改性剂对含矿物固废添加剂制备的硫氧镁水泥性能的影响

硫氧镁(MOS)水泥是一种由MgO-MgSO_(4)-H_(2)O三元体系组成的气硬性胶凝材料,在防火门芯板和外墙保温板等领域应用。但传统MOS水泥由于未经改性处理,限制了其更广泛的应用。本文以MgO粉体、硫酸镁为主体原料、矿物偏高岭土和固废粉煤灰为活性掺合料制备MOS水泥,研究柠檬酸、丙二酸、磷酸三钠等改性剂对MOS水泥的物相组成、力学性能及显微结构的影响。结果表明,当使用0.5%的柠檬酸和0.2%的丙二酸时,所制备MOS水泥的5Mg(OH)_(2)·MgSO_(4)·7H_(2)O(5·1·7相)凝结相特征变得显著,试样结构紧实,28d力学性能表现最佳,耐压强度和抗折强度分别达到100.14MPa和28.61MPa。

新时代高校基层党组织“三力四彩”长效机制的探索与实践——以南昌航空大学材料科学与工程学院党委为例

新时代下,为全面贯彻落实习近平总书记关于党的建设的重要思想,南昌航空大学材料科学与工程学院党委认真总结党建工作经验,创造性地提出“三力四彩”长效机制,探索实践特色和典型做法,开辟了高校基层党组织党建工作新途径,实现以党建引领推进学院高质量发展。

高铝粉煤灰加入量对Al_2O_3-SiC-C浇注料抗高炉渣性能的影响

以棕刚玉（w（Al2O3）≥95．00％，粒度8～1mm，≤1mm），SiC（w（SiC）≥90．00％，粒度≤0．088mm），铝酸盐水泥，α—Al2O3微粉，SiO2微粉，高温沥青等为原料，研究了高铝粉煤灰加入量（质量分数，下同）分别为0.3％、6％、9％和12％时对Al2O3-SiC—C质浇注料物理性能和抗渣性能的影响。结果表明：随着高铝粉煤灰加入量的增加并达到9％时，Al2O3-SiC—C质浇注料的线变化率略有增大，抗渣性能与未添加粉煤灰的浇注料的相当；当高铝粉煤灰添加量增加并达到12％时，试样的抗高炉渣侵蚀的能力开始较明显下降。

低Al_2O_3矾土碳热还原氮化合成复相Sialon的研究

利用低品位铝矾土经碳热还原氮化合成得到复相Sialon。采用XRD、SEM和EDS等研究了合成温度(分别为1300、1400、1500、1600℃),碳含量(分别为理论量、过量10%、过量50%和过量100%)对合成产物的影响。结果表明:以低品位铝矾土为原料,碳黑为还原剂,碳加入量为理论量,在0.9MPa流动氮气下经1600℃,3h碳热还原氮化反应合成出了α-Sialon和β-Sialon,其中α-Sialon晶体呈六方柱状结构。

固体废弃物铝灰和粉煤灰原位合成Spinel-Sialon复相材料的研究

本文利用铝灰和粉煤灰为原料,经原位铝热还原氮化法合成了Spinel-Sialon复相材料。通过XRD、SEM、EDS等分析手段,研究了合成温度和还原剂铝的添加量对合成产物物相及微观形貌的影响。结果表明:合成Spinel-Sialon的优化工艺参数为铝的添加量为过量100%、合成温度为1550℃,保温时间3 h,合成得到发育良好的柱状β-Sialon及八面体形的镁铝尖晶石。合成温度、还原剂铝的添加量均是影响氮化产物的重要因素。随着温度的升高或还原剂铝的添加量增多,Al2O3越来越少,β-Sialon和镁铝尖晶石均增多,且β-Sialon的Z值增大,MgAl2O4转变成富铝尖晶石。

热障涂层用Y_xGd_(3-x)Al_5O_(12)陶瓷的固相合成及其机理研究

以Y2O3、Gd2O3和Al2O3为原料,利用固相合成法在1600℃下合成了具有石榴石结构的YxGd3-xAl5O12材料,其中x=1,1.5,2,3。采用XRD对合成产物的物相组成以及合成机理进行了分析表征。结果表明:合成产物的晶面间距随x值的增大而减小,在固相合成反应过程中生成了中间相Y4Al2O9和GdAlO3。

高温氮化反应制备α-Sialon

采用Si3N4、AlN和Li2CO3为原料,以Y2O3、CaF2为添加剂,利用高温氮化反应合成得到不同阳离子掺杂的α-Sialon。并借助XRD和SEM等测试手段,研究了合成温度(1450,1500,1600,1700℃)、添加剂(5.0%CaF2、5.0%Y2O3、2.5%CaF2+2.5%Y2O3,质量分数,下同)等因素对试样反应产物的物相组成、晶面间距及晶粒微观形貌的影响。结果表明:采用Si3N4、AlN和Li2CO3等为原料,以(2.5%Y2O3+2.5%CaF2)作为复合添加剂,利用高温氮化法在0.9MPa的流动氮气中1700℃下保温3h合成得到了不同阳离子掺杂的α-Sialon,在显微形貌中可见到长柱状晶粒。提高反应温度能够促进α-Sialon的合成;不同添加剂的试样由于阳离子的离子半径以及Al、O固溶量的不同导致形成的α-Sialon晶面间距不同。

基于“翻转课堂”模式的研究生科研能力实践研究

在指导研究生科研实践中,导师仅确定一个研究方向,运用"翻转课堂"模式,首先让研究生进行独立的学习和研究,调整从导师到研究生的"单向性"传统指导模式,将学习和研究的决定权从导师转移给研究生,开展研究生与导师之间互动交流、讨论,建立导师与研究生的"双向性"互动联系.实践表明",翻转课堂"模式更有利于研究生科研能力的提升.

S型异质结BiOBr/ZnMoO_(4)的构建及光催化降解性能研究

光催化被广泛用于去除水中的难降解有机污染物,但是由于光生电子和空穴的复合率高,抑制了半导体光催化剂的催化活性。本研究通过简便的溶剂热法成功制备了一种BiOBr/ZnMoO_(4)复合材料。通过结构分析、原位XPS、功函数测试、自由基捕获及电子顺磁共振(ESR)实验等证实了BiOBr/ZnMoO_(4)复合材料形成了S型异质结。实验结果表明,适当ZnMoO_(4)含量的BiOBr/ZnMoO_(4)异质结可以显著提高BiOBr的光催化性能。与纯BiOBr、ZnMoO_(4)相比,质量分数15%BiOBr/ZnMoO_(4)在可见光下表现出最佳的光催化活性,双酚A的光催化降解率达到85.3%(90 min),环丙沙星的光降解速率常数分别是BiOBr的2.6倍和ZnMoO_(4)的484倍。这可归因于BiOBr和ZnMoO_(4)之间形成了紧密的界面结合和S型异质结,使得光生载流子可以实现有效的空间分离和转移。这项工作为定向合成Bi基S型异质结复合光催化材料提供了一种简便有效的方法,对进一步理解Bi基多元异质结光催化材料的构效关系提供了新的理论和实验基础。

0D/2D碳氮量子点(CNQDs)/BiOBr复合的S型异质结高效光催化降解和产H_(2)O_(2)

光生载流子的快速复合制约着BiOBr的光催化性能,通过构建界面紧密结合的异质结可以有效地解决这个问题。在本研究中,通过采用简单的高温高压水热法,首次在二维(2D)BiOBr表面上成功复合了零维(0D)的g-C3N4量子点(CNQDs),并形成了具有紧密接触界面的0D/2D CNQDs/BiOBr S型异质结,主要原因是CNQDs杂环中的π电子与BiOBr产生了相互作用。CNQDs/BiOBr-1.50%复合材料在光照下降解四环素(TC)、环丙沙星(CIP)和产H_(2)O_(2)的表观反应速率常数k值分别是BiOBr的2.02、2.91和1.54倍。在循环测试中,CNQDs/BiOBr-1.50%显示出相对较高的光催化活性和结构稳定性。通过X射线光电子能谱(XPS)分析,明确CNQDs中的π电子与BiOBr具有相互作用,确认了异质结中光生电子的转移方向。CNQDs/BiOBrS型异质结的成功构建使其具有非凡的光催化稳定性和活性。更多活性物质的产生和稳定的催化活性归因于电子和空穴的独特转移机制。CNQDs/BiOBrS型异质结的特殊的电子-空穴转移机理实现了载流子在空间的有效分离和转移,且在光照条件下,催化剂上产生了更多的活性自由基,CNQDs/BiOBr复合材料的光催化活性和产H_(2)O_(2)的能力显著增强。这项工作将为构建用于降解有机污染物和原位产H_(2)O_(2)的0D/2D S型异质结提供借鉴与参考。

碳热还原氮化菱镁石和铝矾土合成MgAl_2O_4-SiAlON的物相演变

以菱镁石和煅烧铝矾土为主要原料,焦炭为还原剂,在氮气中采用碳热还原氮化法合成MgAl2O4-SiAlON材料,并利用XRD研究了试样在1350、1400、1500和1600℃下分别保温3h处理后产物的物相变化及配碳量(分别为理论配碳量、过量50%和过量100%)对反应产物的影响。结果表明:(1)不同温度处理后的反应产物均存在MgAl2O4相和SiAlON相,增加配碳量有利于SiAlON相的生成。本试验确定合成MgAl2O4-SiAlON的适宜工艺条件为:氮化温度1500℃,配碳过量50%。(2)配碳过量50%时,在1350和1400℃处理后产物中含有MgAl2O4、α-Al2O3和MgAl2Si4O6N4相,1500℃处理后为MgAl2O4和β-SiAlON,1600℃处理后为MgAl2O4和Mg1.25Si1.25Al2.5O3N3。

铝系金属间化合物及其在Al_2O_3陶瓷中的应用

从铝系金属间化合物的基本性质出发,概述了铝系金属间化合物/Al2O3陶瓷基复合材料的性能、显微结构、制备工艺及金属间化合物对陶瓷补强增韧的机理,并指出其中存在的相应问题和预测其发展趋势。

全有机S型异质结PDI-Ala/S-C_(3)N_(4)光催化剂增强光催化性能

有机光催化剂以其适宜的氧化还原能带、低成本、高化学稳定性、分子结构和电子结构的可调控性而备受关注。PDI-Ala(N,N’-二(丙酸)-苝-3,4,9,10-四羧酸二亚胺)是一种新型的有机光催化剂,具有较强的可见光响应、低价带位置、强氧化能力等特点。然而,低的光生电荷转移速率和高的载流子复合率限制了它的应用。由于g-C_(3)N_(4)存在芳香杂环结构且PDI-Ala的刚性平面结构存在着离域大π键,g-C_(3)N_(4)和PDI-Ala可以通过π–π相互作用和N―C键紧密结合。通过硫掺杂g-C_(3)N_(4)合成了S-C_(3)N_(4),其能带结构相比于g-C_(3)N_(4)更能与PDI-Ala相匹配。电子离域效应、内建电场和新形成的界面化学键共同促进了PDI-Ala与S-C_(3)N_(4)之间光生载流子的分离与迁移。因此,采用原位自组装的方法制备了一种由有机半导体PDI-Ala和S-C_(3)N_(4)组成的S型(阶梯型)异质结光催化剂。在制备过程中,PDI-Ala通过横向氢键和纵向π–π堆积自组装成超分子。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UVVis-DRS)、电化学阻抗谱(EIS)、Mott-Schottky曲线(MS)等多种表征方法,对PDI-Ala/S-C_(3)N_(4)光催化剂的晶体结构、形貌、价态、光学性能、稳定性和能带结构进行了系统的分析和研究;利用密度泛函理论(DFT)计算了材料的功函数和界面耦合特性。研究了合成的光催化剂在H2O2生产中的光催化活性以及在可见光照射下对四环素(TC)和对硝基苯酚(PNP)的降解作用。该S型异质结具有能带匹配和紧密的界面结合,加速了分子间的电子转移,拓宽了异质结的可见光响应范围。此外,在PDI-Ala/S-C_(3)N_(4)光催化降解反应过程中,产生并积累了多种活性物种(h^(+)、·O^(-)_(2)和H_(2)O_(2))。因此,PDI-Ala/SC_(3)N_(4)异质结在降解TC、PNP和H_(2)O_(2)生产方面表现出更强的光催化性能。在可见光照射下,30%PDI-Ala/S-C_(3)N_(4)样品在90 min内去除了90%的TC,H_(2)O_(2)的产率为28.3μmol·h^(-1)·g^(-1),分别是PDI-Ala的2.9倍和S-C_(3)N_(4)的1.6倍。结果表明,由苝二酰亚胺(PDIs)基超分子和S-C_(3)N_(4)组成的全有机光催化剂可有效地用于降解有机污染物和生产H_(2)O_(2)。本研究不仅为全有机S型异质结的设计提供了一种新的策略,而且为理解具有有效界面键合的异质结构催化剂的构效关系提供了新的见解和参考。

缺陷辅助表面修饰提高g-C_3N_4@C-TiO_2直接Z型异质结的可见光光催化性能（英文）

光催化技术被认为是解决能源和环境问题的最有前途方法之一.较高光催化活性的石墨相氮化碳(g-C_3N_4)及碳掺杂TiO_2(C-TiO_2)的制备及性能一直是环境光催化研究的热点,然而,单一光催化剂存在光生电子空穴易复合及量子效率低等问题.本课题组曾通过简单的水辅助煅烧法成功制备了纳米多孔g-C_3N_4,结果发现,多孔g-C_3N_4光催化活性较体相的明显提高,但光催化效率仍不够理想,原因是光生电子空穴复合较严重.传统的制备C-TiO_2的方法亦存在一些不足,如需要添加碳源或碳组分聚集体.我们采用原位掺杂的方法合成了含有一定氧空位和活性位的纳米碳改性的C-TiO_2,后辅以简单的化学气相沉积法构建了g-C_3N_4表面修饰的g-C_3N_4@C-TiO_2.结果表明,相比纯g-C_3N_4, TiO_2及C-TiO_2,g-C_3N_4@C-TiO_2具有更高的光催化活性;但其原因及碳掺杂态的影响尚不清楚.基于此,本文采用X射线光电子能谱技术(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、电化学阻抗谱(EIS)、光致发光谱(PL)、电子顺磁共振技术(EPR)及理论计算等手段研究了g-C_3N_4@C-TiO_2光催化活性提高的原因和机理.XPS结果表明,随着碳含量的增加,间隙掺杂产生的O-C键的峰值强度先增大后趋于稳定,而晶格取代掺杂产生的Ti-C键的峰值强度逐渐增大.Ti-O峰的减少进一步证明了更多的碳取代了氧晶格的位置.随着碳掺杂量的增加,C-TiO_2的带隙逐渐减小,因而吸收边红移;同时, g-C_3N_4@C-TiO_2的光催化降解效率先升高后降低. g-C_3N_4@C-TiO_2对RhB(苯酚)光降解的最大表观速率常数为0.036(0.039)min-1,分别是纯TiO_2, 10C-TiO_2, g-C_3N_4和g-C_3N_4@TiO_2的150(139), 6.4(6.8), 2.3(3)和1.7(2.1)倍.g-C_3N_4通过π-共轭和氢键与C-TiO_2表面紧密结合,在催化剂中引入了新的非局域杂质能级和表面态,可以更有效地分离和转移光生电子,因而光催化活性增加.由此可见,碳掺杂状态和g-C_3N_4原位沉积表面改性对g-C_3N_4@C-TiO_2复合光催化剂性能的影响很大.

新工科背景下新能源转换与控制技术教学改革与探索

作为新能源专业的课程,新能源转换与控制技术的课程具有教学内容多、知识新颖、多学科交叉、实践性强等特点。在“新工科”背景下,通过教学内容优化,科研反哺教学,创新评价体系,融入课程思政等方面阐述教学改革探索,以期建立适应新工科建设的课程教学新模式,培育出在创新、理工交叉融合、理论与实践结合等方面有着较强能力的新能源相关专业人才。

创新创业视域下的纳米材料与技术课程建设与教学改革

在创新创业视域下,大学生的培养模式要顺势而为、转变思路,以适应社会发展的需求。纳米材料与技术这门课程涉及面广,纳米科技是21世纪的研究热点之一,开展纳米材料与技术课程教学模式的改革,将课堂教学、前沿科研、实验实践与创新创业相结合,能够充分挖掘学生潜能,培养其创新意识并提高其创业能力,为社会培养出新时代创新型人才。

基于移动微学习的Seminar教学模式在课堂教学中的应用——以纳米材料与技术课堂教学为例

基于移动微学习的Seminar教学与考核模式,是针对传统的单向教学模式难以培养学生的学习自主性和独立思考能力的问题提出的。采用该模式在纳米材料与技术课堂中进行革新应用,可以发现其不仅充分调动了学生学习的主观能动性,而且大大增强了学生的自主性学习及探究式学习能力,同时提高了学生的交流沟通能力和团队协作能力,促进了素质教育与人才培养的发展。

催化氮化反应Si_3N_4增强SiC基复相耐高温材料的研究

为解决Si_3N_4结合SiC复相材料氮化不完全产生"黑心"/"夹心"以及强度有待提高的问题,本文在探讨Fe、Co、Ni等催化剂对Si粉催化氮化过程的基础上,研究了催化剂Co的加入对原位催化Si粉氮化反应形成Si_3N_4结合SiC复相耐高温材料的物理性能与显微结构特征的影响。结果表明:催化剂Fe、Co、Ni能够有效促进Si粉的氮化以及Si_3N_4纤维的形成,同时能够降低氮化反应的温度。1400℃氮化烧结后,当Co加入量为0.5wt.%时催化氮化制备的Si_3N_4结合SiC复相材料的强度达到最大60.2 MPa,比未添加Co的提高了88.7%,可能是由于形成了大量的纤维网络结构强化了SiC基质。

磁热双重响应纳米Fe_(3)O_(4)/环氧树脂复合材料的形状记忆性能

以形状记忆环氧树脂EP5-60%为基体,掺杂改性磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子,制备了一系列磁和热双重响应纳米Fe_(3)O_(4)/环氧树脂形状记忆复合材料。红外测试表明,KH550成功改性了磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子,DSC测试确定热响应回复温度为80℃。当改性磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子质量分数为7%时,Fe_(3)O_(4)-7%/EP5-60%复合材料力学性能最佳,拉伸强度为29 MPa、断裂伸长率为37.3%。弯曲回复测试Fe_(3)O_(4)-7%/EP5-60%热响应形状记忆性能,其热响应形状记忆固定率(Rf)为99%,回复率(Rr)为97.9%。录像法记录Fe_(3)O_(4)-7%/EP5-60%磁响应形状回复过程时,25 min内能回复形变,磁响应回复率为93.3%。以上结果表明,利用Fe_(3)O_(4)纳米粒子的磁性,通过改性并控制好掺杂含量,可以制备性能较好的磁和热双重响应的纳米Fe_(3)O_(4)/环氧树脂形状记忆复合材料。