Al/Fe2O3/PTFE材料压缩力学性能与冲击反应特性

为研究铝/三氧化二铁/聚四氟乙烯(Al/Fe_2O_3/PTFE)材料在准静态压缩情况下的力学性能和落锤冲击条件下的反应特性,在Al/Fe_2O_3基础上加入不同体积分数的PTFE作为粘合剂,制备了多功能结构性Al/Fe_2O_3/PTFE含能材料,并用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对材料进行了表征。结果表明,在准静态压缩条件下,随着PTFE含量的增加,材料的压缩强度、应变硬化模量、屈服强度、密度以及最大真实应变逐渐增大。当PTFE体积分数由40%增加到80%时,复合材料的强度由16 MPa逐渐上升到87 MPa。在落锤冲击条件下,PTFE体积分数为40%和60%的Al/Fe_2O_3/PTFE复合材料均能在落锤冲击下发生剧烈爆炸和燃烧,而加入80%PTFE的复合材料在高速摄影下也仅观察到微弱的火星,反应十分微弱。随着PTFE的增加,复合材料的感度逐渐降低,特性落高分别为55,58 cm和85 cm,发火延时分别为50,100μs和200μs。40%PTFE含量的Al/Fe_2O_3/PTFE复合材料落锤冲击后产物为AlF_3、Al_2O_3、FeF_2和炭黑,证实了铝热反应的发生,FeF_2不是PTFE与Fe_2O_3反应的产物,而是由铝热反应产生的Fe与PTFE分解产物之间的化学反应产生的。

Al/Fe_2O_3反应合成材料热力学

运用CALPHAD技术,基于多组元多相复杂平衡体系的吉布斯自由能最小化原理,用大型集成数据库F A C T系统,考察了铝和氧化铁经典反应体系的热力学规律。针对材料的反应合成技术,计算了化学计量铝和氧化铁体系以及各种产物中物种的相变情况;分析了原料初始温度、配料比和SiO2含量对绝热温度和平衡组成的影响。

PTFE/Al/Fe_2O_3复合材料的性能

研究了以聚四氟乙烯(PTFE)为基体,Al/Fe_2O_3混合物为填料的复合材料的准静态压缩性能和撞击感度,探讨了不同烧结温度和不同PTFE含量对复合材料性能的影响。结果表明,随着PTFE含量以及烧结温度的增加,材料强度均呈现先增加后降低的趋势。PTFE质量分数在70%和80%的PTFE/Al/Fe_2O_3复合材料在烧结温度340~370℃的范围时,能够在准静态压缩过程中产生剧烈反应,发出爆炸声和明亮的火光。370℃烧结的PTFE质量分数为70%的复合材料的撞击感度最高,特性落高值仅有37 cm,非常敏感。在同一烧结温度下,随着PTFE含量的增加,复合材料的撞击感度先增加后降低;PTFE含量相同时,随烧结温度的增加,材料撞击感度为先增加后降低。

水溶液中电泳沉积制备纳米铝热剂Al/Fe_2O_3

采用柠檬酸和丙烯酸分别作纳米Fe_2O_3和纳米Al的分散剂,利用电泳沉积方法在水溶液中制备Al/Fe_2O_3纳米铝热剂。与采用有机溶剂相比,该实验电压和电泳时间降至20V及10min。利用SEM、XRD、FT-IR、Zeta电位和TG-DSC对样品进行表征。结果表明:纳米Fe_2O_3和纳米Al表面均修饰有羧基,在水溶液中能较稳定存在;悬浮液中Al∶Fe_2O_3(摩尔质量比)为5∶1时放热量最大,达到5973J/g。

超级铝热剂Al／Fe2O3的制备、表征及对环三亚甲基三硝胺热分解的影响

采用水热法制备了中空短棒状纳米Fe2O3,并用超声分散法将其与纳米Al颗粒复合为单金属氧化基超级铝热剂.利用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、扫描电镜及能量散射光谱仪(SEM-EDS)对样品进行表征.并运用差示扫描量热法(DSC)对比研究了超级铝热剂Al/Fe2O3、Al粉和纳米Fe2O3对环三亚甲基三硝胺(RDX)热分解特性的影响.结果表明:超级铝热剂的加入改变了RDX的热分解过程,并加剧了RDX的二次气相反应;随着超级铝热剂含量的增加,RDX的分解峰峰形发生了明显的改变;Al/Fe2O3、Al粉和Fe2O3对RDX热分解的作用主要表现为二次分解峰逐渐明显且峰温降低.

含纳米Al_2O_3/Fe_3O_4的FeS固体润滑复合层的摩擦学性能

采用离子氮碳共渗与离子渗硫复合处理技术在45钢表面制备FeS固体润滑复合层,复合层中硫化物表层厚度约为10μm,其硫化物颗粒与孔隙均在微纳米量级且分布均匀。复合层相组成主要为FeS、FeS2和Fe3N。在含0.1%n-Al2O3+0.08%n-Fe3O4液体石蜡润滑下,复合层与纳米Al2O3/Fe3O4复合添加剂产生协同作用,磨损表面形成了由硫化物、硫酸盐、氮化物等组成的化学反应膜,使FeS固体润滑复合层表面摩擦因数最低,始终保持在0.07左右,体积磨损量最小,比未渗表面降低了92%,比渗硫表面和氮碳共渗表面分别降低了85%和44%。

Al掺杂α-Fe_2O_3材料的制备、表征和气敏特性

采用均相沉淀法制备了纯α-Fe2O3(300℃煅烧)和Al掺杂α-Fe2O3(300和400℃煅烧),使用SEM,XRD,ICP和红外光谱等手段进行表征,并利用气敏仪测试无水乙醇和90#汽油在不同条件下对材料的响应性能.结果表明,微量Al掺杂不改变α-Fe2O3材料的物相,但会阻碍晶粒生长,使颗粒变小及Fe2O3晶格间隙中的铁原子数目增多,材料的导电率增大,从而显著提高材料的气敏性能.Al掺杂α-Fe2O3对乙醇的响应性能优于对汽油的响应性能,在乙醇气氛中,材料对湿度仍然不敏感.经400℃煅烧的Al掺杂α-Fe2O3稳定性较好,可作为检测乙醇气体的半导体气敏材料.

溶胶-凝胶法制备Fe_2O_3/Al纳米复合材料

采用溶胶-凝胶法和真空干燥法制备了Fe2O3/Al纳米复合材料。用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射仪(XRD)、BET比表面分析仪对原料和产物的结构和性能进行了表征。结果表明,纳米复合材料的宏观粒子平均粒径为2μm,纳米铝粉均匀分布在Fe2O3凝胶体系中,平均粒径为40nm。空白Fe2O3干凝胶比表面积达64.6m2/g,填充铝粉后样品的比表面积为1.1m2/g。撞击感度试验表明,Fe2O3凝胶与纳米铝粉复合后,特性落高由30.5cm提高到100.3cm,表明FeO凝胶可降低纳米铝粉的冲击感度。

PTFE/Al/Fe_2O_3三元反应材料的力学及反应性能

为研究PTFE/Al/Fe_2O_3反应材料在准静态压缩和落锤撞击条件下的力学响应和反应特性,在PTFE/Al基础配方中加入不同体积分数的Fe_2O_3,制备了PTFE/Al/Fe_2O_3三元反应材料,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对材料进行了表征,并用准静态压缩和落锤撞击试验研究了材料的力学和反应性能。结果表明,随着Fe_2O_3含量的增加,PTFE/Al/Fe_2O_3反应材料压缩强度先增加后减小,当Fe_2O_3体积分数为15%时,材料的压缩强度达到最大,为88MPa;含Fe_2O_3体积分数5%的反应材料在准静态压缩和落锤撞击条件下均能发生剧烈的爆炸反应,但对其反应产物的XRD分析表明,Fe_2O_3与Al之间的铝热反应并未被触发;Fe_2O_3体积分数为15%和25%的反应材料在准静态压缩条件下未见发火现象,但在落锤撞击试验中,发生了剧烈的爆炸和燃烧,并在其反应产物中检测到了AlF_3、Al_2O_3、Fe、FeF_2、FeO(OH)的衍射峰,表明发生了铝热反应。

SHS结合热压制备TiC-Al_2O_3/Fe-Al复合材料

以天然钛铁矿、铝粉和石墨为主要原料,采用自蔓延高温合成技术、铝热还原法并结合热压烧结技术,制备出TiC-Al2O3/Fe-Al复合材料.研究表明预热时间少于120s时,预热时间越长,反应燃烧波速度越大,当预热时间继续增大,对反应燃烧波速度的影响不再显著;加入添加剂Y2O3为0.2%时,金属相较均匀地弥散分布在陶瓷颗粒周围.晶粒尺寸约为2～3μm,复合材料的相对密度达到94%,抗弯强度和硬度分别为599.29MPa、83.7HRA.

多孔Fe_2O_3/Al复合含能材料的制备与表征

用溶胶-凝胶法结合超临界干燥法,制备了Fe2O3/Al复合含能材料。用SEM、XRD、BET等方法对Fe2O3/Al复合含能材料的结构进行了表征。结果表明,超临界法制备的Fe2O3/Al复合含能材料呈明显的纤维网络状结构;其中Al的平均粒径为40nm;比表面积为147.9m2/g,相比空白Fe2O3气凝胶明显下降,平均孔径为8nm,孔径分布比较均匀。

MgAl水滑石和纳米Fe_2O_3复合膜修饰玻碳电极检测Cd^(2+)

采用沉淀法合成了镁铝水滑石和纳米Fe_2O_3,进行了XRD和IR表征.将两者按一定比例混合,制备成修饰的玻碳电极.采用示差脉冲伏安法详细研究了Cd^(2+)在修饰玻碳电极上的电化学响应行为,并对各种实验影响因素进行了优化.结果表明,在0.2 mol/L且pH=6.0的磷酸盐缓冲溶液中,当MgAl-HT与Fe_2O_3质量比为2∶1,制膜的滴涂量为9μL时,1×10^(-6)mol/L的Cd^(2+)在-1.0 V富集1.5 min后,进行电化学扫描,Cd^(2+)在-0.82 V附近出现一灵敏尖锐的溶出峰,溶出峰电流与其浓度在2×10^(-10)~2×10^(-8)mol/L范围内呈良好线性关系,检出限为1.0×10^(-10)mol/L,表明复合膜修饰玻碳电极检测镉离子效果很好.

新型电泳法制备纳米Al/（Fe2O3）Ⅲ含能薄膜

采用新新型电泳组装法成功制备含能纳米铝热剂Al/(Fe2O3)Ⅲ,采用扫描电镜等技术对铝热剂薄膜的微观形貌进行了分析。并通过对比差示扫描量热法等对铝热剂放热性能进行探究。结果表明:场强为20V/mm下,选用聚乙烯亚胺和聚乙烯胺为混合改性剂可以成功实现样品的电泳组装,并且含能薄膜相对均匀,无大量聚团出现。体系的Zeta电位约为70,说明悬浮体系稳定性高。此外,纳米Al/Fe2O3铝热剂薄膜放热量达到4.32MJ/kg,说明产品具有极强的热量输出能力。

Al/α-Fe_2O_3催化剂降解染料废水工艺及其动力学

以Al/α-Fe_2O_3为催化剂,采用紫外辅助催化湿式过氧化氢法处理酸性大红GR,通过单因素和正交实验研究了催化剂和过氧化氢加入量、起始pH值、反应温度和反应时间对染料废水脱色率及COD去除率的影响,结果表明:最佳工艺条件为反应时间3h,催化剂用量0.1g,30%H_2O_2用量0.6mL,起始pH=4,在此条件下,染料废水脱色率为99.98%,COD_(cr)去除率为96.94%。在此基础上,运用一级动力学模型和Arrhenius公式,得到了一级反应速率常数、活化能和表观动力学方程。

Ta/Al-Fe_2O_3薄膜电极的制备及其光电催化降解亚甲基蓝性能

采用简单的涂滴法制备出新型的Al、Ta共掺杂的三元铁氧化物(Ta/Al-Fe2O3)可见光响应型光催化薄膜.运用X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见(UV-Vis)光谱等手段对其进行了表征,考察了其光电化学性能,并研究了复合电极光电催化降解亚甲基蓝(MB)废水的反应性能.由表面谱学分析可知,Ta和Al成功掺入Fe2O3中,Ta会改变催化剂表面Al和O的化学环境.在可见光照射下的光电催化(PEC)反应中,Ta/Al-Fe2O3降解MB的反应速率约为Al-Fe2O3的2倍,光电催化共作用的效果优于单纯光催化作用(PC)和电催化(EC)作用的效果.结果表明,Ta掺杂有利于提高Ta/Al-Fe2O3薄膜的光电催化活性.

Co/Fe/Al_2O_3/cordierite催化C_3H_6选择性还原NO的实验研究

采用溶胶凝胶法和浸渍法制备了负载于蜂窝陶瓷上的Co/Fe/Al_2O_3/cordierite催化剂,在陶瓷管流动反应器上对其催化C_3H_6选择性还原NO的性能进行了测试。结果表明,该催化剂表现出最优脱硝性能,在模拟烟气条件下,当反应温度为550℃时可实现97%的脱硝效率。Co的引入可显著增强Fe/Al_2O_3/cordierite催化剂抗SO_2和H_2O的能力。在模拟烟气中同时引入0.02%SO_2和3%H_2O后,1.5Co/Fe/Al_2O_3/cordierite的脱硝性能受影响甚微,当反应温度高于500℃时1.5Co/Fe/Al_2O_3/cordierite催化C_3H_6还原NO的效率均可达到90%以上;相比之下,未经Co修饰的催化剂Fe/Al_2O_3/cordierite脱硝性能受到了严重的抑制,在整个反应温度区间(200-700℃)内,其催化C_3H_6还原NO的效率最高不足50%。XRD和SEM表征结果表明,经过适量的Co修饰后的1.5Co/Fe/Al_2O_3/cordierite表面变得更疏松,且形成了以钴铁和钴铝双金属氧化物为主要成分的球状晶粒。H_2-TPR结果表明,相比于Fe/Al_2O_3/cordierite,1.5Co/Fe/Al_2O_3/cordierite有更好的低温还原性能。PyFTIR结果表明,Co的引入可使催化剂表面的Lewis酸明显增加,且生成了Brnsted酸。N2吸附-脱附表征结果表明,Co可增大催化剂的比表面积。

掺铝铁饼状α-Fe2O3微粒的制备及性能

采用液相催化相转化法,以Fe(III)与Al(III)的共沉淀为前驱物合成了铁饼状α-Fe2O3微粒,探讨了各种因素如铝离子的掺杂浓度、反应温度以及催化剂Fe(II)离子用量等对合成铁饼状α-Fe2O3微粒的影响,并对产物进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子衍射(ED)、X射线光电子能谱(XPS)等表征,研究了样品的热稳定性及磁性能.结果表明:初始pH值为9,nFe(II)/nFe(III)≤0.04,nAl/nFe(III)=0.14、反应温度为100～140℃时,可制备出铁饼状α-Fe2O3微粒.尽管铝和铁均为三价且二者的氧化物均具有刚玉结构,但因二者离子半径的差异而使α-Fe2O3晶胞参数因铝取代铁而减小,其矫顽力和剩磁也因铝取代而发生变化.电子衍射证明该方法合成的微粒为单晶粒子,且具有较好的热稳定性.

α-Fe_2O_3的掺杂改性和降解性能

利用水热法制备α-Fe_2O_3,再以α-Fe_2O_3为活性组分,利用浸渍法制备Ag/α-Fe_2O_3、Al/α-Fe_2O_3、Zn/α-Fe_2O_3、Cu/α-Fe_2O_3催化剂,比较4种催化剂的催化活性,通过XRD、SEM、FT-IR等表征手段对Al/α-Fe_2O_3催化剂的结构和形貌进行分析,与纯的α-Fe_2O_3催化剂相比,负载铝的α-Fe_2O_3催化剂的催化活性更好,稳定性也更高。考察了Al掺杂量、煅烧温度、煅烧时间等制备条件对催化剂催化活性的影响,确定了最佳制备条件。结果表明:当Al掺杂量为40%,煅烧温度为700℃,煅烧时间为2 h,催化剂的催化活性最高,且Al/α-Fe_2O_3降解酸性大红符合伪一级动力学方程,催化剂在连续使用7次后,仍然保持较高的催化效果。

Fe_2O_3晶型对Fe基催化剂的CO_2加氢性能影响

以共沉淀法制备FeAl母体,采用浸渍法添加Zn、K和Cu助剂制成催化剂,利用低温N2物理吸附、XRD、H2-TPR等手段对FeAl母体和催化剂进行表征,并用固定床反应器考察它们的CO2加氢反应性能。XRD结果表明,加入Al助剂、并采用无水乙醇洗涤沉淀能促进γ-Fe2O3晶相生成,其中,Al2O3/Fe2O3质量比为10%的母体具有最强的γ-Fe2O3衍射峰;加入Al使得母体中的!-Fe2O3晶粒粒径变小,引起比表面积明显增大;浸渍助剂过程没有改变上述两种效应。母体比表面积增大提高了助剂Cu的分散度,促进了催化剂还原,但γ-Fe2O3晶相的生成才是催化剂的CO2加氢反应活性被提高的主要原因。