Al_(2)O_(3)在储能材料中的应用研究进展

Al_(2)O_(3)作为陶瓷材料、催化剂、催化剂载体及研磨磨料等有广泛的应用。因氧化铝具有优良的抗酸碱腐蚀性和力学等性能且热稳定性好、来源丰富,所以近年来逐渐开始应用在储能材料领域,进一步拓展了氧化铝的应用范围。主要针对氧化铝包覆后的二次储能电池正极材料、负极材料,以及改进隔膜的力学性能等方面进行研究。报道了近年来氧化铝在锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池、电解液、隔膜方面的应用研究进展。

MgO/Al_2O_3比对烧结矿矿物组成及冶金性能的影响

通过烧结杯试验,研究了MgO/Al2O3比对烧结矿矿物组成和冶金性能的影响.结果表明：当MgO/Al2O3比在1.06 ～1.22范围内时,烧结矿的矿物组成较好,且具有纤维状复合铁酸钙与磁铁矿交织熔蚀的微观结构.在此条件下,烧结矿的转鼓强度得到提高,还原性能和低温还原粉化性能得到改善.

MgO/Al_2O_3比值对高炉炉渣流动性和结构的影响

针对高炉炉渣中Al2O3的含量偏高会导致炉渣黏度增大、流动性变差等问题,通过黏度测试实验,研究了在高Al2O3含量条件下不同Mg O/Al2O3比值对炉渣熔化性温度和黏度的影响。利用傅里叶红外光谱仪(FITR)研究了不同Mg O/Al2O3比值对炉渣结构的影响。结果表明:炉渣的熔化性温度与Mg O/Al2O3比值呈线性相关,且满足Mg O/Al2O3比值每增加0.1熔化性温度降低约7.8℃的关系。此外,随着Mg O/Al2O3比值的增加,炉渣的黏度减小,且测试温度愈低,炉渣黏度的减小趋势愈明显。通过FITR分析可知,这是由于随着Mg O/Al2O3比值的增大,炉渣中自由氧离子(O2-)的数目也逐渐增加,这些自由氧离子与硅酸盐的桥氧(O0)相互作用,使得炉渣中复杂的Si-O结构逐渐解聚,从而造成炉渣黏度减小。

MgO/Al_2O_3比对铝镁浇注料性能的影响

以一级高铝矾土熟料、中档轻烧镁砂和Al2 O3超微粉等为主要原料 ,研究了MgO/Al2 O3比对铝镁浇注料性能的影响。结果表明 :当MgO/Al2 O3比接近于镁铝尖晶石的理论组成时 。

B_2O_3/Al_2O_3比例对硼酸盐玻璃结构及热性能的影响

采用熔融冷却法制备了不同B_2O_3/Al_2O_3比例的B_2O_3-ZnO-Na2O-A1_2O_3系硼酸盐玻璃,并通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、Raman光谱、密度测试及示差扫描量热法(DSC)等对玻璃的结构和热性能进行了表征,并研究了B_2O_3/Al_2O_3比例对其结构和性能的影响.研究表明,制备得到的玻璃样品的网络结构主要由[BO_3]、[BO_4]和[A_1O_4]相连的方式构成基本网络骨架.随玻璃基质中B_2O_3/Al_2O_3比例降低(Al_2O_3含量增加),Al^(3+)的存在形式由[AlO_4]向[A_1O_6]转变,使得其网络结构致密性改变,密度及折射率随之变化.热性能分析表明玻璃的热稳定性参数ΔT大于100,表明制备的硼酸盐玻璃具有较为优异的热性能和良好的稳定性.

Al_2O_3陶瓷材料应变率相关的动态本构关系研究

采用改进的SHPB实验方法对Al2O3陶瓷的动态力学性能进行了研究,得到了材料在较高应变率范围内的动态应力应变曲线。结果表明,Al2O3陶瓷为弹脆性材料,其动态应力应变呈非线性关系,在较高的应变率范围内,陶瓷材料的动态应力应变关系是应变率相关的;材料的初始弹性模量、破坏应力、破坏应变值随应变率的增大而增大。基于损伤力学的基本理论,给出了Al2O3陶瓷的一维损伤型线性弹脆性本构模型。根据SHPB实验结果确定模型中的参数,得到了Al2O3陶瓷应变率相关的损伤型动态本构方程。

内氧化法制备的Cu-Al_2O_3合金的显微组织与性能

利用内氧化法制备了Cu Al2 O3 弥散强化铜合金 ,并对其挤压态、冷拉态、退火态棒材进行了性能测试和显微组织结构分析。结果表明 :挤压后的棒材经 65 %和 90 %的变形量冷拉拔后 ,存在明显的加工纤维组织 ,σb 分别达 468和 495MPa ,相对电导率分别为 90 %和 89%IACS;1 0 30℃× 0 5h高温退火后再结晶现象并不明显 ,仍能保持较高的强度 ;且变形量越大 ,高温退火后强度下降越小 ;

Al-AlN-Al_2O_3复相滑板的开发与应用性能

以80%～90%板状刚玉、10%～20%金属铝为主要原料,采用1100℃的高温氮化反应烧结工艺,并经800℃的表面氧化处理,可制得以金属铝、氮化铝为结合相、以刚玉为主晶相的Al-AlN-Al2O3复相结构材料。以其作为钢包滑动水口的滑板材质,取得了良好的应用效果。试验结果表明:熔融金属铝对刚玉颗粒间隙的填充,金属铝氮化及使用时金属铝氧化过程的体积膨胀效应,是获得滑板致密组织结构的主要原因。Al-AlN-Al2O3复相滑板的抗钢液侵蚀性能及抗热震性能优良,其使用寿命是Al2O3-C滑板的2倍。

Al2O3纳米颗粒对氨水鼓泡吸收过程的强化影响

在试制出了性能稳定的Al2O3纳米流体的基础上,通过定氨气流量和定入口压力两种实验方案,验证了Al2O3纳米颗粒对氨水吸收过程的强化影响,同时找出了引起强化吸收的两个主要影响因素:纳米流体性能的稳定性和吸收器入口与吸收器内气相界面的压力差。在添加十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的情况下,可以获得性能稳定而具有强化吸收效果的Al2O3纳米流体,尽管SDBS本身对Al2O3纳米流体强化吸收具有抑制作用。较大的压力差下Al2O3纳米流体在吸收开始阶段就表现出强化吸收效果。随着氨水浓度的增加,氨水对氨气的吸收潜力减小,而Al2O3纳米流体对氨水溶液强化吸收的效果更加明显。对强化现象的可能机理给出了合理解释,为纳米流体对传热传质强化研究提供参考。

激光清洗硅片表面Al_2O_3颗粒的试验和理论分析

以KrF准分子激光器为激光源,对目前工业上常用的硅片研磨抛光液的主要成分Al2O3颗粒进行激光清洗的试验和理论分析。建立一维热传导模型,利用有限元分析软件MSC.MarC模拟硅片表面的温度随激光作用时间和能量密度的分布。通过理论计算,量化了颗粒所受到的清洗力以及其与硅片表面之间的粘附力,理论预测出1μm Al2O3颗粒的激光清洗阈值为60 mJ/cm2。在理论分析的指导下,利用248 nm3、0 ns的KrF准分子激光进行单因素试验,研究激光能量密度、脉冲个数、激光束入射角度对激光干法清洗效率的影响,并且实验验证了清洗模型以及场增强效应对激光清洗结果的影响。

纳米Al_2O_3改性变压器绝缘纸性能的研究

为了研究纳米Al2O3改性绝缘纸的绝缘性能,实验室制备了含不同质量分数的纳米Al2O3绝缘纸手抄片,并对真空浸油后的绝缘纸性能进行了测试。结果表明在一定的质量分数内纳米Al2O3改性后的绝缘纸的工频击穿场强得到较大的提高,在质量分数为1%时,工频击穿场强提高了12.75%,绝缘纸的抗张强度增加了14.13%;在1%的添加量内绝缘纸的介电常数、介电损耗都随纳米Al2O3含量的增加而减小。

Ba、Mn对Al_2O_3热稳定性和甲烷催化燃烧活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备BaO·6Al2O3系列催化剂.考察了Ba、Mn的引入对Al2O3的热稳定性及甲烷催化燃烧性能的影响.结果表明,Ba在高温下与Al2O3首先生成BaAl2O4,然后进一步与Al2O3反应生成具有β-Al2O3结构的BaAl12O19六铝酸盐,抑制了Al2O3进一步的烧结,提高了催化剂的热稳定性.Mn的引入也能够促进六铝酸盐的生成并提高催化剂的甲烷燃烧活性.采用超临界干燥法可抑制干燥过程中因毛细收缩引起的比表面积降低.所制备的BaMnAl11O19催化剂经1200℃焙烧4h后,比表面积为35.1m2·g-1,在空速40000h-1条件下,10%甲烷转化温度(T10%)为500℃,催化活性明显高于常规干燥法制备的相应催化剂.

聚酰亚胺/纳米Al_2O_3复合薄膜的介电性能

为了提高聚酰亚胺(PI)的耐电晕性能,采用原位分散聚合法制备了聚酰亚胺/纳米Al2O3复合材料,并采用透射电子显微镜(TEM)对纳米Al2O3的分散状态进行了表征。研究了纳米Al2O3填加量对该复合材料耐电晕性能和其它介电性能的影响,结果表明,随着纳米Al2O3含量的增加,材料的耐电晕性能显著增强,在±910V(双极性)、15kHz条件下,纳米Al2O3质量分数为20%的PI薄膜的耐电晕寿命达到极大值,为纯PI薄膜寿命的25倍,聚酰亚胺/纳米Al2O3复合材料的体积电阻率和击穿场强没有明显的劣化,而相对介电常数和损耗角正切有所增加。

锰助剂对F-T合成Co/Al_2O_3催化剂反应性能的影响

采用程序升温和原位红外技术对锰改性Co/Al2O3催化剂进行了表征,并与CO加氢反应活性和选择性进行关联.结果表明,添加适量锰能够增加反应活性,提高C5+烃选择性,抑制甲烷及低碳烃的生成.XRD和FT-IR结果表明锰助剂的添加能够促进活性相的分散,促进桥式CO吸附位数的增加.H2-TPD表明锰的加入可增加低温吸附氢量,但吸附氢量随锰含量的增加而减少.钴基催化剂的费托合成反应性能可以用锰添加导致的CO吸附态物种的变化来解释.

MgO/Al_2O_3吸附剂对CO_2动态吸附性能的研究

以γ-Al2O3为载体,采用等体积浸渍法制取MgO/Al2O3吸附剂,利用BET、XRD等表征手段对吸附剂进行表征;并通过固定床测量穿透曲线的方法研究其对CO2动态吸附性能的影响,考察了MgO负载量、吸附温度、气体流量等因素对吸附剂吸附CO2性能的影响,同时还通过多次吸脱附实验考察MgO/Al2O3吸附剂的稳定性和再生能力。结果表明,MgO负载量为10%的吸附剂,吸附温度在50℃左右,流量为45 mL/min动态吸附量最大;经数次循环后材料的结构性质和吸附性能未见明显变化,可再生性能比较优异,是一种潜在的可工业化应用的CO2吸附剂。

陷阱分布对Al_2O_3陶瓷介质在真空中沿面闪络特性的影响

真空中绝缘介质的沿面闪络一直是制约真空中电绝缘强度的重要因素。文中采用等温衰减电流法(IDC)研究了在不同烧结温度和掺有不同添加剂情况下氧化铝陶瓷试样的陷阱分布,利用试验装置测量了陶瓷试样的沿面闪络特性。试验结果表明,烧结温度和添加剂显著影响了氧化铝陶瓷的陷阱分布:不同的陷阱分布影响着绝缘介质的沿面闪络特性。根据试验结果,笔者从固体能带理论出发,将陷阱分布和氧化铝陶瓷的沿面闪络特性联系在一起,解释了一些沿面闪络发展过程中的疑难问题。

NiZrCe/Al_2O_3催化剂上H_2O_2作氧化剂直接使苯氧化胺化一步合成苯胺研究

设计制备了Ni Zr Ce/Al2 O3 催化剂 ,研究了其上用H2 O2 直接将苯氧化胺化合成苯胺的活性 .发现在常压、5 0℃的温和条件下 ,该催化剂对苯、氨水与H2 O2 直接氧化胺化生成苯胺有较好活性 ,并且其对苯胺的选择性远远大于对苯酚的选择性 .提高反应原料中氨水对苯的比例 ,能提高苯胺的收率 ,且不会增加苯酚的生成量 .本方法能耗低 ,原子利用率高 。

热压与放电等离子体烧结两种工艺制备Al_2O_3/Cu复合材料

由机械合金化法(MA)制得纳米级Al2O3颗粒弥散镶嵌于微米级Cu颗粒表面的复合粉末,利用球形化工艺改善所制得复合粉的形貌及粒度范围,分别采用热压法(HP)和放电等离子体烧结(SPS)法制备Al2O3/Cu复合材料。通过测试密度、电导率、抗弯强度及SEM复合粉形貌和烧结体断口分析、微区成分分析,对比研究了Al2O3质量分数分别为0%、0.5%、1.0%、1.5%时Al2O3/Cu复合材料的物理、力学和电学性能。结果表明:不同制备工艺下随着Al2O3含量增加,材料的抗弯强度先增后降,电导率除受杂质影响外,还受材料缺陷的影响,故变化规律不明显,对于Al2O3含量相同的Al2O3/Cu复合材料,采用SPS法制备的复合材料的致密度、抗弯强度及电导率均高于HP法;在弯曲应力下两种制备方法所得复合材料均发生延性断裂。

MoO_3/Al_2O_3介孔催化剂在柴油氧化脱硫中的应用

通过溶胶-凝胶法,以硝酸铝为铝源、蔗糖为模板剂、氨水为沉淀剂,制备了介孔Al2O3,并以其为载体,等体积浸渍法制备了MoO3/Al2O3介孔催化剂。采用N2吸附-脱附及X射线衍射对介孔Al2O3和MoO3/Al2O3催化剂进行了表征。将MoO3/Al2O3催化剂用于柴油催化氧化脱硫,以H2O2为氧化剂,探讨了MoO3负载量以及H2O2用量对其催化柴油氧化脱硫的影响。结果表明,自制的Al2O3载体为具有介孔结构的γ-Al2O3,其比表面积、孔容、平均孔径分别为304.3m2/g、0.467cm3/g和6.14nm。MoO3负载量为20%(质量分数)、H2O2与柴油中硫的摩尔比为12、氧化温度为60℃时,柴油的氧化脱硫效果较佳,脱硫率为68.4%。

柠檬酸对NiW/Al_2O_3加氢脱硫催化剂硫化行为的影响

在NiW/Al2O3催化剂中引入柠檬酸络合剂,考察了柠檬酸对不同温度硫化的NiW/Al2O3催化剂4,6-DMDBT加氢脱硫活性的影响,并采用程序升温氢还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)和高分辨透射电镜(HRTEM)进行了表征。结果表明,硫化温度较低时(<300℃),柠檬酸对NiW/Al2O3催化剂的加氢脱硫活性没有促进作用;硫化温度较高时(≥300℃),明显促进了NiW/Al2O3催化剂的脱硫活性,并对加氢脱硫途径表现出选择性促进效应。柠檬酸不仅减弱了金属W与载体之间的相互作用,促进了W物种的还原和Ni-W-O混合相的生成,而且还降低了金属W的硫化温度,促进了W物种的硫化和小尺寸WS晶粒的生成。