硅酸钛钡高温压电晶体及其传感器件研究进展

压电材料作为重要的功能材料,由其制备的结构健康检测器件已被广泛应用于国民经济的诸多领域。随着现代工业技术特别是航空航天、核电能源和智能制造等的发展,各类高温工况环境对压电材料的性能提出了更高的要求,因此研制综合性能优异的高温压电材料并将其应用到具有更高服役温度的传感器件中受到了研究者的广泛关注。硅酸钛钡(Ba_(2)TiSi_(2)O_(8),BTS)晶体具有较高的电阻率、较低的介电损耗和优良的压电性能,是一种具有良好应用前景的高温压电单晶材料。本文主要介绍了BTS晶体的提拉法生长制备工艺、单晶电弹性能表征、材料相变调控以及采用该晶体为核心元件研制的声表面波传感器和高温振动传感器的研究进展,最后对新型高温压电晶体及其传感器件的研发进行了总结和展望。

聚硅酸钛强化混凝焦化废水预处理性能研究

以硅酸钠和四氯化钛为主要原料,制备了新型聚硅酸钛絮凝剂PTSC,考察Si/Ti摩尔比、pH值和活化时间对PTSC絮凝剂强化混凝处理模拟废水性能的影响。结果表明,在Si/Ti摩尔比为0.5,pH值为9,活化时间在12～48 h时,所制备的PTSC絮凝剂对高岭土-腐殖酸模拟废水混凝性能较优。将其用于实际焦化废水混凝预处理后,对浊度、UV254、COD和DOC都具有较好的去除性能,去除率分别达到55%,11%,25%,30%。

新型复合聚硅酸钛锌混凝剂的合成、表征及混凝性能

采用聚硅酸(PSA)、钛盐及锌盐以不同摩尔比合成了一系列新型聚硅酸钛锌(PSTZ)混凝剂,并使用胶体滴定、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和傅立叶变换红外对药剂进行了结构表征。以高岭土悬浊液和腐殖酸(HA)水溶液为模拟水样,详细考察了各组成含量及pH对PSTZ混凝性能及絮体结构的影响,同时与聚硅酸钛(PST)和聚硅酸锌(PSZ)进行性能对比。结果表明,由于PSTZ具有层状和多孔的表面结构,PSTZ混凝性能优于PST和PSZ,形成絮体尺寸也大;进一步研究发现具有适中Si/Ti物质的量比(1:0.53)的PSTZ混凝剂具有更佳的电中和与粘结架桥作用;对Zn离子而言,特别是在pH 9.0—10.0下,易于与HA形成Zn-HA络合物,同时减轻Ti水解产物Ti(OH)_(5)^(-)的负面影响,进一步增强PSTZ混凝性能。此外,PSTZ在近中性pH条件下对高岭土悬浊液混凝性能最佳,而在酸性条件下对HA水溶液净化效果最优,这是由于PSTZ对不同污染物具有不同混凝机制所造成的。除模拟水样外,还考察了PSTZ对实际微污染地表水的混凝效果,并与传统混凝剂聚合氯化铝(PACl)进行对比,PSTZ表现出优于PACl的混凝性能,进一步证实了该复合混凝剂的有效性。该工作提供了一种绿色环保、可回收再利用的无机复合混凝剂,可有效地净化微污染地表水,提高用水安全。

冰花状金黄色硅酸钛结晶釉的研究

本实验以玻璃粉、石英、高岭土、氧化钛和氧化锌为主要原料,同时引入氧化铁、氧化锰和氧化铜,按照一定比例制备出一种冰花状金黄色硅酸钛结晶釉,其釉面光滑透亮,晶花成金黄色冰花状均匀分布。

思政元素融入创新综合实验教学设计与实践——以“优化聚合硅酸镁钛处理染料废水工艺条件”实验为例

在当前学科思政融合教育背景下,以“优化聚合硅酸镁钛处理染料废水工艺条件”实验为载体,确定了该综合创新实验的教学目标,充分挖掘该实验的思政素材,并融入实验的整个教学过程中。研究结果发现,融入思政元素的实验教学模式能够显著提升学生的学科知识水平,同时促进学生的综合素质大大提高。学生在实验过程中展现出更积极的参与态度,并通过团队合作解决实际问题,这有助于培养学生勇于探索的创新精神和解决实际问题的能力。

聚合硅酸钛铝复合絮凝剂的结构及性能

为了克服有机絮凝剂的二次投加及有毒性的缺点,以硅酸钠、硫酸钛、硫酸铝为原料,制备了聚合硅酸钛铝(PTAS)无机高分子复合絮凝剂处理模拟江水。结果表明,在n(Ti+Al)∶n(Si)=1∶3,n(Ti)∶n(Al)=1∶5,模拟江水pH值为5～9.3,絮凝剂投加量为0.3 mmol/L(以金属离子计)时,PTAS对模拟江水的混凝效果最好,除浊率达到92.5%以上。此外,通过X-射线衍射说明聚硅酸与硫酸铝、硫酸钛不是单纯的原料复合;红外吸收光谱显示钛、铝离子及其水解聚合产物可与共存的聚硅酸生成Si—O—Al键和Ti—O—Si键;激光粒度分析表明PTAS在聚合过程中粒度并没有明显变化,但均比聚硅酸粒径大。

聚硅酸钛制备及其助凝特性

采用在活化硅酸制备过程中加入适量Ti Cl4的方法,试制了一种新型无机高分子助凝剂—聚硅酸钛。研究了不同[Si]/[Ti]条件下制备的聚硅酸钛在固定p H值的水中分散物的粒径和Zeta电位随着活化时间的变化趋势,并与活化硅酸作比较。结果表明,在Si/Ti=20,活化48 h的条件下能制备出较为稳定的聚硅酸钛。与活化硅酸相比,聚硅酸钛在水中的分散物具有较大的粒径和更高的Zeta电位。通过对比制备的活化硅酸和聚硅酸钛的红外图谱发现,聚硅酸钛中有TiO-Si键,证明钛离子参与了聚合反应,新生成的化学键提高了它的聚合度和稳定性。采用硫酸铝为混凝剂,聚硅酸钛为助凝剂进行混凝除浊实验。测定了絮凝体的Zeta电位和混凝沉淀后的上清液浊度,研究了硫酸铝投加量和混凝p H对聚硅酸钛助凝效果的影响。结果表明,投加适量的聚硅酸钛助凝剂,明显提高了混凝除浊效果且拓宽了有效混凝p H值的范围。

聚丙烯腈-钛硅酸钠球形复合吸附剂对Cs^+的吸附性能研究

通过静态吸附实验,研究了接触时间、溶液pH值、共存离子、Cs^+初始浓度等对聚丙烯腈-钛硅酸钠(PAN-NaTS)吸附Cs^+性能的影响,从动力学、吸附机理和热力学方面对吸附过程进行了分析,并用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)对吸附剂进行了表征。结果表明:PAN-NaTS对Cs^+的吸附平衡时间约为20h;最佳pH值为3.90~10.87;溶液中含K^+、Na^+、NH^+_4、Ca^(2+)或Mg^(2+)时会抑制PAN-NaTS对Cs^+的吸附。PAN-NaTS对Cs^+的吸附动力学数据符合准一级动力学方程,且颗粒内扩散和膜扩散共同控制吸附速率,颗粒内扩散是决定吸附速率的关键。PAN-NaTS对Cs^+的吸附符合Langmuir等温吸附模型,吸附过程为单分子层吸附;PAN-NaTS对Cs^+的饱和吸附容量可达219.298mg/g。

钛硅酸盐分子筛TS－2的合成

在无碱金属离子存在下，采用四丁基氢氧化铵及１，６－己二胺模板剂，全面探讨以硅溶胶、正硅酸乙酯硅源，硫酸钛、氯化钛及钛酸四丁酯为钛源，在异而醇或过氧化氢的保护下合成ＴＳ－２沸石．对产品作了必要的物性表征，深入研究了ＴＳ－２沸石催化羟基化氧化反应条件，得到了较好的结果．

层状铝钛硅酸盐Al-JDF-L1的合成与表征

采用Na2O-TiO2-Al2O3-SiO2-KF-H2O无机体系,在190℃、120h下水热合成出结晶性层状铝钛硅酸盐(Al-JDF-L1)。用XRD、SEM、低温N2吸附-脱附和多重EDX分析表征了产物的晶相、组成和孔结构。表征结果显示,Al-JDF-L1具有与层状钛硅酸盐JDF-L1相同的晶相、形貌结构和微孔吸附性能。当结晶产物的骨架Al/Ti原子比为0.07时,Al(Ⅲ)以AlO4四面体形式嵌入Al-JDF-L1晶体结构,形成单一相Al-JDF-L1层状晶体;当骨架Al/Ti原子比增至0.37时,Al-JDF-L1层状晶体是合成产物的主要晶相,并伴生六方结构的毛沸石竞争相。此外,1.78%(w)甲基纤维素辅助合成的Al-JDF-L1试样(骨架Al/Ti原子比为0.35)具有皱缩的表面层理结构和尺度分布较宽(2.4～35nm)的层间孔,其附加的BJH比表面积和孔隙率明显增加。

赤泥制备含钛聚硅酸铝铁及亚甲基蓝溶液的混凝脱色

以拜耳法赤泥为原料、NaCl为助溶剂,采用酸浸法溶出赤泥中的铁、铝元素,再与硅酸钠、硫酸氧钛反应制备出高效混凝剂含钛聚硅酸铝铁（T-PSAF）,并将其用于模拟亚甲基蓝印染废水的脱色.实验结果表明：在硫酸浓度为8 mol/L、液固比（硫酸体积与干赤泥质量之比）为14 mL/g、酸浸温度为80℃、酸浸时间为80 min、NaCl加入量为0.10 g/g（以干赤泥计）的优化酸浸条件下,铁、铝的浸出率分别为88.25％和73.21％;在n （Fe＋Al）∶n（Ti）∶n（Si）=0.3∶0.3∶1、熟化pH为4～5、熟化时间为2h、混凝剂加入量为25 mL/L的优化混凝条件下,初始亚甲基蓝质量浓度为10 mg/L的废水的脱色率可达87.1％,而当初始亚甲基蓝质量浓度增至150～200 mg/L时废水脱色率可达99％以上.

用钛硅酸盐玻璃固化模拟含铯废物的研究

设计了钛硅酸盐玻璃固化模拟含铯废物的配方 ,熔制了模拟含铯废物钛硅酸盐玻璃。用排水法测定了玻璃的密度 ,用XRD、IR等研究了玻璃的物相组成和结构 ,用PCT试验方法研究了玻璃固化体的化学稳定性。结果表明 ,当Na2 O在Na2 O -TiO2 -SiO2 三元体系中的量为 2 4～34mol% ,TiO2 /SiO2 小于 0 .5 8,配料中废物包容量小于 2 2 .74mol%时 ,体系的熔制温度较低 ,所得样品为密度较高、软化温度较高、化学稳定性较好的均质玻璃 ;TiO2 /SiO2 较大或废物包容量较高的配料 ,在形成玻璃的过程中容易失透 。

杂多化合物九钨三钛硅酸盐致畸毒性研究

目的 :观察九钨三钛硅酸盐 ( α- K8H2 〔Si W9Ti3 O4 0 〕· 1 5H2 O,简称 α- Ti3 )孕期给药对大鼠胎仔的毒性影响。方法 :大鼠孕期以 57.0 9,1 71 .2 8和 51 3.83mg/ kg剂量经口给予α- Ti3 ,并以Vit A为阳性对照及蒸馏水为阴性对照 ,产前剖腹检测胎鼠生长发育指标、外观内脏骨骼形态等。结果 :三个剂量组均未见胎鼠外观、内脏及骨骼畸形。低剂量组与高剂量组的活胎率升高 ,吸收胎数下降 ,与阴性对照组比较有显著性差异 (均为 P<0 .0 5)。低、中、高剂量组的胎鼠体重和身长高于阴性对照组 (分别为 P<0 .0 5,P<0 .0 1 ,P<0 .0 1 ) ,且增长程度与剂量呈正相关 ( r=0 .840 8,0 .72 2 8,P<0 .0 0 5,0 .0 5)。低、中、高三个剂量组的上枕骨骨化程度及胸骨块数高于阴性对照组和阳性对照组 ( P<0 .0 5,0 .0 1 ,0 .0 1 ,0 .0 5和 P<0 .0 5,0 .0 1 ,0 .0 1 )。各剂量组的母鼠肝脏重量及肝体比值不同程度下降。其中 ,中、高剂量组及阳性对照组的肝重及肝体比值与阴性对照组比较差异显著 (肝重比较分别为 P<0 .0 5,P<0 .0 5和 P<0 .0 1 ,肝体比值比较均为 P<0 .0 5)。结论 :α- Ti3 致畸试验未见胎鼠畸形 ,但可提高胎鼠生长发育指标和骨骼骨化程度。

黑基铁砂金釉和硅酸锌钛结晶釉综合装饰马赛克研究

以黑基铁砂金釉和硅酸锌钛结晶釉为基础,运用不同的施釉工艺,综合装饰陶瓷马赛克,达到新颖独特的艺术效果。并对试制工艺过程进行简要的分析与总结。

模拟铯废物钛硅酸盐玻璃的化学稳定性研究

熔制了模拟铯废物钛硅酸盐玻璃 .用IR研究了玻璃的结构 ,用产品一致性试验法 (PCT)研究了玻璃的化学稳定性 .结果表明 :所选组成的配料可以在 110 0℃熔制得玻璃 ,样品的密度在 3.2 7～ 3.35g/cm3 之间 ,玻璃中Ti4+ 可能以 [TiO4]进入玻璃网络 ,玻璃的结构主要由[SiO4]和 [TiO4]组成 .产品一致性试验法 (PCT)实验的浸出液中主要有R+ 离子 ,当配料中n(TiO2 )∶n(SiO2 )为 0 .40～ 0 .35时 ,浸出液中各种离子的浓度均较低 。

杂多化合物九钨三钛硅酸盐的急性毒性和致突变性研究

目的 :对杂多化合物九钨三钛硅酸盐(α -K8H2[SiW9Ti3O40]·15H2O ,简称α -Ti3)进行急性毒性和致突变性研究 ,为临床应用提供科学依据。方法 :采用小鼠经口急性毒性试验、Ames试验、小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验及CHO细胞染色体畸变试验等方法进行检测。结果 :①小鼠经口急性毒性试验 ,LD50 为2055.36mg/kg,属低毒物质 ;②α -Ti3 浓度在31.3～500μg/皿范围内 ,无论加S9 与否 ,每皿菌落回变数均未超过阴性对照组的两倍 ;③微核试验在25、50、125mg/kg3个剂量水平 ,各剂量组对小鼠骨髓嗜多染红细胞微核千分率均未见明显增加 ,与阴性对照组比较无显著性差异(P>0.05) ;④α -Ti3 浓度在40～320μg/ml范围内 ,无论加S9 与否 ,CHO染色体畸变率与阴性对照组比较无显著性差异(P>0.05)。结论 :杂多化合物九钨三钛硅酸盐毒性较低 ,在本试验条件下 ,诱变性试验结果为阴性。

钨钛硅酸盐聚苯胺氧化锌复合材料光催化降解龙胆紫

研究了β_2-SiW_(11)Ti/PANI/ZnO光催化降解龙胆紫染料废水及光催化性能的影响因素。结果表明,在pH为7、初始质量浓度为10 mg/L的龙胆紫溶液中投入20 mg/L催化剂,30 W紫外灯光照140 min学方程,反应速率常数为0.011 63 min-1,线性方程拟合常数为0.994 9。