Ni^(2+)掺杂纤蛇纹石纳米管的制备与磁性研究

通过水热法制备了Ni2+掺杂纤蛇纹石纳米管。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和磁性测试等手段研究了合成样品的形貌、结构以及磁性与掺杂量的关系。结果表明:合成纳米管样品的内、外径分别为6~7nm和30~40nm;随Ni2+掺杂量的增加,合成样品的晶胞参数b0值从0.9190nm增加到0.9261nm;掺杂后的样品具有室温铁磁性,在相同外磁场下,饱和磁化强度随着Ni2+掺杂量的增加从2.2×10-4A.m2.kg-1增加到4.7×10-4A.m2.kg-1,部分Ni以氧化镍的形式存在于纳米管样品的管内,并表现出顺磁性特征。

不同反应参数下纤蛇纹石纳米管的水热合成研究

以活性MgO和纳米SiO2为原料,在仿地质作用的碱性水热环境下控制不同反应参数合成了多个系列的纤蛇纹石样品。利用XRD和IR分析系统地研究了不同反应参数对纤蛇纹石特征的影响。结果表明,活性MgO和纳米SiO2在水热环境中很容易转变成纤蛇纹石相,但形成完善纳米管结构须严格控制水热反应条件;pH值、反应温度和反应时间的提高均有利于水热合成结晶度及管状结构更加完善的纤蛇纹石,最佳水热反应条件为pH=13.8,200℃,反应60h,此条件下无其它杂质产物生成,合成温度较前人采用的300℃有所降低。利用SEM和AFM对最佳反应条件下合成的纤蛇纹石纳米管的形貌进行了观察,发现其为短柱状,准直性较高,表面光洁无杂质,直径均一,约50nm,长度多为400～500nm。

碱度对水热合成纤蛇纹石纳米管的影响研究

为克服天然纤蛇纹石纳米管在量子组装应用上存在的不易提纯、易被伴生矿物堵塞、管径不均等缺点,以活性MgO和纳米SiO2为原料,采用水热法在不同碱度下合成了系列纤蛇纹石样品。对合成样品的X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)以及扫描电镜(SEM)分析表明,在200℃,pH值大于13的条件下反应60h以上能够合成结晶度比较完善的纤蛇纹石;碱度的提高有利于纤蛇纹石氢氧镁石层和硅氧四面体层的生长,并促使两者结合更为紧密,晶胞参数b0值增大,结构层更易卷曲,纤蛇纹石的纤维管状结构更加完善,结晶度提高,纤维的晶体轮廓更加清晰,直径更为均一,长度增加;最后确认在200℃,pH13.8,反应60h条件下合成纤蛇纹石纳米管的直径约50nm,长度多在600nm以上,长度上优于前人的合成。

化学组成对纤蛇纹石纳米管水热生长的影响

以SiO_2和MgO为原料,研究了原料化学组成对纤蛇纹石纳米管生长的影响。采用水热法在不同n(SiO_2):n(MgO)比下合成了系列纤蛇纹石样品,利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对合成样品进行结构和形貌表征。结果表明:n(SiO_2):n(MgO)比偏离0.68不利于纤蛇纹石结构的生长;在n(SiO_2):n(MgO)比为0.68时,能够合成内径约为6～8 nm、外径约30～40 nm、长度多在600 nm以上的纤蛇纹石纳米管。

含合成蛇纹石纳米管润滑油对镁合金摩擦学性能的影响

采用水热合成法制备具有蛇纹石结构的纳米管状羟基硅酸镁粉体,利用SRV磨损试验机考察纳米管状羟基硅酸镁粉体作为润滑油添加剂对镁合金/GCr15钢摩擦副摩擦磨损性能的影响,利用扫描电镜、X射线能谱仪、X射线光电子能谱仪、透射电镜、纳米压痕仪等表征分析镁合金磨损表面,探讨蛇纹石纳米管对镁合金的减摩自修复机理。结果表明:蛇纹石纳米管能够显著降低镁合金的摩擦因数和磨损体积,当蛇纹石添加量为0.3%、载荷为20 N、频率为20 Hz时,摩擦因数和磨损体积与基础油润滑下相比降幅最大,分别为64.07%和61.58%。摩擦过程中蛇纹石与摩擦副表面发生摩擦化学反应,在镁合金表面生成了由SiO_(2)、(Mg/Fe)_(2)SiO_(4)、MgSiO_(3)等硬质陶瓷颗粒和MgO、Fe_(2)O_(3)等金属氧化物以及石墨、ZnS、蛇纹石纳米管等组成的非晶/纳米晶结构自修复膜,自修复膜优异的力学性能显著改善了镁合金的摩擦学性能。

纤蛇纹石纳米管制备及表征

采用水热合成法成功制备纤蛇纹石纳米管,并通过改变前躯体MgO和活性纳米SiO_2的培烧温度及反应时间等因素得到材料制备的最佳条件,利用XRD、TEM等手段对合成样品进行表征。结果表明:前躯体MgO的焙烧温度、SiO_2的焙烧温度及二者的反应时间等都能影响纤蛇纹石纳米管的合成。在本实验条件下,600℃焙烧得到的MgO和500℃焙烧得到的活性纳米SiO_2在反应时间为48h时合成的纤蛇纹石纳米管结晶完美,分散性好,轮廓清晰、完整,管长200—800nm,最长可达1000nm以上。

蛇纹石纳米粒子对ZL109铝合金活塞微弧氧化膜层摩擦性能的影响

配制蛇纹石纳米粒子分散液,选定不同质量浓度分散液加入电解液中,分别对ZL109铝合金试件进行微弧氧化处理,制备蛇纹石纳米粒子复合微弧氧化陶瓷膜。通过测厚仪和显微硬度计对复合陶瓷膜进行检测得到表面性能最佳的试件,并在摩擦磨损试验机上考察该试件的摩擦学性能;通过分析其截面形貌和磨损前后表面形貌,探讨其摩擦机制。结果表明,蛇纹石纳米颗粒的加入使微弧氧化复合陶瓷层的膜厚增加、硬度升高,且蛇纹石纳米颗粒存在最佳添加量,使复合陶瓷膜试件具有较高的厚度和硬度;蛇纹石纳米颗粒的加入降低了复合陶瓷膜摩擦因数,改善其磨损性能。在摩擦过程中,蛇纹石对表面孔隙进行了填充,使表面的粗糙度减小;同时,蛇纹石在摩擦形成了类似薄膜的块状,起到了自修复的作用。

蛇纹石微纳米粉体热活化改性评价

本文研究对象为叶蛇纹石微纳米粉体,从以下几个方面开展:(1)表征方面,明确了叶蛇纹石的晶体结构。(2)在热活化改性方面,依照做出的差热—热重曲线,确定设计850℃改性温度实验(3)利用X射线粉晶衍射仪探究其相变产物。(4)在摩擦性能测试实验方面,对样品进行了摩擦性能评价。实验所得出其850℃发生相变使其减摩性能降低的结论,对工业生产生活方面起到一定的理论支持指导。

铝合金表面蛇纹石复合微弧氧化膜层的制备及摩擦学性能

采用微弧氧化技术,在电解质溶液中添加蛇纹石微纳米颗粒,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层。对未添加和添加蛇纹石微纳米颗粒制得的微弧氧化陶瓷膜层进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析,并与铸铁试样进行摩擦磨损试验,探究蛇纹石微纳米颗粒对铝合金微弧氧化陶瓷膜层成分及摩擦学性能的影响。结果表明:在电解液中添加蛇纹石微纳米颗粒改变了微弧氧化陶瓷膜层的元素组成和相成分,在摩擦磨损试验中,微弧氧化膜层中的蛇纹石在摩擦能的作用下诱发了铸铁销表面的内氧化反应,在摩擦接触微区形成了Mg Si O3、Fe2O3及Fe3O4复合陶瓷表面自修复层,提高了铸铁销表面显微硬度,降低了摩擦磨损过程中的摩擦系数和铸铁销的磨损率。

铝合金微纳米蛇纹石改性微弧氧化陶瓷膜自修复性能

微弧氧化反应前,在电解液中加入蛇纹石微纳米颗粒的分散液,在铝合金表面制备出具有特殊功能、含蛇纹石微纳米颗粒的复合陶瓷层。结果表明:蛇纹石浓度在6 g/L时,陶瓷层厚度及表面硬度最佳。对普通微弧氧化陶瓷层与微纳米蛇纹石复合陶瓷层进行摩擦磨损试验,研究发现,复合陶瓷层摩擦因数降低,硬度升高且表面形貌光滑。对试件进行能谱分析,复合陶瓷层出现了Si、Mg等元素,且磨损试验后Si元素含量升高,由16.7%升高到28.5%。说明复合陶瓷层中的蛇纹石在摩擦磨损过程中起到了改善试样磨合过程的作用,对磨损后的表面进行了修复,填补缺陷,在表面形成了一层保护膜,起到了自修复的作用。