Co和Co_(9)S_(8)纳米颗粒均匀嵌入S、N共掺杂的多孔碳材料的电催化性能研究

热解金属有机骨架材料(MOFs)可以得到活性物质均匀嵌入的杂原子掺杂多孔碳材料,这种多孔碳材料在电催化领域具有重要的研究意义。对以Co^(2+)为中心离子,2,5-噻吩二羧酸和4,4-联吡啶为有机配体的Co基金属有机骨架材料([Co(tdc)(bpy)]^(2)_(n))进行热解处理,成功制备了Co和Co_(9)S_(8)纳米颗粒均匀嵌入的S、N共掺杂的多孔碳材料(Co/Co_(9)S_(8)@SNC)。其中700℃下热解得到的Co/Co_(9)S_(8)@SNC-700上形成的Co和Co_(9)S_(8)催化颗粒的比例适中,且多孔碳上的S和N掺杂的形式及比例也最佳。故Co/Co_(9)S_(8)@SNC-700在碱性电解液中表现出最佳的氧还原及氧析出双功能电催化性能和导电性。电化学测试结果表明,Co/Co_(9)S_(8)@SNC-700的氧还原极限电流密度为4.4mA/cm^(2),接近商用Pt/C(20wt%)。在氧析出测试中,Co/Co_(9)S_(8)@SNC-700在10mA/cm2处的过电位为0.37V,优于RuO_(2)。

水溶性石墨烯对双电解液镁空气电池放电性能的影响

为了提高双电解液体系镁空气电池的放电性能,选择在0.6mol/L NaCl电解液中加入水溶性石墨烯。采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),在GO的基础上制备出还原氧化石墨烯(RGO)和水溶性石墨烯(PG)。采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪以及扫描电子显微镜对所制石墨烯进行了结构以及形貌的表征。研究了镁阳极在加入不同浓度PG的NaCl溶液中的电化学性能和组装成电池之后的放电性能。结果表明:在0.6mol/L NaCl电液液中加入PG后的镁空气电池放电性能得到很好的提升,其中Mg(ClO_(4))_(2)-AN/NaCl+0.5g/L PG双电解液体系镁空气电池1mA/cm~2放电时放电性能最好,阳极利用率为89%,能量密度为2840Wh/kg,且放电电压可达到1.42V。电化学测试表明镁阳极在加入PG的NaCl电解液中有着较高的电化学活性。

自模板法制备壳核结构NiCo_(2)O_(4)及其电催化性能研究

一种低成本、环保、容易制备的氧还原、氧析出双功能催化剂在环境保护和能源储存与转换方面至关重要。通过一步水热法制备了NiCo-甘油酸盐纳米球,并以其为前驱体,通过控制后续热处理过程中的加热速率,利用前驱体的非均匀收缩得到了单层壳核和双层壳核两种结构的NiCo_(2)O_(4)。结果表明:两种结构的材料其壳和核都是由纳米颗粒的NiCo_(2)O_(4)晶体组成,并且双层壳核结构的材料具有更高的比表面积。故其在碱性电解液中表现出优异的氧还原及氧析出双功能电催化性能和导电性。电化学测试结果表明,双层壳核结构的NiCo2O4具有5.58mA/cm^(2)的氧还原(ORR)极限电流密度,并且其氧析出(OER)在10mA/cm^(2)处的过电位仅为400.6mV。

热处理对Al-Zn-In-Mg-Ti合金组织与电化学性能的影响

通过对Al-5Zn-0.03In-1Mg-0.07Ti牺牲阳极进行510℃固溶和退火处理,比较该阳极在铸态、固溶及退火态下的组织、电化学性能及腐蚀形貌。结果表明:固溶处理减少了该合金的偏析相,提高了电流效率及实际电容量,腐蚀均匀性有所改善,但工作电位不稳定;退火处理细化了该合金组织,偏析相增多,电流效率达95.9%,实际电容量达2746 A.h.kg-1,且腐蚀均匀;退火处理效果优于固溶处理,有利于该阳极的实际应用。

基于双金属MOFs衍生的NiCo/NC多孔碳催化材料的电化学性能研究

通过普通溶液法制备了双金属NiCo-ZIF-67纳米晶体,并将其作为前驱体,通过采用不同温度的高温热解得到氮掺杂双金属基碳材料。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)对材料的表面形貌、物相、化学元素分布以及表面化学键价态等进行表征分析;采用线性扫描伏安法(LSV)等电化学测试方法对材料的ORR/OER电催化性能和稳定性进行了研究。结果表明,相比于其他热解温度,在800℃下热解产物NiCo/NC-800的极限电流密度为4.26 mA·cm^(-2),具有接近商用Pt/C的ORR性能;在10 mA·cm^(-2)时NiCo/NC-800的过电势为469.6 mV,且相对应的塔菲尔斜率为98.68 mV·dec^(-1),具有优于商用RuO_(2)的OER性能,且具有良好的稳定性。

含Mn元素的铝合金牺牲阳极材料的研究

采用透射电镜、金相显微镜、电化学性能测试等方法,研究了锰含量及510℃×10h固溶处理对Al-5%Zn-0.03%In-1%Mg-0.05%Ti-(0.5、0.8、1.2)%Mn合金组织与电化学性能的影响。结果表明,含0.5%Mn的铝合金晶粒细小,有适量析出相,电流效率达90.3%,且均匀溶解。随着Mn含量提高,合金组织粗化,综合性能变差。固溶处理减少铝合金组织中的析出相且使剩余析出相球化,但降低合金电流效率。含1.2%Mn的铝合金,由于含Mn量过高合金活性显著降低,固溶处理使含Zn相重溶而提高该合金活性,同时由于减少了过多析出相,其溶解均匀性得到改善,固溶处理后该合金电流效率为90.4%。

铝空气电池的研究进展

铝空气电池制造成本低、比功率高、无毒,是一种很有发展前途的空气电池。但其商业化应用存在氧电极极化、电池不稳定、阳极过腐蚀、非均匀溶解等障碍。对铝合金阳极材料及其热处理与溶解机理、铝空气电池用电解质、空气电极及其催化剂等方面的研究现状进行了综述。铝空气电池的关键技术在于氧电极的催化剂活性及电解质中腐蚀产物Al(OH)3的处理。目前对以上两方面的研究有突破性进展,铝空气电池将成为21世纪理想动力电源。

铝合金阳极腐蚀过程的电化学阻抗谱研究

利用电化学阻抗谱(EIS)方法研究了Al-Zn-In-Mg-Ti合金阳极在3%NaC1溶液中的腐蚀过程,观察了260h浸泡腐蚀后的表面形貌。结果表明:合金腐蚀是点蚀引起的,腐蚀由钝化态开始,经点蚀诱导期,达到点蚀稳定期。分别采用不同等效电路拟合合金在不同腐蚀阶段的电化学阻抗谱。结果表明:当合金处于钝化态时,EIS谱为反应电阻Rt很大的容抗弧;随浸泡时间的延长,EIS谱低频出现感抗弧,合金进入点蚀诱导期,溶液电阻Rs增大,反应电阻Rt减小,蚀孔内反应电阻R0减小,感抗L收缩;合金处于点蚀稳定期时,EIS谱低频感抗弧消失,出现一直线,腐蚀产物扩散成为反应控制步骤。

合金元素Mn对铝合金阳极组织与性能的影响

通过改变锰元素的含量(0%,0.5%,0.8%,1.2%),观察Al-5%Zn-0.03%In-1%Mg-0.05%Ti-Mn合金的组织,测试合金的电化学性能,研究锰对该合金组织与电化学性能的影响。结果表明:适量的锰能细化铝合金的晶粒,减弱杂质铁的有害作用,改善溶解均匀性,保证了铝合金较好的电化学性能。含0.5%Mn的铝合金晶粒细小,有适量的析出相,电流效率达90.3%,电容量达2 577 A·h/kg,且均匀溶解,具有比较好的综合性能。

η相在Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极合金中的活化作用

采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、电化学性能测试等方法,研究了Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti牺牲阳极合金中析出相的腐蚀行为。结果表明,该合金主要含η-MgZn2析出相。η析出相相对α-Al基体呈阳极相,在3.5%的NaCl溶液中与α-Al基体组成微腐蚀电池,引起析出相自身溶解。溶解的Zn2+沉积在蚀坑周围,增加这些位置氧化膜的缺陷,促使氧化膜脱落。该牺牲阳极合金的溶解是以η析出相为活化中心,由此向外扩展,引发合金全面溶解。

工程教育认证中《金属材料学》教学的思考

针对工程教育认证对金属材料工程专业的要求,结合《金属材料学》教学中存在的问题,提出了《金属材料学》改革的整体思路,并从课程教学内容、教学方式、实践教学环节及课程考核方式等方面指出改革要点,进而为金属材料工程专业认证与推进国际化进程做好准备。

磁控溅射镀膜技术的发展及应用

近年来，随着新材料的开发，尤其是薄膜材料的发展和应用，带动磁控溅射沉积技术的飞速发展，在科学研宄领域和工业生产中有着不可替代的重要作用。本文主要介绍了磁控溅射沉积技术的工艺过程及其发展情况，各种主要磁控溅射镀膜技术的特点，并介绍磁控溅射技术在各个领域的主要应用。

《金属材料学》教学改革探讨

本文从教材特点,改进教学方法和课堂教学、考核方式改革等几个方面探讨了在《金属材料学》的教学改革中如何提高教学效果,培养学生解决问题的能力与创新意识。

有机/无机双液体系镁空气电池的制备及性能研究

制备了有机/无机双液镁空气电池,研究了双液体系中镁阳极的腐蚀与放电性能及放电形貌。有机溶液隔开了阳极与水溶液,提高了阳极利用率。空气阴极侧用NaCl溶液,保持了电池放电活性。双液电池在Mg(ClO_(4))2-AN/NaCl-H_(2)O中以1mA/cm^(2)放电时,电池放电性能优良。镁阳极在有机溶液中不发生点蚀,很少有腐蚀产物吸附。

金属材料工程专业毕业设计若干问题的思考

阐述了金属材料工程专业毕业设计工作应注意的几个问题：首先要认识本专业的培养目标;其次是认真选好毕业设计题目;再次是要产学研相结合;最后要健全规章制度,优化毕业设计管理,提高毕业设计成效。

Al-Zn-Bi系合金在NaCl溶液中的电化学性能研究

采用CHI660C电化学工作站测试了Al- 5Zn-0.5Bi和Al-5Zn-0.5Bi-0.06Sn合金在3%NaCl溶液中的极化曲线和电化学阻抗谱(EIS),考察了合金的电化学性能。结果表明,Al-5Zn-0.5Bi中添加0.06%的Sn元素后,自腐蚀电位E_(corr)升高0.017V,耐腐蚀性能有所增强。等效电路R_S(R_PC)(QRD(R_aL))较好地拟合了Al-5Zn-0.5Bi系合金在3%NaCl溶液中的EIS谱,基本反映了该铝合金的电化学腐蚀过程。随着合金在3%NaCl溶液中漫泡时间的延长,腐蚀产物膜增厚并部分脱落,主要形成点蚀。另外,腐蚀产物更容易在含Sn合金氧化膜缺陷处形成,阻碍了腐蚀介质中Cl^-向其内部扩散,从而减缓了点蚀和自腐蚀速度,有助于提高该合金材料作为牺牲阳极的电流效率。

铝合金牺牲阳极材料的研究现状

根据实际应用,讨论了合金元素In、Zn、Ga、RE、Hg、Mg、Sn、Ti、Bi、Se和金属氧化物ZnO、IrO_2、RuO_2对铝合金牺牲阳极电化学性能的影响。综述了固溶处理和退火对阳极组织和电流效率的作用,简述了合金显微组织和阳极性能的关系,对铝合金阳极的发展方向做了展望。

温度对Ag颗粒增强SnCu基复合钎料蠕变性能的影响

采用1 mm2微型单搭接钎焊接头,研究了恒定应力下温度对Ag颗粒增强SnCu基复合钎料钎焊接头蠕变寿命的影响,研究结果表明:增强颗粒Ag与基体会发生冶金反应,在Ag颗粒周围形成了一薄层Ag-Sn金属间化合物,使增强颗粒Ag与基体紧密结合,从而使复合钎料钎焊接头蠕变寿命优于基体SnCu钎料;温度对复合钎料钎焊接头蠕变寿命影响较SnCu钎料明显。

固溶温度对Al-Zn-Mg-RE合金电化学性能的影响

对Al-5Zn-0.03In-1Mg-0.05Ti-0.5RE合金进行510、550℃保温10h的固溶处理。测试了合金在人造海水中的电流效率。通过电化学阻抗方法研究了合金在3%的NaCl溶液中的电化学性能。结果表明,固溶处理使Al-Zn-In-Mg-Ti-RE合金的电流效率下降,开路电位和工作电位降低,溶解加速。

EN及SEM在铝锌铟合金活化机理研究中的应用

采用扫描电镜(SEM)及电化学噪声(EN)分析了Al-5Zn-0.03In-1Mg-0.05Ti-X合金腐蚀前后的金相结构、表面形态,探讨了合金初始活化过程。结果表明晶界上存在富AlZnMg及富AlZnMgIn两种偏析相,这些阳极第二相处诱发的孔蚀为合金初始活化的主要方式。对电化学噪声进行小波分解可以清晰地分辨合金表层第二相初始腐蚀的时间段。