Al_(2)O_(3)-Ce_(2)O_(3)复合薄膜对304不锈钢抗高温氧化性能的影响

为提高304不锈钢的抗高温氧化性能,采用溶胶-凝胶法以异丙醇铝和CeCl_3·7H_(2)O为原料,在304不锈钢表面分别制备了Al_(2)O_(3)薄膜和Al_(2)O_(3)-Ce_(2)O_(3)复合薄膜,通过氧化动力学曲线、XRD、SEM和EDS分析,研究了不同Ce/Al比例(摩尔比,下同)的Al_(2)O_(3)-Ce_(2)O_(3)复合薄膜对304不锈钢900℃抗高温氧化性能的影响。结果表明,涂覆Ce∶Al=1∶10的薄膜试样在900℃循环氧化100 h后的氧化增重与氧化剥落量仅为未涂覆试样的34.1%和51.8%,抗高温氧化性能最佳。Al_(2)O_(3)-Ce_(2)O_(3)复合薄膜降低了304不锈钢基体表面的氧分压,有利于生成保护性的Cr_2O_(3)氧化层,有效抑制了Cr_2O_(3)的挥发;添加Ce_(2)O_(3)降低了氧化层中的热应力,提高了其附着力;Ce_(2)O_(3)起到了活性元素效应,改变了氧化膜的生长机制,因此显著提高了不锈钢的抗高温氧化性能。

MOF@γ-Al_(2)O_(3)复合材料的制备及其选择性染料吸附性能研究

本文通过原位生长法将金属有机骨架(MOF)与γ-Al2O3相结合制备了两种MOF@γ-Al_(2)O_(3)复合材料,即UIO-66/UIO-66-NH2@γ-Al_(2)O_(3),并将其应用于选择性染料吸附性能研究。结果表明:UIO-66/UIO-66-NH_(2)@γ-Al2O3复合材料可选择性吸附阴离子染料(刚果红,CR),吸附量分别可以达到1520.91mg·g^(-1)和1598.65mg·g^(-1)。同时,UIO-66/UIO-66-NH2@γ-Al_(2)O_(3)复合材料还具备优异的稳定性,重复使用10次后对CR的选择性吸附性能基本保持不变。

二步煅烧法制备高热稳定性无定形SiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合粉体

采用二步煅烧法制备了高热稳定性无定形SiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合粉体。首先以十二水合硫酸铝铵和葡萄糖为原料混合煅烧制备无定形Al_(2)O_(3)前驱体,然后以正硅酸乙酯形式向无定形Al_(2)O_(3)中引入适量的SiO_(2),煅烧后即可获得具有高热稳定性的无定形SiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合粉体。当SiO_(2)引入量为26%(质量分数)时,粉体经950℃下煅烧4 h仍为无定形结构;对前驱体进行研磨后,粉体热稳定性进一步提升,在1 020℃下煅烧4 h仍为无定形结构。研究表明,SiO_(2)引入量和前驱体混合均匀性对复合粉体的高温热稳定性有明显影响。

等离子喷涂Cr_(2)O_(3)/8YSZ复合涂层微观组织及抗热冲击性能研究

为了探究Cr_(2)O_(3)/8YSZ复合涂层高温性能,利用等离子喷涂技术在Q235钢表面制备了4种不同混合比例的Cr_(2)O_(3)/8YSZ复合涂层(8YSZ含量分别为50%,30%,20%,0%)。通过热场发射扫描电镜对涂层的形貌进行SEM表征并对涂层的截面元素分布进行EDS线扫,采用X射线衍射仪分析复合涂层的物相组成,利用表面轮廓仪测量了复合涂层的表面粗糙度,使用全自动显微维氏硬度计对涂层的显微硬度进行测量,采用划痕仪对涂层的抗划伤性能进行对比,利用Gleeble-3800热物理实验模拟机对涂层的抗热冲击性能进行测试,并对热冲击之后的截面形貌进行观察分析。结果表明,当Cr_(2)O_(3)与8YSZ比例为7∶3时,由于8YSZ对垂直裂纹的偏转作用以及涂层内部存在的孔隙和裂纹对热应力的释放作用,该样本涂层具有较好的抗热冲击性能。

CoFe_(2)O_(4)-Al_(2)O_(3)复合材料的制备及其在含日落黄废水处理中的应用

制备了铁酸钴-氧化铝(CoFe_(2)O_(4)-Al_(2)O_(3))复合材料,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积和孔径分析仪对多孔CoFe_(2)O_(4)-Al_(2)O_(3)复合材料的物相和形貌进行了分析.利用制备的CoFe_(2)O_(4)-Al_(2)O_(3)复合材料活化过硫酸氢钾(PMS)来降解废水溶液中的日落黄(SY),通过研究CoFe_(2)O_(4)-Al_(2)O_(3)材料制备过程中Co^(2+),Fe^(3+)和Al^(3+)的物质的量之比、煅烧温度和时长对材料催化性能的影响,发现Co^(2+),Fe^(3+)和Al^(3+)的最佳物质的量之比为1∶2∶12,最佳煅烧温度为400℃和最佳煅烧时长为3 h.对采用在最优条件下制得的CoFe_(2)O_(4)-Al_(2)O_(3)复合材料作为催化剂,PMS氧化降解含日落黄废水进行研究,考察了pH值、温度、不同体系、PMS用量、CoFe_(2)O_(4)-Al_(2)O_(3)材料用量和一些阴离子对日落黄降解的影响.结果表明:在pH=7,温度为55℃条件下,用0.1 g催化剂和0.125 g PMS能使100 mL质量浓度为0.6 g·L^(-1)的日落黄溶液在30 min内降解率达到99.5%.同时,碳酸氢根负离子(HCO3-)和硝酸根负离子(NO_(3)^(-))的加入抑制了日落黄的降解,而Cl^(-)则能促进日落黄的降解.此外,在进行4次循环使用后,CoFe_(2)O_(4)-Al_(2)O_(3)仍表现出很好的催化性能,日落黄去除效果仍能达到90%以上.

Ni/ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)催化剂催化沼气蒸汽重整制氢性能研究

沼气蒸汽重整是重要的制氢方式,开发高效稳定的催化剂是其规模化应用的重要环节。基于此,采用连续浸渍法制备了一系列基于ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)复合载体的Ni基催化剂,对其进行了沼气蒸汽重整制氢催化性能测试。利用N_(2)吸/脱附、XRD等表征方法,分析了催化剂的织构性质、晶相组成等。探究了催化剂的物理结构和化学性质对沼气蒸汽重整制氢的影响机制,并探讨了焙烧温度与金属助剂Fe对催化剂催化性能的影响。结果表明,在700°C、空速12000 h^(-1)条件下,焙烧温度为550°C制得的Ni/ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)表现出突出的催化性能,CH_(4)转化率和H_(2)产率分别稳定在89.94%和81.49%。ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)复合载体相比于Al_(2)O_(3)载体增大了催化剂的比表面积,促进了平均粒径较小的Ni在载体表面的高度分散,进而提高了催化剂的催化沼气蒸汽重整制氢性能。焙烧温度可以调控催化剂的比表面积和孔体积,焙烧温度为550°C制得的Ni/ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)的比表面积和孔体积比焙烧温度为700°C制得的Ni/ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)大。Fe与ZrO_(2)的耦合改性提升了催化剂的还原性能,生成了更多高活性Ni^(0),有利于甲烷干重整制氢反应的发生,调控了气体产物中的n_(H_(2))/n_(CO)。

Al掺杂对β-Ga_(2)O_(3)薄膜光学性质的影响研究

近年来,半导体器件向着高散热性、高击穿场强和低能耗的方向发展,因此超宽禁带半导体材料β-Ga_(2)O_(3)具有广阔的应用前景,而有效掺杂是实现β-Ga_(2)O_(3)器件的基础。实验采用磁控溅射法制备Ga_(2)O_(3)/Al/Ga_(2)O_(3)/Al/Ga_(2)O_(3)复合结构,经高温退火使Al原子热扩散进入薄膜中,形成Al掺杂的β-Ga_(2)O_(3)薄膜。采用激光区熔法使薄膜区域熔化再结晶,进一步提升掺杂质量。对Al掺杂β-Ga_(2)O_(3)薄膜的晶体性质、杂质含量及光学性质进行了测试表征。结果表明:Al掺杂不改变β-Ga_(2)O_(3)薄膜的晶体结构;随着Al层溅射时间延长,掺杂含量逐渐增加;当Al溅射时间为5和10 s时,薄膜紫外吸收率分别为40%和50%;随着Al溅射时间的增加,Al掺杂β-Ga_(2)O_(3)薄膜紫外区域光吸收率逐渐增强,Al溅射时间为300 s时,β-Ga_(2)O_(3)薄膜的光吸收率接近90%;低浓度的Al掺杂会导致β-Ga_(2)O_(3)薄膜的禁带宽度变窄。

复合持续时间对P_(2)O_(5)-Al_(2)O_(3)异相复合玻璃结构和力学性能的影响

近年来,分相玻璃以其独特的结构以及优异的物理化学性质引起了广泛关注。本研究结合气动雾化加料和机械搅拌,采用熔融冷却法制备了纳米SiO_(2)-Na_(2)O高硅玻璃颗粒增强的P_(2)O_(5)-Al_(2)O_(3)玻璃。通过改变复合持续时间,研究了玻璃的结构与力学性能之间的关系。结果表明,异相复合玻璃的杨氏模量高于P_(2)O_(5)-Al_(2)O_(3)玻璃,并且随着复合持续时间由10 s增大到8 min,玻璃的杨氏模量呈现先升高后降低的趋势,在复合持续时间为6 min时,杨氏模量达到最大值80.7 GPa。相比于P_(2)O_(5)-Al_(2)O_(3)玻璃,杨氏模量提高了18%。引入SiO_(2)-Na_(2)O高硅玻璃颗粒不仅能够在基体玻璃中形成第二相,而且会改变P_(2)O_(5)-Al_(2)O_(3)玻璃的结构。随着复合持续时间由10 s增大到6 min,异相复合玻璃网络中磷的配位数逐渐增大,并且玻璃网络中的非桥氧数量逐渐减少,网络交联度逐渐增加。而复合持续时间超过8 min,则不利于网络交联度的增加。异相复合玻璃的开发为耐损伤玻璃材料的制备提供了新的思路。

Cr_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)复合薄膜对304不锈钢抗高温氧化性能的影响

电沉积-热解法沉积氧化物薄膜是提高材料抗高温氧化性能的重要途径。采用电沉积-热解法在304不锈钢表面制备了Cr_(2)O3-Al_(2)O_(3)单一薄膜和复合薄膜,研究了单一薄膜和不同沉积液浓度制备的复合薄膜在900℃下的高温循环氧化行为。氧化动力学曲线、SEM形貌及XRD分析结果表明:电沉积-热解沉积薄膜明显提高了304不锈钢的抗高温氧化性能。Cr(NO3)3与Al(NO3)3酒精溶液摩尔浓度比为2∶1制备的Cr_(2)O3-Al_(2)O_(3)复合薄膜经高温氧化后表面生成了保护性的Cr1.3Fe0.7O3和NiCr_(2)O_(4) 氧化层,其氧化增重和氧化膜剥落量分别是未沉积试样的27.3%和17.6%,抗高温氧化性能最佳。复合薄膜降低了合金表面的氧分压,有利于形成保护性的选择性氧化膜,Cr_(2)O3和Al_(2)O_(3)均具有优异的抗氧化性能,而且Al_(2)O_(3)降低了高温下Cr_(2)O3的挥发,因此显著提高了试样的抗高温氧化性能。

Ti_(2)AlC粉末粒径分布对TiC_(0.5)-Al_(2)O_(3)/Cu复合材料组织及性能的影响

通过不同时间的湿法球磨得到不同粒径分布的Ti_(2)AlC粉末,再与Cu_(2)O粉末和铜粉末混合,利用放电等离子烧结技术制备TiC_(0.5)-Al_(2)O_(3)/Cu复合材料,研究了Ti_(2)AlC粉末粒径分布对其组织和性能的影响。结果表明:随着Ti_(2)AlC粉末中亚微米级颗粒体积分数由0增加到70.27%,复合材料中增强相颗粒TiC_(0.5)和Al_(2)O_(3)在基体中分散更均匀,但是当亚微米级颗粒体积分数为98.07%时,增强相颗粒出现聚集现象;随着亚微米级颗粒体积分数的增加,复合材料的导电率与相对密度先减小后增大,硬度与屈服强度则先升后降,当亚微米级颗粒体积分数为70.27%时,复合材料综合性能最优异。

(Nb/Ta)-Al_(2)O_(3)复合耐火材料用粗骨料的设计与生产

现代高温工艺要求智能耐火材料除了具有优越的热机械性能外,还具有电性能。基于耐火金属和耐火氧化物的复合耐火材料是一种很有前途的新型高温领域用智能材料,本文将导电、导热和可延展的耐火金属(如铌和钽)与粗、细颗粒氧化物陶瓷骨料(如刚玉)结合,开发出具有烧结期间低收缩、高温下抗蠕变和热震性改善的功能性耐火材料。这种智能耐火材料是通过使用陶瓷技术进行成型的,如浇注和加压注浆。开发这种新型耐火材料的第一步是生产预烧结粗颗粒(Nb/Ta)-Al_(2)O_(3)复合耐火骨料。由于骨料的性能是化学组成和形态的函数,因此它们受原材料的化学性、耐火金属的含量、烧结温度和工艺技术的影响。

还原温度对纳米FeCo/Al_2O_3复合薄膜结构和磁性的影响

采用溶胶–凝胶旋涂法和H2还原工艺制备了纳米FeCo/Al2O3复合薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜及振动样品磁强计研究了还原温度对薄膜结构、表面形貌和磁性的影响。结果表明,随着还原温度的升高,薄膜中FeCo的晶粒尺寸和晶格常数变大,薄膜的饱和磁化强度(Ms)也同时增大,其矫顽力(Hc)则先增大,后减小。薄膜Ms的变化与FeCo晶粒的尺寸和表面效应有关,Hc的变化则来源于FeCo的单畴结构并受磁各向异性影响。还原温度为900℃的薄膜表现出较好的软磁特性,其Ms及Hc分别为436.7 kA.m–1和34.6 kA.m–1。

金刚石增强Na_(2)O-B_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)系陶瓷基复合材料的界面研究

以Na_(2)O-B_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)系低温玻璃为基础结合剂烧制金刚石增强陶瓷基复合材料,利用扫描电子显微镜、X射线能谱、X射线光电子能谱、拉曼光谱及力学性能测试仪等对其界面结合强度、界面处元素分布及界面化学键进行了表征。结果表明,Na_(2)O-B_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)系陶瓷结合剂与金刚石颗粒界面结合强度高,790℃煅烧时试样抗折强度达到77.82 MPa。Si、B、Na、Zn各元素在界面位置发生扩散,而Al元素没有明显扩散,元素扩散提升了结合剂对金刚石的把持力。陶瓷结合剂与金刚石在界面处形成C-O、C=O和C-B键,化学成键进一步增进界面结合。另外,790℃煅烧的复合材料中金刚石颗粒保存完好,而850℃煅烧时金刚石出现石墨化迹象。

SO_(4)^(2)-/TiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合固体超强酸催化合成富马酸二甲酯

在复合固体超强酸 SO42 - / Ti O2 - Al2 O3催化下 ,由富马酸与甲醇合成富马酸二甲酯。考察了催化剂用量、原料配比等因素对产物收率的影响 ,确定了酯化最佳条件为 :醇酸比 6∶ 1,反应时间 4h,催化剂用量 3g,该条件下 ,产物收率达 91.4%。

改性SiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合氧化物的结构与性质研究

采用溶胶-凝胶法分别制备了碱土金属氧化物MgO、过渡金属氧化物ZrO_(2)、稀土金属氧化物CeO_(2)改性的SiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合氧化物,通过XRD、N_(2)吸附、NH_(3)-TPD及Py-IR等表征手段考察了助剂MgO、ZrO_(2)和CeO_(2)的引入分别对SiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合氧化物结构及性质产生的影响。结果发现,SiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合氧化物(SA)改性后的比表面积均显著增加。其中,SA-Mg的孔体积和平均孔径较SA减小,SA-Zr、SA-Ce的孔体积则增大。引入MgO后,SiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合氧化物总酸量减少,弱酸中心数量稍有增加,B酸中心比例增加。引入ZrO_(2)后,SiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合物表面产生了新的弱酸和中强酸中心,酸量增加明显,同时L酸中心比例大大增加,酸类型由以B酸中心为主转变为以L酸中心为主。CeO_(2)改性后,SiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合氧化物总酸量减少,弱酸中心数量增加,L酸中心比例增加,酸类型以L酸中心为主。

不同深宽比GaAs衬底的Al_(2)O_(3)/HfO_(2)复合薄膜材料原子层沉积及能谱分析

利用热原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)技术在不同深宽比GaAs衬底上进行了Al_(2)O_(3)/HfO_(2)复合薄膜的沉积。通过对其表面和能谱进行分析发现,沉积温度对复合薄膜的摩尔比具有较大的影响。随着深宽比的增大,其沉积表面和沟槽内会出现残留物;随着ALD沉积温度的上升,其沉积表面和沟槽内的残留物减少,摩尔比趋向均匀。当深宽比为2.2并利用150℃的低沉积温度时,表面及底面基本无残留物。但当深宽比为4.25时,150℃沉积明显有大量残留物。只有当温度升高到300℃时,表面和沟槽里复合薄膜的残留物才被明显消除。ALD技术可以实现各种器件结构的全方位钝化,这是其他化学气相沉积法无法比拟的。

氧化物反铁磁Cr_(2)O_(3)薄膜的研究进展

氧化物反铁磁Cr_(2)O_(3)薄膜在自旋电子学器件中有着广泛的应用。重点论述了反铁磁Cr_(2)O_(3)的早期基础性研究,以及反铁磁Cr_(2)O_(3)薄膜在交换偏置和磁电效应方面的研究进展。最后指出了氧化物反铁磁Cr_(2)O_(3)薄膜研究中存在的部分问题,并展望了它的发展前景。

TiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合粉体的制备及光催化性能

Al_(2)O_(3)陶瓷膜在过滤染料废水过程中容易被染料大分子堵塞,导致Al_(2)O_(3)陶瓷膜水通量下降。以钛酸丁酯、异丙醇铝为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备Ti(OH)_(4)-AlOOH复合溶胶,经450℃烧成获得TiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合粉体。以SEM、纳米粒度/电位仪作为主要表征手段,研究了不同Ti(OH)_(4)和AlOOH摩尔比对复合溶胶粒径分布的影响,进而探究TiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合粉体的光催化性能。结果表明,Ti(OH)_(4)和AlOOH摩尔比为0~0.4时,随着Ti(OH)_(4)和AlOOH摩尔比的增大,胶粒的平均粒径从67.5 nm减小到34.0 nm, Ti(OH)_(4)-AlOOH复合溶胶的电位从43 mV升高至53 mV。当Ti(OH)_(4)和AlOOH摩尔比为0.4时,复合粉体对结晶紫的去除率高达79.3%,反应速率常数增大到了0.018 min^(-1)。TiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合粉体制备的陶瓷膜能有效降解表面沉积的大分子,解决了陶瓷膜堵塞的问题。

服役参数对C_(f)-Al_(2)O_(3)/Cu复合材料摩擦磨损性能的影响

为探究不同服役条件下C_(f)-Al_(2)O_(3)/Cu复合材料的摩擦磨损性能,采用QG-700型摩擦磨损试验机对其进行了在不同载荷和线速度条件下的摩擦磨损实验,分析了C_(f)-Al_(2)O_(3)/Cu复合材料的摩擦磨损性能和磨损机理。结果表明:载荷和线速度对C_(f)-Al_(2)O_(3)/Cu复合材料的摩擦磨损特性有显著影响,在实验范围内,在载荷为10 N及线速度为0.59 m/s条件下,5C_(f)-Al_(2)O_(3)/Cu复合材料的摩擦磨损性能最佳,其摩擦系数和磨损率分别为0.45和1.488×10^(-5)mg/m。摩擦过程中在复合材料摩擦表面产生的机械混合层有利于摩擦副之间的润滑。随着载荷增大,机械混合层减少,C_(f)-Al_(2)O_(3)/Cu复合材料的磨损加剧,基体塑性变形程度增大;随着线速度的增大,机械混合层厚度增加,润滑状况得以改善,C_(f)-Al_(2)O_(3)/Cu复合材料的摩擦系数减小。

两种衬底上Cr_(2)O_(3)薄膜的制备与显微结构表征

本文利用脉冲激光沉积(PLD)技术分别在MgO(100)和Al_(2)O_(3)(0001)两种衬底上制备了Cr_(2)O_(3)薄膜,并借助X射线衍射仪和透射电子显微镜对两种薄膜的显微结构进行了表征。研究结果表明:由于MgO与Cr_(2)O_(3)的晶体结构不同,界面存在较大的晶格失配,MgO(100)衬底上制备的薄膜为低质量的Cr_(2)O_(3)多晶薄膜。薄膜致密度低,孔隙多,晶粒排列呈现纵横交织(90°取向差)的特征。由于Al_(2)O_(3)与Cr_(2)O_(3)具有相同的晶体结构,界面失配小,Al_(2)O_(3)(0001)衬底上的薄膜为高质量的Cr_(2)O_(3)单晶外延薄膜。薄膜均匀致密,外延性好,界面平整明锐,薄膜中形成了大量的贯穿位错线。