酵母/硅复合材料对铈(Ⅲ)的吸附性能及机理

利用溶胶-凝胶法制备酵母/硅复合材料,研究了其对水溶液中铈离子的吸附行为.通过静态吸附试验,考察了初始pH值、吸附时间、初始质量浓度、温度和共存离子等因素对吸附性能的影响.从动力学、等温吸附方面对吸附过程进行了分析,并通过傅里叶变换红外光谱和透射电镜探讨了吸附机理.研究结果表明:pH=5.5时,吸附效果最佳;吸附量随初始质量浓度的增加而增加,随着温度的升高而增大;120 min后吸附过程趋于平衡;共存离子对铈的吸附影响不大.准二级动力学方程较好地描述了酵母/硅复合材料对铈的吸附动力学行为.Langmuir吸附等温模型能更好地描述吸附材料的吸附平衡性能,表明该吸附属于单分子层吸附,298 K时,最大吸附量为36.1 mg.g-1.

氟硅复合材料的研究进展

在聚合物体系中以共价键的形式同时引入硅氧烷结构和含氟基团所得到的氟硅复合材料是近年来氟硅材料领域研究的热点。本文介绍了氟硅橡胶、氟硅涂料、氟硅油的制备方法,并展望了氟硅复合材料的发展方向。

SiC颗粒尺寸对喷射沉积铝硅复合材料高温疲劳性能的影响

采用喷射沉积法制备SiC_(p)/Al-7Si复合材料,研究SiC颗粒尺寸对复合材料低周疲劳性能的影响。结果表明:SiC颗粒尺寸对复合材料疲劳性能的影响显著。在相同体积分数下,小尺寸SiC颗粒复合材料的间距小、承载能力强,表现出较高的疲劳寿命,疲劳裂纹主要在SiC颗粒与基体脱粘处以及小尺寸颗粒团聚处形核并扩展。而在SiC颗粒尺寸为20μm的SiC_(p)/Al-7Si复合材料中,大尺寸的SiC颗粒更易出现自身的断裂,使得其疲劳性能降低。温度的升高会使复合材料基体发生软化,承载能力下降,高温下大尺寸SiC颗粒更易发生与基体的脱粘,加速疲劳裂纹的形核、孔洞的长大,造成复合材料疲劳性能的下降。

铝硅复合材料的抗拉强度研究

实验选用粉末冶金法,通过制粉→粉体混合→压制成型→烧结→制品一系列工艺成功制备了铝硅复合材料,并对其抗拉强度进行测定。通过正交实验,分析了成型压力、铝硅粉质量比、烧结温度和烧结时间四个工艺参数对铝硅复合材料抗拉强度的影响。结果表明:在本试验条件下,制备铝硅复合材料的最佳工艺参数为:成型压力为550kN,铝硅粉的质量比为9∶1,烧结温度480℃,烧结时间取60min。

铜引入方式和模板剂分子量对铜硅复合材料孔结构的影响

采用软模板法制备了系列多级孔铜硅复合氧化材料,分别考察了铜组分的引入方式和模板剂分子量对孔结构的影响.通过对所制备的复合材料进行SEM和N2吸附-脱附表征研究,结果表明:铜组分原位掺杂法较铜浸渍法负载所获得的Cu-SiO2复合材料比表面、孔容大;低分子量聚乙二醇模板剂更易获得大的比表面和孔容的Cu-SiO2复合材料.

海藻酸钙/多孔硅复合材料对水中铜离子的吸附性能研究

对比研究了海藻酸钙/多孔硅复合材料和纯多孔硅对铜离子的吸附作用,考察了溶液初始pH、温度、吸附剂加入量和吸附时间等因素对海藻酸钙/多孔硅复合材料吸附铜离子的影响。结果表明:海藻酸钙/多孔硅复合材料在相同铜离子浓度下的吸附性能优于纯多孔硅,其吸附速率也明显大于纯多孔硅。利用SEM、FTIR、BET等方法分别测定了改性前后多孔硅材料的形貌和物理化学性质。利用Langmuir等温吸附式计算出海藻酸钙/多孔硅复合材料在60℃下和pH为5.0时的铜离子最大吸附量为49.02 mg/g。

煤气化细渣制备碳硅复合材料吸附去除水中Pb^(2+)

以煤气化细渣为原料制备了高比表面积碳硅复合材料,并利用过硫酸铵对其进行表面改性,用于吸附100.0 mg/L PbCl_2溶液中Pb^(2+)。表征结果显示:碳硅复合材料的比表面积为1 347 m^2/g,改性后降为474 m2/g;改性后材料表面的羟基、羰基和羧基等含氧基团的含量显著增加。实验结果表明:溶液pH为5时,改性碳硅复合材料对Pb^(2+)的平衡吸附量为124 mg/g,Pb^(2+)去除率可达98.2%;吸附过程符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,伴有物理吸附;吸附过程分为外扩散和内扩散两个阶段,受内扩散控制。

铁硅复合材料固定砷的酸释放特征

为评估酸化条件下铁硅复合材料(IS)对砷(As)钝化的环境稳定性,以酸滴定法结合X射线衍射分析技术(XRD)对铁硅复合材料固持态砷(IS-As)的酸释放特征开展研究.结果表明,IS具有较强的应对环境酸化的酸缓冲能力;IS-As对酸最为敏感的pH值区间介于7.68~11.48,在该区间内随酸的加入,AsO_(4)^(3-)快速溶出,该非酸稳态砷占总As的37.5%;而在pH值7.68~4.10区间,As溶出速率相对缓慢,该弱酸稳态As约占总As的7%.酸化条件下稳定存在、释放微弱的As为酸稳态,该部份约占总As的55.5%.XRD结果表明,在加入H^(+)过程中,铁硅材料主要固砷矿物随pH值由高到低溶解的顺序依次为Ca_(3)(AsO_(4))_(2)>AlAsO_(4)>As_(2)O_(3)>Ca_(4)SiAs_(4)>FeAs_(3)O_(9)·4H_(2)O>Mn_(2)As_(2)O_(7)/SiAs_(2).酸化条件下IS-As元素溶出率依次为S(94.8%)>Na(93.0%)>Ca(78.8%)>As(44.5%)>Mg(41.7%)>Al(37.6%)>Mn(37.5%)>Fe(5.5%).IS-As中主要含砷矿物pH值稳定区间与伴生元素酸溶解特征结果表明,非酸稳态砷主要为钙结合态砷,弱酸稳性As主要为镁、锰、铁弱结合态,酸稳态As主要为铁锰硅强结合态.研究结果为铁硅复合材料修复土壤砷的安全利用风险评估及揭示其修复稳定机理提供了依据,并为土壤砷修复材料选择及形态研究方法方面提供新的参考.

多孔硅复合材料的制备与应用研究进展

多孔硅具有独特的结构和优异的物理、化学性能,基于多孔硅的复合材料性能更加优越,其应用前景值得期待。综述了多孔硅的起源及其发展过程。介绍了多孔硅复合材料的多种制备方法,其中重点介绍了电镀法和无电沉积法,讨论了沉积物形貌的影响因素以及每种沉积方法的优缺点。对多孔硅复合材料在多个领域的应用分别进行了概述,包括传感器、含能材料、锂离子电池、超级电容器和生物医学等,分析了复合结构对多孔硅性能提升的作用。最后展望了根据实际需求设计并可控制备多孔硅复合材料的前景。

碳化硅纳米纤维表面修饰碳相功能复合材料的制备及应用研究进展

碳化硅纳米纤维具有优异的力学性能与热物理性能,其表面修饰碳材料制备功能复合材料可具备高温抗氧化及热稳定性,在航空航天等尖端战略领域已取得系列创新进展。聚焦于碳化硅纳米纤维表面修饰碳相功能复合材料的制备方法和功能特性,介绍了原位生长和静电纺丝制备方法,详细介绍了该复合材料在增韧补强、高温抗氧化的热端防护、能源环境及电磁屏蔽等方面应用的前沿进展。指出碳化硅纳米纤维的生长机理可从分子层面深入分析,实现材料高性能化的有效控制,降低制备成本和能耗,面向大规模工程化应用。

硅灰制备硅/碳化硅纳米复合材料及其储锂性能研究

硅负极的体积效应导致锂离子电池的循环寿命短且容量迅速衰减,如何提高硅负极材料的循环稳定性至关重要。采用了熔盐辅助镁热还原法,通过使用含有单质碳的工业固体废弃物硅灰,成功设计了一种碳化硅增强的硅纳米材料(SF-Si),所制备的SF-Si样品不仅保留了SF本身存在的SiC,还将单质碳转化为SiC,使样品中的SiC含量达到了16.4%(质量分数)。与经过热处理去除单质碳的硅灰制备的硅材料(H-SF-Si)相比,SF-Si负极材料表现出更好的循环性能和倍率性能,即第1圈2584.76 mAh·g^(-1)的高比容量和第100圈时具有83%的容量保持率,并且在高电流密度5 A·g^(-1)下的平均容量仍为877.28 mAh·g^(-1),这主要归因于更高的SiC含量。研究表明,硅灰在锂离子电池硅负极领域具有应用潜力,其碳元素在制备硅基纳米材料时发挥积极的作用。

多孔硅碳复合材料的制备及性能改善

硅基负极材料存在体积膨胀、表面稳定性差和导电性低的问题。通过硅形貌调控、立体导电网络构筑、多孔结构构造和碳包覆的方法,制备了多孔硅碳复合材料。基于硅不同晶面离解能的不同,球磨获得硅纳米片。将含硅纳米片、碳纳米管(CNT)和石墨的浆料,喷雾干燥,获得硅纳米片和CNT自组装形成多孔结构。对多孔结构进行液相碳包覆,使多孔结构内的纳米硅和整个多孔结构表面形成碳包覆层,获得多孔硅碳复合材料。扣电测试显示,该材料可逆比容量为1000.8 mAh/g,首次循环效率高达93.9%,全电测试显示优异的1 C特性和较好的循环稳定性,这主要得益于立体导电网络的构建、多孔结构的构造和双重碳包覆的形成,提高了硅基材料的导电性,缓解了体积膨胀,提高了表面稳定性。

一步法制备体心立方结构的介孔碳/氧化硅纳米复合材料

以酚醛树脂预聚体(Resol)为碳源前驱体,嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO–PPO–PEO,F127)和聚二甲基硅氧烷-聚氧乙烯(PDMS–PEO)为混合模板剂,采用溶剂挥发诱导自组装(EISA)方法制备了有序介孔碳-氧化硅纳米复合材料,并进一步采用小角X射线散射(SAXS)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸脱附分析对所制备样品的结构和组成进行表征.结果表明,所制备的介孔碳/氧化硅纳米复合材料具有体心立方Im3m结构,其BET比表面积、总孔容和孔径分别为1 410 m2g,1.12 cm3g和5.4 nm.

反应型阻燃剂ODOPOM阻燃硅烷交联POE复合材料的研究

合成反应型阻燃剂9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-羟甲基-10-氧化物(ODOPOM),用傅里叶变换红外光谱仪和氢、碳、磷核磁共振光谱表征其化学结构。将ODOPOM与硅烷接枝乙烯-辛烯共聚物(POE)共混后经过温水浸泡制备反应型阻燃硅烷交联POE复合材料。研究并讨论了ODOPOM用量对硅烷交联POE的阻燃性能、耐水性能、力学性能、热稳定性能等的影响,并讨论其阻燃机理。

新型硅基铝金属高性能电子封装复合材料研究

微电子集成技术的快速发展对封装材料提出了更高的要求。在传统封装材料已不能满足现代技术发展需要的情况下,新型硅基铝金属复合材料脱颖而出,以其优异的综合性能成为备受关注的焦点。高体积分数硅基体带来的低热膨胀系数能很好地与芯片相匹配,连通分布的金属(铝)确保了复合材料的高导热、散热性,两者的低密度又保证了复合材料的轻质,尤其适用于高新技术领域。重点探讨了硅基铝金属铝复合材料的主要制备技术及其组织性能机理,并对其未来发展作出展望。

颗粒粒径对喷射沉积制备SiC颗粒增强铝硅合金复合材料显微组织及拉伸性能的影响

采用喷射沉积技术制备了SiC颗粒增强铝硅合金复合材料,研究了SiC颗粒粒径对复合材料显微组织及其拉伸性能的影响。结果表明:SiC颗粒的加入使复合材料的弹性模量高于基体合金的,但是其抗拉强度以及伸长率降低;挤压后复合材料中SiC颗粒分布有沿挤压方向排列的趋势,且随颗粒粒径的增大,趋势更明显;与相同含量大粒径(20μm)颗粒相比,小粒径(4.5μm)颗粒间距小,颗粒承载能力大,其复合材料表现出较高的弹性模量和抗拉强度,断裂方式以SiC颗粒与基体界面脱离为主,而颗粒的断裂是大粒径SiC颗粒增强复合材料的主要断裂方式。

碳包覆硅/碳复合材料的制备与性能研究

为提高锂离子电池高容量Si/C复合负极材料的电化学性能,采用喷雾干燥法制备了核壳结构的碳包覆Si/C复合材料。碳包覆Si/C复合材料为近球形颗粒,形貌规整,粒度分布均匀,呈正态分布,其物相结构和嵌脱锂的电化学反应与Si/C复合材料保持一致。碳包覆后,减小了充放电过程中复合材料电极的极化,电压滞后现象得到了显著的改善。碳包覆Si/C复合材料的最大放电比容量为512mAh/g,略低于包覆前的材料,但循环稳定性大大提高,50次循环后的容量保持率为96%。

硅基复合材料粘性系数的参数辨识

硅基复合材料是目前国内比较成熟、综合性能较好的烧蚀型热防护材料之一,高温粘性系数是这类材料烧蚀性能的重要表征参数。本文利用系统识别原理,给出这类复合材料粘性系数的参数辨识方法及其应用实例。

稻壳制备硅/碳复合材料及储锂性能

作为一种储量丰富的农业废弃物,稻壳的高附加值利用具有重要意义。以稻壳为原料,通过空气氧化、镁热还原和酸浸得到硅/碳复合材料,探讨了复合材料的组成结构以及作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明:硅/碳复合材料中的硅为晶体纳米颗粒,分布在无定形炭基质中;稻壳的氧化增加了硅/碳复合材料中硅的含量和复合材料的比表面积,从而增加了复合材料的容量,但首次库伦效率较低;硅/碳复合材料中的碳可以抑制硅的体积变化,改善循环性能。含碳8%的硅/碳复合材料,首次充电容量758.5mAh/g,30次循环后充电容量保持率为78.7%。