏安电荷容量有显著的影响,在热分解温度低于500℃时,延长热分解时间有利于提高电极的电催化活性。热分解反应温度大于500℃后,增长热分解时间,电极的电催化活性减小。不同热分解温度和热分解时间下所形成的不同的电极表面结构和形貌影响了Ti/TiO2电极的电催化活性。

SiC聚合物前驱体和Zn粉复合对Al_(2)O_(3)-C不烧滑板材料性能的影响

为提高Al_(2)O_(3)-C不烧滑板材料的中低温强度,首先将质量比为1∶0.15∶2.7∶0.03的蔗糖、六水合硝酸镍、正硅酸乙酯、草酸水溶液依次添加至乙醇水溶液中,经110℃干燥18 h后得到SiC聚合物前驱体,然后以板状刚玉、α-Al_(2)O_(3)微粉、鳞片石墨为主要原料,复合添加SiC聚合物前驱体和Zn粉,在150 MPa下压制成150 mm×25 mm×25 mm的坯体试样,经180℃固化24 h后,在埋碳条件下经600、800、1000、1200和1400℃热处理3 h。研究了SiC聚合物前驱体和Zn粉复合添加对Al_(2)O_(3)-C材料性能的影响。结果表明:SiC聚合物前驱体和Zn粉的最佳添加量(w)分别为4.5%和1.5%,此时Al_(2)O_(3)-C材料综合性能最优。低温时Zn粉熔融,在材料体系中形成金属结合相;中温时SiC聚合物前驱体发生热解反应及Zn粉气化的催化作用,使体系形成SiC纤维结合相;二者共同作用,赋予Al_(2)O_(3)-C不烧滑板材料较高的中低温强度,克服了现有材料使用过程中因强度过低导致的失效问题。

硅硼碳氮陶瓷前驱体聚硼硅氮烷的合成与表征

以三氯化硼(BCl3)、三氯硅烷(HSiCl3)和六甲基二硅氮烷(Me6Si2NH)为原料,通过聚合物前驱体转化陶瓷(polymer-derived ceramics,PDCs)法成功合成了硅硼碳氮(SiBNC)陶瓷前驱体--聚硼硅氮烷(PBSZ)。采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振、X射线光电子能谱、热重分析和差示扫描量热对PBSZ的结构和热性能进行分析。结果表明,PBSZ结构中存在硅氮硼(Si—N—B)网络和六元硼氮(B—N)环。在氮气中,800℃时PBSZ的陶瓷产率为53.9%。

聚合物前驱体转化陶瓷增材制造技术研究趋势与挑战

近年来,增材制造技术作为一种新兴的制造技术受到了广泛关注。该技术在高性能陶瓷材料的成型制造领域具有巨大的发展潜力,有望突破传统陶瓷加工和生产的技术瓶颈,极大提升高性能陶瓷产品的设计和制备的自由度,从而为高性能陶瓷材料制造技术的发展提供变革性的推动力。前驱体转化陶瓷通过化学方法制得聚合物,再经热处理转化为陶瓷材料。聚合物前驱体充分利用了自身良好的可加工性特点,实现了目标结构的预成型,并通过热处理工艺获得传统陶瓷工艺难以获得的先进陶瓷材料。而聚合物前驱体材料与增材制造技术的结合更受到了极大关注。本文在介绍聚合物前驱体增材制造技术特点的基础上,系统阐述了聚合物前驱体增材制造技术的研究与应用前沿的现状与趋势,并分析了聚合物前驱体增材制造技术面对的挑战以及未来发展方向。

聚合物前驱体法制备立方相WO_3薄膜的光电化学性质

以(NH4)6W7O24·6H2O为钨源,聚乙二醇1000(PEG 1000)为配位聚合物,采用聚合物前驱体法制备了WO3薄膜,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱等手段对其结构进行表征.采用循环伏安法、Mott-Schottky测试、瞬态光和稳态光电流谱等方法研究了WO3薄膜电极的光电化学性能.结果表明,制备的WO3薄膜为立方晶系,禁带宽度约为2.7eV.当热处理温度为450℃时,载流子浓度达到最大2.44×1022cm-3,平带电位为0.06V,在500W氙灯光源照射和1.2V偏压下,光电流密度为2.70mA·cm-2.进一步探讨了热处理温度对其光电性质的影响及其机理.

聚合物前驱体方法低温合成LiTaO_3纳米粉体

采用聚合物前驱体方法,以柠檬酸为配位剂,乙二醇为酯化剂,低温合成纳米LiTaO3粉体。以红外光谱和拉曼光谱研究了柠檬酸与金属离子的配位情况。当柠檬酸和金属离子物质的量的比为2.5∶1、柠檬酸和乙二醇的物质的量比为1∶2时可形成稳定的Li-Ta前驱体溶胶。用差热-热重对凝胶前驱体的热分解历程进行分析,采用X射线衍射和红外光谱对Li-Ta凝胶前驱体及不同温度下煅烧所得粉体的相组成进行分析。结果表明,凝胶前驱体经600℃下煅烧2h可以得到纯钙钛矿型纳米LiTaO3粉体,平均粒径为60-80nm。

聚合物前驱体制备氮化硅纳米纤维及其发光

由聚硼硅氮烷前驱体在高温常压下热裂解得到氮化硅纳米纤维,确定了样品结构为α相,讨论了纳米纤维的生长模式属于气-液-固生长机制。在室温下用488 nm激光对样品激发,观察到样品有很宽的强光致发光带,并有两个发光中心,这种强的可见光致发光主要来自氮化硅的内禀S i和N的悬键。测量了纳米纤维的室温吸收光谱,得到氮化硅纳米纤维的光学带隙为4.80 eV。

聚合物前驱体制备具有竹节结构的Si-B-C-N纳米材料及其发光

采用热裂解聚合物前驱体法制备出了具有竹节结构的Si B C N纳米材料。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)结果表明样品具有特殊的竹节状(叠杯状)形貌,电子散射能谱(EDX)证实了样品组分为Si、B、C、N。通过微区喇曼光谱仪研究了样品在488nm激光激发下从84～290K的变温发射特性,在490～800nm观察到位于580,620nm附近两个较强发射峰和740nm附近一个弱的发射峰。变温实验说明相应发射峰与材料禁带中形成的杂质能级有关。

三元巯基／乙烯基硅氮烷UV固化制备聚合物陶瓷前驱体

采用差光量热扫描研究了三元巯基化合物与乙烯基硅氮烷紫外光固化特性,结果表明,随着光引发剂浓度和辐照强度的增加,体系聚合速率增大,体系终止方式以自由基双基偶合终止为主。聚合反应为一级,且聚合速率与乙烯基浓度有关,而与巯基浓度无关。对制备的聚合物陶瓷前驱体的基本性能进行分析表明,玻璃化转变温度随巯基化合物用量的减少而降低,在巯基-乙烯基硅氮烷等摩尔比时,体系的固化度最大。

前驱体聚合物转化法制备SiBN(C)陶瓷纤维研究进展

SiC,Si3N4,BN等二元体系陶瓷纤维因具有优良高温机械性能、介电性能、高温稳定性能所以被广泛地应用,而相比较而言多元体系SiBN(C)陶瓷纤维正处于研究的初步阶段,但是因其综合了上述二元体系的各种优点,如高温热稳定性、高温耐腐蚀、抗氧化等性能所以已成为当前航空航天领域的研究热点,尤其是含碳量很低的SiBN陶瓷纤维具有很好的透波性能,在导弹天线罩上有重要的应用。其中前驱体聚合物转化法是SiBN(C)陶瓷纤维的主要制备方法,该方法的优点在于可通过前驱体聚合物的分子结构设计,得到含有目标元素的分子前驱体,并在聚合过程中调控其流变性能,从而获得具有可纺性的前驱体聚合物。主要概述了近年来国际和国内采用前驱体聚合物转化法制备SiBN(C)陶瓷纤维的几种方法,它们分别是含硼分子改性聚硅氮烷法,单体改性硼基前驱体法和小分子单体合成法。其中小分子单体合成法又分为多步法和一步合成法。用图表分析比较了各种方法的合成路线,SiBN(C)陶瓷纤维制品性能,以及存在的问题,并且提出了进一步研发的方向和建议。

前驱体聚合物转化法制备SiBNC陶瓷纤维的热解过程研究

采用前驱体聚合物转化法制备SiBNC陶瓷纤维。通过高温热失重分析(TGA)、色谱-质谱联用技术(GC-MS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及元素分析(EA)等手段对前驱体纤维的热解过程进行了研究。研究结果表明,前驱体纤维从室温升至1500℃的过程中出现三段明显的热失重区域,结合FTIR和GC-MS分析可知在室温至800℃的升温过程中化学结构出现显著变化,并且主要逸出了甲胺和甲烷气体,同时EA结果显示碳含量明显下降,当热解温度达到800℃时陶瓷化转变过程基本完成。1600℃时热解得到的SiBNC陶瓷纤维主要结构为B-N、Si-N。

聚合物前驱体转化法制备陶瓷微机电系统

陶瓷材料作为一种在高温和腐蚀等苛刻环境中应用的重要材料,对其制备和加工技术进行研究是非常必要的。本文在简要概述传统微机电系统(MEMS)加工技术对制备陶瓷MEMS存在的不足基础上,着重介绍了由聚合物前驱体转化法制备陶瓷MEMS的制备方法、工艺流程、优缺点及未来发展方向。

聚合物前驱体法制备的层状结构K_4Nb_6O_(17)薄膜及其光催化性能(英文)

以Nb2O5为原料,采用一种新型的聚合物前驱体法制备了层状结构K4Nb6O17薄膜.经600℃以上的温度处理,得到了纳米晶的具有(040)取向的薄膜。XPS测量表明该薄膜的元素比K:Nb:O为4.08:5.99:16.77,符合K4Nb6O17的化学计量比。分解水制氢实验表明该薄膜具有良好的光催化性能。应用Boltzmann方程对产氢量的时间曲线进行了分析。结果表明,结晶性能直接影响了薄膜的产氢行为。

三元巯基/乙烯基硅氮烷UV固化制备聚合物陶瓷前驱体

采用差光量热扫描研究了三元巯基化合物与乙烯基硅氮烷紫外光固化特性,结果表明,随着光引发剂浓度和辐照强度的增加,体系聚合速率增大,体系终止方式以自由基双基偶合终止为主。聚合反应为一级,且聚合速率与乙烯基浓度有关,而与巯基浓度无关。对制备的聚合物陶瓷前驱体的基本性能进行了分析,结果表明,玻璃化转变温度随巯基化合物用量的减少而降低,在巯基-乙烯基硅氮烷等摩尔比时,体系的固化度最大。

聚合物前驱体法制备铌酸钾钠纳米粉体

采用聚合物前驱体法,以柠檬酸(CA)为络合剂,乙二醇(EG)为酯化剂合成了纳米级(Na0.35K0.65)NbO3。研究了乙二醇用量对聚合物前驱体稳定性的影响,结果表明n(EG):n(CA)为2时能得到稳定凝胶,与乙二醇和柠檬酸聚酯化反应得到凝胶的理论配比一致。XRD分析表明聚合物前驱体在650℃煅烧2h可制得平均晶粒尺寸为24nm左右,纯单斜相结构的(Na0.35K0.65)NbO3纳米粉体,该合成温度比传统固相法降低了约300℃。

聚合物前驱体法合成铌酸锶钡铁电薄膜

采用聚合物前驱体法制备铌酸锶钡(SrxBa1-xNb2O6,SBN)铁电薄膜.以柠檬酸为配位剂与金属离子配合,水作为溶剂,用乙二醇加速溶液聚合形成稳定的前驱体溶胶.采用旋转法在Si/SiO2/Ti/Pt基片上镀膜.研究了柠檬酸(CA)/乙二醇(EG)(质量比)、pH值对前驱体溶胶稳定性的影响.结果表明,当Sr-Ba-Nb前驱体溶胶的pH值为7,CA/EG=40:60时,可以获得稳定性好的溶胶.薄膜经750℃热处理,可以获得单相、表面均匀、无裂纹的铌酸锶钡铁电薄膜.

抗氧化和抗高温腐蚀的Si-Al-C-N 聚合物前驱体陶瓷

利用聚合物前驱体陶瓷工艺制备了Si-Al-C-N陶瓷,并对陶瓷氧化和腐蚀特性进行了研究.结果表明:掺入少量的Al将极大地提高Si-Al-C-N陶瓷的抗氧化和抗腐蚀能力.含1.4at%Al的Si-Al-C-N陶瓷的氧化速率较文献报道硅基材料的低10倍,并且在1200℃,50 h观察不到任何腐蚀.还讨论了Si-Al-C-N陶瓷的抗氧化与腐蚀的机理.

聚合物前驱体热解制备SiC纳米线研究

采用催化剂辅助聚合物前驱体热解工艺制备出宏量碳化硅纳米线(Si CNW),研究了基底材料、热处理温度及催化剂加载量等参数对所制备Si CNW微观结构形貌的影响规律.借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)等分析测试手段对Si CNW的晶体结构和微观形貌进行表征,并分析了其生长机制.研究结果表明:制备的Si CNW为面心立方单晶结构的β-Si C,平均直径约为400 nm.随着热处理温度的提高,Si CNW的形貌由弯曲状生长转变为直线状生长,纳米线的直径也随之增加,在高温出现链珠状形貌纳米线;随着催化剂加载量的增加,纳米线的直径逐渐提高,产量却有所减小.纳米线的生长过程主要遵循VLS机制.当热解温度为1 600℃,基底材料为碳纤维布,催化剂加载量为5%(质量分数)时制备的Si C纳米线的直径、数量和分布状况较为理想.

硅基聚合物耐高温衍生陶瓷涂层制备与应用研究进展

随着航空航天领域的不断发展,金属以及碳材料等高温结构部件的服役条件日益苛刻。通过恰当的工艺在高温结构部件表面制备硅基陶瓷涂层并赋予其特殊性能,可有效提高高温结构部件的使用寿命。近年来,聚合物前驱体转化陶瓷涂层逐渐成为一种无机涂层制备的新方法。该方法具有制备工艺简便、涂层功能拓展性强等特点,得到了研究者越来越多的关注。本文主要综述了硅基聚合物前驱体转化陶瓷涂层的研究进展。首先从聚合物陶瓷涂层的制备展开,简要介绍了硅基聚合物前驱体、填料种类以及涂覆工艺和裂解方式对涂层结构以及性能的影响。随后,重点讨论了聚合物前驱体转化陶瓷涂层在耐高温防护领域,包括抗氧化、环境障、热障涂层的应用进展。最后,指出了聚合物陶瓷涂层在涂层性能提升及缺陷控制等方面的问题,并对其发展方向进行了展望,例如通过在硅基前驱体中引入Hf,Zr,Ta等超高温元素,提高陶瓷涂层的耐温等级,以及发展高效的陶瓷化新技术,从而提高陶瓷转化效率及涂层适用性范围等。

pH值对聚合物前驱体法制备WO_3薄膜光电性质的影响

以偏钨酸铵为钨源,聚乙二醇1000为配位聚合物合成了前驱体溶胶,并用浸渍提拉法在FTO导电玻璃上制备了WO3薄膜,研究了不同pH值对WO3薄膜结构和光电性质的影响。实验结果表明,降低pH值有利于提高溶胶的稳定性;不同pH值条件下制得的薄膜均为立方晶相,且具有不同的颗粒尺寸;在500W氙灯照射下,pH=2.8时,颗粒尺寸为60nm,样品的光电流密度达到最大。