阴极电流密度对6061铝合金在含Na_(2)WO_(4)电解液中微弧氧化膜结构和耐磨性能的影响

目的 研究恒流模式下阴极电流密度对6061铝合金在含Na2WO4的电解液中制备的微弧氧化膜厚度、形貌、相组成及耐磨性能的影响。方法 固定阳极电流密度为5.0 A/dm^(2),阴极电流密度分别为0、1.25、2.5、3.75、5.0 A/dm2,对6061铝合金进行微弧氧化40 min。用涡流测厚仪测量了氧化膜的厚度,用扫描电镜观察了微弧氧化膜的表面形貌和截面形貌,用能谱分析仪分析了氧化膜的表面成分,用X射线衍射分析仪分析了微弧氧化膜的相组成,用往复式摩擦磨损试验机测试了氧化膜的耐磨性能。结果 随着阴极电流密度的增加,氧化膜内的W含量逐渐减少,氧化膜颜色逐渐变浅,氧化膜厚度逐渐增加。微弧氧化膜的主要组成相为α-Al2O3和γ-Al2O3。当阴极电流密度从0 A/dm2增加到3.75 A/dm2时,氧化膜内孔洞的数量和尺寸逐渐减少,孔洞到氧化膜/基体界面的距离逐渐增加,氧化膜的耐磨性能逐渐提升。当阴极电流密度为3.75 A/dm2时,氧化膜的磨损率最低,仅为1.07×10-4mm3/(N·m)。但阴极电流密度增加到5.0 A/dm2时,氧化膜表层出现孔洞和剥落,耐磨性能下降。结论 阴极电流的加入有助于增加6061铝合金微弧氧化膜的厚度,提高氧化膜的致密性和耐磨性能,但过高的阴极电流会导致氧化膜表层出现孔洞,降低耐磨性能。

基于PHREEQC模拟分析Na_(2)S_(2)O_(4)对退役铀矿山采区地下水生态的修复

酸法原位地浸采铀作为回收铀资源首选工艺,不可避免会存在部分铀进入地下水污染生态环境,而采用还原剂Na_(2)S_(2)O_(4)将游离的铀还原固定可高效解决此类问题。为此,针对某酸法地浸采铀退役铀矿山地下水铀污染,采用PHREEQC模拟分析Na_(2)S_(2)O_(4)还原固定地下水中可溶性铀的机制,讨论NaHCO_(3)在Na_(2)S_(2)O_(4)还原固定可溶性铀的影响。模拟结果表明:1)该区域地下水中铀以U(Ⅵ)为主,其中UO_(2)SO_(4)、UO_(2)^(2+)和UO_(2)(SO_(4))_(2)^(2-)为优势物种,分别占63.60%、32.35%和3.89%;2)Na_(2)S_(2)O_(4)还原固定可溶性铀时,会降低地下水Eh值和Fe(Ⅲ)浓度,增强地下水还原性,促进沥青铀矿和黄铁矿沉淀,但会造成地下水酸化和高SO_(3)^(2-)浓度;3)NaHCO_(3)+Na_(2)S_(2)O_(4)在还原固定可溶性铀时,减轻了地下水酸化,增强了对U(Ⅵ)和SO_(3)^(2-)的去除,对Na_(2)S_(2)O_(4)还原固定可溶性铀的影响较小,在Na_(2)S_(2)O_(4)和NaHCO_(3)浓度比为1∶1至1∶1.5时修复效果最佳。

Na_(2)CO_(3)·10H_(2)O-Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O/SiO_(2)复合定形相变材料的制备及应用

以Na_(2)CO_(3)·10H_(2)O(SCD)、Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O(DHPD)为相变主体制备了共晶体系,通过绘制凝固点变化图与DSC测试共同确定在m(SCD)∶m(DHPD)=4∶6时形成共晶,FTIR和XRD结果显示,2种水合盐间没有发生化学反应,但其晶型结构发生改变。通过添加质量分数为2%的Na2SiO3·9H_(2)O作为成核剂降低体系的过冷度,且经历50次相变循环体系未出现相分离,相变焓值仅下降0.25%。进一步使用质量分数为25%的气相SiO_(2)作为支撑材料,采用浸渍法制备了相变前后形状稳定的共晶水合盐/SiO_(2)定形相变材料(SSPCM)。所得SSPCM的相变温度为24.08℃,相变焓值为146.6J/g,过冷度为0.55℃,热导率为0.4571W/(m·K)。同保温泡沫相比,其可将模拟房内部中心温度的升温时间延长了1.81倍,降温时间延长了0.39倍。

褪黑素引发对Na_(2)SO_(4)胁迫下紫花苜蓿种子发芽特性的影响

试验以紫花苜蓿(Medicago sativa)种子为材料,采用不同浓度的褪黑素(0.05,0.1和0.2 mmol·L^(-1))分别引发种子6 h(记为ML6,MM6和MT6)和12 h(记为ML12,MM12和MT12),以不引发、蒸馏水引发6 h和12 h为对照(记为CK1,CK2-6和CK2-12),探究在Na_(2)SO_(4)胁迫下,褪黑素引发对紫花苜蓿种子发芽和幼苗生长特性的影响,以期筛选有效缓解Na_(2)SO_(4)胁迫的褪黑素引发处理。结果表明,75 mmol·L^(-1)Na_(2)SO_(4)(pH=8.5)胁迫下种子发芽率、发芽势和发芽指数显著下降(P<0.05)。该条件下,与CK1相比,褪黑素引发后苜蓿种子的发芽和幼苗生长能力均有不同程度提高。MT6处理下种子发芽率、发芽势及幼苗根长、苗长和活力指数最高。对MT6幼苗的抗氧化酶活性分析发现,过氧化物酶(Peroxidase, POD)活性显著提高(P<0.05),种子可溶性糖含量显著下降(P<0.05)。综上,0.2 mmol·L^(-1)褪黑素引发6 h紫花苜蓿种子对盐碱胁迫的缓解效应最佳,促进种子发芽和提高幼苗耐盐碱能力。

铬铁矿在HCl-Na_(2)CrO_(4)体系中的多级浸出动力学研究

研究了在HCl-Na_(2)CrO_(4)体系中对铬铁矿进行多级浸出,并探讨了铬铁矿中主要金属元素的浸出动力学。结果表明:在粒径45~75μm、氧化剂Na_(2)CrO_(4)用量为理论量0.6倍、反应时间5h、反应温度453.15K、料球质量比1/1、搅拌速度30r/min、液固体积质量比4mL/1g最佳条件下进行3级循环浸出,铬、铁、铝、镁浸出率分别可达91.98%、94.54%、76.62%和78.03%;铬铁矿的酸浸反应受界面化学反应控制,温度在373.15~473.15K范围内,铬、铁、铝、镁的浸出表观活化能分别为45.80、40.43、42.08和43.54kJ/mol,浸出效果较好。

钠离子电池正极材料Na_(4)Fe_(3-x)Cr_(x)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)/C@CNT的制备及电化学性能研究

为改善钠离子电池正极材料Na_(4)Fe_(3)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)的导电性,提高其充放电性能,采用Cr^(3+)掺杂提高正极材料本征导电性,采用包覆碳和复合碳纳米管(CNT)构筑高效导电网络以加快纳米活性物颗粒间的电子传导,制备并探究了Na_(4)Fe_(3-x)Cr_(x)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)/C@CNT复合材料的结构与电化学性能。结果表明,当Cr^(3+)掺杂量x为0.075、CNT添加质量分数为3%时,所制备材料表现出较小的电荷传递阻抗和优异的高倍率充放电性能。其0.1 C和20 C倍率下的放电比容量分别达到120.64 mAh/g和87.11 mAh/g,10 C倍率下循环500次后容量保持率高达92.37%。

钠钨青铜Na_(2)W_(4)O_(13)的孪晶结构与辐照相变

本文采用热氧化法制备了Na_(2)W_(4)O_(13)纳米片,并利用球差校正扫描透射电子显微技术对其孪晶畴结构进行了原子尺度表征,发现样品中存在大量镜面孪晶结构。结合群论中的母子群关系理论,解析了Na_(2)W_(4)O_(13)中畴结构形成的原因,并预测了9种可能的畴结构,其中type3镜面孪晶与实验中观察到取向关系为[010]//[010]_(T)、(100)//(100)_(T)的(100)孪晶一致。经过电子束辐照,三斜结构的Na_(2)W_(4)O_(13)可以相变为立方结构的NaxWO_(3)(x<05)。而有孪晶存在的样品中,相变过程中容易出现缺陷,这可能是由晶格失配导致的。论文结果为理解钠钨青铜材料的结构与性能提供借鉴。

乙腈-水系混合电解液对Zn-Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)电池电化学稳定性的影响

Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)正极材料具有稳定的三维框架结构、较高的工作电压和相对成熟的制备工艺,近年来也逐渐用于水系锌离子电池中。然而,二价Zn^(2+)的脱嵌和活泼的水系反应环境会加速磷酸盐晶格的破坏。本文在Zn-Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)电池体系的水系电解液中加入适量的乙腈(AN),研究电解液中AN与水的比例对离子溶剂化结构和电化学行为的影响规律,并通过非原位XRD探究Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)晶体结构的演变。结果表明:过少的AN会加快正极材料晶格框架的破坏,而过多的AN会减缓电极反应动力学;在含有适量AN的电解液中,Zn-Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)电池不但在50 mA/g的电流密度下具有91.4 mA·h/g的较高比容量,同时在500 mA/g的电流密度下可以稳定循环1000次且无明显容量衰退。

NaCl/Na_(2)SO_(4)混盐溶液纳滤脱盐分质效果研究

为探究纳滤技术在工业高盐废水处理中的脱盐分质效果,在实验室搭建的纳滤装置上,采用纳滤膜VNF1-4040,研究了NaCl和Na_(2)SO_(4)混盐溶液的脱盐分质过程,考察了在不同质量浓度比混盐进料条件下膜通量、进料质量浓度、进料温度对纳滤脱盐效果的影响.研究结果表明,在所考察工况条件下,纳滤膜对Na2SO4始终有着良好的脱除效果,截留率保持在97.5%以上.对于质量比为1∶9 NaCl/Na_(2)SO_(4)混盐,其Na_(2)SO_(4)截留率均优于相同运行条件下的其它混盐溶液.膜通量越低,进料质量浓度和进料温度越高,NaCl截留率越低,脱盐效果越好.当膜通量、进料质量浓度和进料温度分别为26 LMH、2 g/L和10℃时,Na_(2)SO_(4)截留率最高,分别为98.41%、98.24%和98.80%.纳滤膜对混盐溶液中NaCl的分质效果较好,产水中NaCl的质量浓度占比保持在96%以上.

动态缺陷导致Na_(3)Sc_(2)(PO_(4))_(3):Yb^(3+),Er^(3+)材料上转换和下转移发光不同热猝灭行为研究

掺Eu^(2+)的离子导体Na_(3)Sc_(2)(PO_(4))_(3)具有优异的抗热猝灭性能,是一种很有前景的大功率照明用发光材料。然而,其负热猝灭机理仍有待深入研究。本文以Yb^(3+)/Er^(3+)的f-f跃迁上转换和下转移窄带发射而非更易受干扰的Eu^(2+)d-f跃迁发射为研究对象,旨在获得更清晰的机理。结果表明,热致缺陷/离子的动态迁移能促进高温下辐射跃迁和抑制非辐射跃迁,导致上转换发光具有显著的负热猝灭,下转移发光热猝灭较小。其中,布居速率较慢的上转换过程更容易受到时间尺度与之相当的Na^(+)/空位迁移过程的影响。本研究可为理解发光材料热猝灭机制提供另一种视角。

Na_(2)SeO_(3)对药食用真菌羊肚菌菌丝体生长的影响

【目的】分析不同浓度亚硒酸钠对羊肚菌菌丝体在不同培养基上生长的影响,筛选出最佳的培养浓度,掌握多种培养基的最适富硒配方,为开发富硒羊肚菌产品提供技术支撑。【方法】以六妹羊肚菌作为富硒载体,亚硒酸钠为硒源,进行制备试验,通过平板、原种和栽培种制备试验,系统分析在不同培养基上,不同硒浓度对羊肚菌菌丝的生长趋势,菌丝密度,菌丝形态的影响。【结果】在液体摇培中,硒浓度≤20 mg/L,菌丝形态无明显变化,且随浓度升高,对羊肚菌菌丝促生作用增强,且20 mg/L时干重最大;在母种培养基上,硒浓度≤20 mg/L,对羊肚菌的菌丝生长,菌丝密度,菌丝形态均没有影响;在原种培养基上,硒浓度≤20 mg/L,菌丝密度与菌丝形态无明显变化,且对羊肚菌的菌丝有促生作用,在10 mg/L时最强;在栽培种培养基上,硒浓度20 mg/L,对羊肚菌菌丝体的促生作用最强,菌丝密度与菌丝形态均无明显变化。【结论】以亚硒酸钠作为硒源,硒浓度在10~20 mg/L效果最好,可作为羊肚菌富硒栽培较为理想的浓度。

NaF-Na_(3)PO_(4)-H_(2)O体系相图与热力学模型

NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系是稀土矿物加工的典型盐水体系,开发氟、磷回收工艺需要该体系的相图和热力学模型支持。利用等温溶解平衡法测定了273.15 K、298.15 K、323.15 K和348.15 K的固液相平衡数据,并基于eNRTL模型框架构建了该体系从最低共熔点到348.15 K的热力学模型。实验结果表明:NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系存在NaF、Na_(3)PO_(4)·12H_(2)O、Na_(3)PO_(4)·8H_(2)O和复盐NaF·2Na_(3)PO_(4)·19H_(2)O 4个固相物种;其中复盐在各温度均占据三元体系的主要相区,磷酸钠水合物的相区极窄,很难单独成盐,NaF相区相对较大并随温度升高而增大。热力学模型研究较好地表达了NaF–H_(2)O、Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系的多温离子活度系数、溶液渗透系数、二元体系相图,获得了盐水作用参数和6个固相的热力学数据;通过对三元体系多温相图数据的有效表达,获得了盐-盐作用参数和复盐的热力学数据,在此基础上推测了NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系相图结构,获得了难以实验测定的9个零变量点和9条单变量共饱和线,从而得到了全部固相的平衡相区,并给出了NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系完整相图,为更复杂体系的热力学表达以及工业应用提供了参考依据。

硫掺杂Na_(3)(VOPO_(4))_(2)F正极材料的制备及储钠性能

聚阴离子型Na_(3)(VOPO_(4))_(2)F材料具有结构稳定、安全性高及工作电压高等特性,其开放的三维框架结构可以为钠离子的快速迁移提供路径,是目前最具发展潜力的钠离子电池正极材料之一。然而,Na_(3)(VOPO_(4))_(2)F的本征电子导电性较差,导致倍率性能不理想。离子掺杂是一种提升材料导电性和电化学性能的有效策略。通过水热法成功制备了S^(2-)掺杂的Na_(3)(VOPO_(4))_(2)S_(x)F材料。XRD和电化学阻抗结果表明,S^(2-)掺杂可以扩大离子扩散通道并降低电荷传输电阻;恒电流间歇滴定测试结果显示S^(2-)掺杂可以加快离子迁移速率。因此,Na_(3)(VOPO_(4))_(2)S_(x)F正极材料在钠离子半电池中表现出优异的电化学性能,在30C倍率下可逆比容量为66.8mA·h/g,在10C倍率下循环500次后容量保持率可达96%。Na_(3)(VOPO_(4))_(2)S_(x)F正极与硬碳负极组成的钠离子全电池可获得121.7mA·h/g的高比容量,在1C倍率下循环60次后,其容量衰减可以忽略不计。

Solid-state NMR study on sodium intercalation at low voltage window for Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3) as an anode

In-situ XRD,^(31)P NMR and ^(23)Na NMR were used to analyze the interaction behavior of Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3) at low voltage,and then a new intercalation model was proposed.During the transition from Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3) to Na_(4)V_(2)(PO_(4))_(3),Na ions insert into M1,M2 and M3 sites simultaneously.Afterwards,during the transition of Na_(4)V_(2)(PO_(4))_(3)to Na_(5)V_(2)(PO_(4))_(3),Na ions mainly insert into M3 site.

Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)的制备及其对二氧化碳的敏感性能研究

由于温室效应越来越严重,开发一种性能优异的二氧化碳传感器对其进行高效、准确地检测具有现实意义。本论文旨在于能够成功地制备出Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)试样来对CO_(2)的气敏性能进行研究。采用高温固相球磨法以及溶胶凝胶法制备了NVP材料,采用高温固相法合成了NASICON粉体,运用XRD、SEM技术研究了NVP与NASICON的晶体结构与微观形貌。以NASICON为固体电解质,以NVP为对电极材料,组装出了片式CO_(2)气体传感器,并进行了气体传感器性能研究。结果表明,传感器的最佳工作温度为150℃,在该温度下的灵敏度为2.03 nA/ppm。

Na_(2)O对锂铝硅微晶玻璃析晶及性能的影响

采用熔融法制备了不同Na_(2)O含量的透明锂铝硅微晶玻璃,通过DSC、XRD、FESEM等测试方法研究了不同Na_(2)O含量对玻璃析晶及性能的影响。结果表明:Na_(2)O的引入能显著降低玻璃的转变温度和析晶温度,抑制LiAlSi_(4)O_(10)晶相的析出。但Na_(2)O的引入促使微晶玻璃中析出Li_(2)Si_(2)O_(5)新相,并且随着Na_(2)O引入量的增加,Li_(2)Si_(2)O_(5)转变为主晶相。由于晶体尺寸均为纳米级,主晶相的转变对透过率影响较小,微晶玻璃的可见光透过率均高于85%。主晶相的转变有效增强了微晶玻璃的机械性能,其弯曲强度由300 MPa提升至331 MPa。Na_(2)O的引入有效增强了Na-K交换,Na_(2)O含量为4%(质量分数)的Li 2O-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)微晶玻璃在410℃的KNO_(3)熔盐中交换6 h后,维氏硬度由7.108 GPa提升至7.403 GPa,弯曲强度由331 MPa提升至470 MPa。

Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C正极材料制备与储钠性能综合实验教学设计

设计了“常温预还原-热处理法制备钠离子电池正极材料磷酸钒钠”综合性研究实验,探究了原料种类和热处理温度对Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C的物相、晶体结构、晶粒尺寸、微观形貌及电化学性能的影响。研究表明,NH_(4)VO_(3)中的V^(5+)更易被草酸常温还原,机械活化后所得前驱体为无定形结构,由该前驱体热处理制备的Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C结晶度更高,且电化学性能更优。通过优化合成温度,发现在700℃下合成的Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C具有最高的比容量、最优的倍率性能和最佳的循环性能。在实验中,学生通过材料制备、结构及形貌表征、电池制作与电化学性能分析等环节,能够达到强化理论知识、提高实验技能、激发创新性思维的目的。

Na_(2)WO_(4)-Mn_(x)O_(y)/BaTiO_(3)催化剂的制备及其在甲烷氧化偶联反应中的应用

采用浸渍法制备了Na_(2)WO4-Mn_(x)O_(y)/BaTiO_(3)催化剂,研究了Na_(2)WO_(4)-Mn_(x)O_(y)/BaTiO_(3)催化剂对甲烷氧化偶联反应(OCM)的影响,利用SEM,XRD,EDS等分析方法对催化剂进行表征,并与Na_(2)WO_(4)-Mn_(x)O_(y)/SiO_(2)催化剂进行对比。实验结果表明,Na_(2)WO_(4)-Mn_(x)O_(y)/BaTiO_(3)催化剂的活性组分W和Mn在钛酸钡表面分布均匀,且反应过程中催化剂的结构基本保持不变,在反+应温度为800℃、甲烷与氧气摩尔比为1.5时,Na_(2)WO_(4)-Mn_(x)O_(y)/BaTiO_(3)催化剂催化OCM反应的C_(2)收率约为19%,C_(2)^(+)收率约为21%。与Na_(2)WO_(4)-Mn_(x)O_(y)/SiO_(2)催化剂相比,Na_(2)WO_(4)-Mn_(x)O_(y)/BaTiO_(3)催化剂的反应起活温度低60℃,具有更加活泼的活性氧位,能够在更低的温度条件下开始OCM反应。

改性水系钠离子电极材料Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)的制备及性能

采用水热法合成水系钠离子电池正极材料Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)(NVP),并通过非金属N和金属元素Al,Mn进行离子掺杂改性研究。考察掺杂量对NVP性能改性的影响,当Mn掺杂量为0.08 mol时,材料具有明显的层状结构,表现出最佳的放电比容量439.8 F/g。通过XRD,SEM,BET和XPS对样品结构和形貌进行表征,通过循环伏安和充放电测试结果分析样品的电化学性能。结果表明:所得样品均为纯相的NVP,离子掺杂并没有改变NVP的晶体结构;NVP/Al提高了颗粒的分散性,NVP/N和NVP/Mn形成孔道明显的层状结构。在1 A/g电流密度下,未掺杂的NVP的放电比容量为342 F/g,NVP/N的放电比容量为380.8 F/g,NVP/Al的放电比容量为405 F/g;NVP/Mn的放电比容量为439.8 F/g。由此可知,掺杂适量的金属离子和非金属离子能够显著提高水系NVP的电化学性能。

Na_(2)CO_(3)-K_(2)CO_(3)-NaVO_(3)熔盐结构的拉曼光谱和理论计算

NaVO_(3)在Na_(2)CO_(3)-K_(2)CO_(3)熔盐体系中可原位催化电还原CO_(2)制备高附加值碳材料,对Na_(2)CO_(3)-K_(2)CO_(3)-NaVO_(3)体系熔盐结构进行研究有助于明晰电极过程机理和优化反应条件.本文采用拉曼光谱学和量子化学计算(基于Gaussian和Molclus程序)相结合的方法探究了1073 K下Na_(2)CO_(3)-K_(2)CO_(3)-NaVO_(3)熔盐体系的离子结构.结果表明,在该熔盐体系中,除了存在CO_(3)^(2-)以外,还存在由CO_(3)^(2-)和VO_(3)^(-)发生反应生成的VO_(4)^(3-),而不存在VO_(3)^(-);VO_(4)^(3-)所属C1空间点群,其中V-O键的对称伸缩振动模对应的拉曼特征峰位于802 cm^(-1)处;随着体系中NaVO_(3)质量分数由5%增加至15%,熔盐中VO_(4)^(3-)的相对含量急剧增加,而CO_(3)^(2-)的相对含量相应地减少.