水热合成PbTiO_(3)-TiO_(2)微米片复合材料及其光催化降解有机物的应用

为探究钙钛矿氧化物基复合材料的光催化性能,以具有规则暴露面的钙钛矿相PbTiO_(3)微米片为衬底,通过水热法制备了一系列不同负载浓度的钙钛矿相PbTiO_(3)-TiO_(2)微米片复合材料,通过XRD、SEM、BET、XPS和UV-Vis对所制备样品进行了系统的微结构表征及光学特性分析,并测定PbTiO_(3)-TiO_(2)微米片复合材料在不同光源辐照下对30 mg/L罗丹明B(Rh B)水溶液的催化降解性质。结果表明:TiO_(2)单晶颗粒在钙钛矿相PbTiO_(3)微米片表面呈现团聚生长,颗粒尺寸为30~50 nm;随着反应物中钛酸丁酯(TBOT)的增加,钙钛矿相PbTiO_(3)微米片表面生长的TiO_(2)量增多;PbTiO_(3)-TiO_(2)微米片复合材料对Rh B水溶液均表现出光催化降解特性,其中以加入0.6 mL TBOT制备的复合材料(S2)催化性能最优,在模拟太阳光辐照下于90 min内对Rh B降解效率可达95.80%,在可见光照射下于180 min内对Rh B降解效率为81.86%;PbTiO_(3)-TiO_(2)微米片复合材料的禁带宽度减小,有利于光生载流子的形成,从而有效提高了其光催化性能,也为半导体复合光催化剂的材料设计和性能优化提供了支持。

聚合物基微纳米功能复合材料3D打印加工技术的应用实践研究

随着材料性能要求的提高,轻量化、强度高以及多功能化成为研究的重点。利用3D打印技术,设计师能将多种功能结构直接集成于复杂的几何形状中,打破了传统制造方法的束缚,开辟了设计创新的新纪元。因此,研究和探索聚合物基微纳米功能复合材料的3D打印加工方法对于推动材料科学的创新和制造业的转型至关重要。文章概述了聚合物基微纳米功能复合材料和3D打印技术的内涵,分析了聚合物基微纳米功能复合材料的3D打印加工要点,并探讨了在各个领域内的应用,以促进材料的性能提升和应用拓展。

基于Au-g-C_(3)N_(4)NS纳米复合材料的分子印迹电化学发光传感器检测叶酸

近年来,作为一种新型的二维半导体纳米材料,石墨相氮化碳纳米薄片(g-C_(3)N_(4)NS)因其优异的电化学发光(ECL)性能和良好的成膜特性在ECL传感领域备受关注。然而,g-C_(3)N_(4)NS在较高的工作电压下产生的ECL信号不稳定,而金纳米粒子(Au NPs)的引入可明显改善其发光稳定性.基于这个特点,采用原位生长法将Au NPs引入g-C_(3)N_(4)NS中,制备了一种金-石墨相氮化碳纳米复合材料(Au-g-C_(3)N_(4)NS),以其作为ECL物质固定在电极上.同时,引入具有专一识别能力的分子印迹聚合物(MIP),构建了一种检测叶酸(FA)的分子印迹-电化学发光(MIP-ECL)传感器.该传感器对FA表现出良好的选择性和灵敏响应,在优化的条件下,信号变化与FA物质的量浓度在1.0×10^(-10)~1.0×10^(-3) mol·L^(-1)的范围内呈良好的线性关系,检出限(LOD)达到0.07 nmol·L^(-1).并且探讨了检测机理,考察了传感器的稳定性和重现性,将传感器用于实际样品中FA的检测,获得满意结果.

NbMoWTa-Al_(2)O_(3)固体润滑复合材料的宽温域摩擦磨损性能

通过高能球磨和放电等离子烧结方法制备了新型NbMoWTa难熔高熵合金基固体润滑复合材料。系统研究了纳米Al_(2)O_(3)作为固体润滑剂对NbMoWTa难熔高熵合金宽温域摩擦学性能的影响。结果表明:纳米Al_(2)O_(3)颗粒在具有BCC结构的NbMoWTa难熔高熵合金基体相晶界和晶内均匀分散,强烈的弥散强化显著提升了NbMoWTa的显微硬度。纳米Al_(2)O_(3)颗粒在室温至800℃范围内降低摩擦因数和磨损方面有显著作用。室温下,由于复合材料的显微硬度显著提升,添加足量的纳米Al_(2)O_(3)实现了复合材料耐磨性的提升。在中高温下,复合材料表面形成的连续致密氧化摩擦层对提升摩擦学性能起着关键作用。纳米Al_(2)O_(3)颗粒协助氧化摩擦层承载更大的载荷,提高其致密性及稳定性,从而更有效地保护基体。此外,在800℃下纳米Al_(2)O_(3)颗粒的存在能够抑制MoO_(3)的过度挥发。

Fe_(2)O_(3)/PFD纳米复合材料的制备及光催化性能研究

以糠醛(FD)和Fe(NO_(3))_(3)·9H_(2)O为主要原料,采用聚合-热转化两步法探究了Fe_(2)O_(3)/PFD纳米复合材料的制备过程。通过TEM,XRD等技术对Fe_(2)O_(3)/PFD的尺寸、结构等进行了表征;通过室温、自然光环境下亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解实验给出了该材料的光催化特性。结果表明,Fe_(2)O_(3)/PFD在25 min内可使MB溶液完全脱色并降解。

Ag/WO_(3)纳米复合材料可见光催化还原废水中六价铬的研究

以钨酸钠和硝酸银为原料,采用水热法合成得到Ag/WO_(3)纳米复合材料。XRD和SEM结构分析表明,Ag纳米颗粒掺入到WO_(3)结构中,增加了孔隙率和粗糙度,增强了纳米复合材料表面的活性位点,提高了有效比表面积。光催化实验表明,分别以WO_(3)和Ag/WO_(3)为光催化剂处理模拟废水中的Cr(Ⅵ)离子,对应在155 min和130 min的可见光照射后,Cr(VI)离子被完全去除。通过考察Ag/WO_(3)对实际工业废水中Cr(Ⅵ)的光催化还原能力,结果表明,该光催化剂在还原工业废水中的Cr(Ⅵ)方面具有良好性能。

碳/铝复合材料界面Al_(4)C_(3)相的形成与调控研究进展

石墨烯、碳纳米管和碳纤维等碳材料作为铝基复合材料的增强体时,其界面润湿性差、与Al基体结合弱等缺点限制了其增强效果。利用C与Al反应使界面黏接形式转变为部分反应结合的形式,可有效提升碳/铝(C/Al)界面强度及其载荷与功能传递的效率。然而,高温下C/Al界面反应易生成大量脆性Al_(4)C_(3),且会损伤增强体。针对C/Al界面Al_(4)C_(3)的调控,本文首先介绍了其形成机制、对C/Al复合材料界面结合和性能的作用,随后从碳增强体表面涂层、纳米颗粒修饰、Al基体合金化,以及复合制备、热加工与处理工艺优化等方面,综述了Al_(4)C_(3)生成量与形貌的控制研究及效果,最后展望了C/Al复合材料界面与性能的研究方向,以期通过碳增强体跨尺度设计与界面构型控制,挖掘石墨烯、碳纳米管和碳纤维增强Al基体的最大潜能。

FeS_(2)/g-C_(3)N_(4)纳米复合材料的制备及其摩擦学性能探究

研究水热法合成FeS_(2)/g-C_(3)N_(4)纳米复合材料在环氧树脂涂层中的摩擦学性能。X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪表征FeS_(2)与g-C_(3)N_(4)结合很好,化学纯度较高。扫描电子显微镜、透射电子显微镜表征FeS_(2)很好结合在g-C_(3)N_(4)纳米片表面形成球/片二维结构,FeS_(2)粒径约200 nm。摩擦学性能测试结果显示,添加FeS_(2)/g-C_(3)N_(4)的环氧树脂润滑涂层润滑效果极佳、抗磨性能较高,是具有应用前景的新型复合涂层材料。

α-Fe_(2)O_(3)/聚糠醇纳米复合材料的光催化性能研究

随着半导体催化技术的进步,基于共轭高分子应用的改性催化材料受到广泛的关注,与其它半导体光催化剂相比,窄带隙半导体Fe_(2)O_(3)具有较优异的可见光光催化性能,但Fe_(2)O_(3)光生电子--空穴复合率高限制了其推广应用。本团队运用原位聚合--热转化两步合成了α-Fe_(2)O_(3)/聚糠醇纳米复合材料,通过TG、TEM、UV-Vis等手段进行了表征并研究了其光催化活性,展望了该材料未来在污水处理方面的应用前景。

纳米片状Al_(2)O_(3)增强铝基复合材料的研究

本次实验经过化学反应、干燥、煅烧等工序合成了纳米片状Al_(2)O_(3)。通过烧结法制备了Al_(2)O_(3)/Al质量比分别为1%,2%和3%的纳米片状Al_(2)O_(3)增强铝基复合材料。通过X射线衍射仪和扫描电镜观察物相和形貌,然后通洛氏硬度和孔隙率测试其硬度和孔隙率,研究表明:烧结产品的主要物相是Al;片状Al_(2)O_(3)大部分存在于晶界,少部分存在于铝基体中;烧结能提高产品的硬度,并随片状Al_(2)O_(3)添加量的增加,硬度逐步提高;烧结产品的孔隙率随片状Al_(2)O_(3)的增加而增大。

用于NO_(2)室温检测的ZnO/Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米复合材料气体传感器

通过种子层诱导自组装的方式合成了ZnO/Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米复合材料,并对其结构和微观形貌进行分析。结果显示,与ZnO气体传感器相比,ZnO/Ti_(3)C_(2)T_(x)气体传感器在对10^(-5)NO_(2)响应度变化不大的情况下,工作温度大幅度降低,实现了室温检测;并对其可能的气敏机理进行了深入分析。实验工作表明了ZnO/Ti_(3)C_(2)T_(x)气体传感器在NO_(2)的室温检测中具有潜在的应用价值。

γ-Fe_(2)O_(3) 量子点/Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)纳米复合材料的制备及热电性能研究

采用溶剂热法合成出γ-Fe_(2)O_(3) 量子点,并利用室温闪烧法合成了Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)化合物。将γ-Fe_(2)O_(3) 量子点添加到Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)粉料中,通过放电等离子烧结法制备出γ-Fe_(2)O_(3) 量子点/Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)纳米复合块体材料,研究了γ-Fe_(2)O_(3) 量子点添加对Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)物相、微观结构及热电性能的影响。结果表明:添加质量分数为5%以内γ-Fe_(2)O_(3) 量子点未对Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)的物相产生明显影响,γ-Fe_(2)O_(3) 量子点分散在Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)层状晶粒间,且降低了Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)的晶粒尺寸。随着γ-Fe_(2)O_(3) 添加量的增加,材料的载流子浓度和迁移率均下降,使得电导率和塞贝克(Seebeck)系数同时降低,导致功率因子下降,而热导率也获得了显著降低,使得ZT值略有增加,纯样和添加质量分数为5%γ-Fe_(2)O_(3) 量子点样品的最大ZT值分别为0.407和0.418。

硬脂酸表面修饰纳米Sb_(2)O_(3)增强PBT基复合材料

通过机械球磨法,利用硬脂酸对纳米Sb_(2)O_(3)进行表面改性,并采用熔融共混法制备了纳米Sb_(2)O_(3)与聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的复合材料,通过X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG)对硬脂酸表面修饰前后纳米Sb_(2)O_(3)颗粒的晶型结构、表面官能团、表面包覆量特性进行表征.并通过扫描电子显微镜(SEM)和力学性能测试等手段表征了复合材料的力学性能,对比分析了改性与未改性纳米Sb_(2)O_(3)与PBT基复合材料力学性能的影响机制.结果表明,硬脂酸以化学键的作用方式成功包覆在纳米Sb2O3颗粒表面,其改性的纳米Sb2O3颗粒的晶型结构没有发生变化;随着纳米Sb_(2)O_(3)质量分数的增加,复合材料的拉伸屈服强度呈现先增大后减小的趋势,当纳米Sb2O3质量分数为3%时,复合材料表现出优异的综合性能.

软相尺寸对反贝壳复合材料压缩性能的影响

文章采用一步球磨结合真空热压工艺制备了由Al_(2)O_(3)/Al纳米复合材料(硬相)和纯铝(软相)构成的反贝壳结构复合材料,研究了软相尺寸(从微米级到亚微米级)对复合材料压缩性能的影响,并对其变形失效机制进行了分析。结果表明:在保持高失效应变的前提下,抗压强度随软相尺寸的减小而逐渐提高,尤其是从微米级减小到亚微米级时,抗压强度达到494 MPa,比微米级时至少提高60%;当软相尺寸为微米级时,复合材料中的裂纹萌生于软硬相界面处,并沿着界面-硬相-软相扩展,最终形成沿着与加载方向呈45°的宏观主裂纹。同时,软相可有效阻挡二次裂纹的扩展,当软相尺寸减小到亚微米级别时,裂纹萌生于软相变形带附近并沿着变形带-硬相扩展,逐渐演变成与加载方向呈±45°的均匀分散于整个复合材料的微裂纹,即软相尺寸从微米级减小到亚微米级时,增韧机制由软相对裂纹的阻挡转变为微裂纹的增殖和均匀分散。该研究结果为制备高强韧铝基复合材料提供重要参考价值。

PbTiO_(3)-CdS纳米复合材料的制备及其微结构和光催化性能

为探究铁电表面对半导体氧化物结构和性能的影响,以单晶钙钛矿PbTiO_(3)纳米片为衬底,通过简单水热法调控CdS纳米晶的生长;通过成分设计,制备了一系列不同负载浓度的PbTiO_(3)-CdS纳米复合材料,并对其微结构和光催化性能进行了系统分析。结果表明:在所制得的产物中,CdS纳米颗粒选择性生长在PbTiO_(3)纳米片表面,其形貌受到PbTiO_(3)纳米片暴露面的影响,PbTiO_(3)衬底与CdS纳米颗粒之间具有清晰的界面;起始反应物浓度与水热反应时间也显著影响CdS的晶体形态。光催化研究表明,所制备的PbTiO_(3)-CdS纳米复合材料对10 mg/L罗丹明B水溶液具有显著的降解效应,随着CdS负载浓度的增加,其降解效率增加,其中质量分数3%的PbTiO_(3)-CdS样品在120 min内对10 mg/L罗丹明B水溶液的降解率可以达到72%。

纳米CaCO_3/EPR/PP复合材料性能与结构研究

采用双辊混炼和挤出制样的方法制备了纳米CaCO3/EPR/PP复合材料。通过PCM、TEM及力学性能测试研究了复合材料的力学性能及EPR和CaCO3粒子的分散状况。在纳米CaCO3/EPR/PP复合体系中,纳米Ca-CO3粒子的加入,不但使冲击强度显著提高,而且使弯曲弹性模量显著提高。纳米CaCO3粒子的增韧机理在于纳米CaCO3粒子的加入使弹性体EPR的分散更加均匀,EPR颗粒的粒径变小,进而与纳米CaCO3粒子产生协同增韧的作用。

纳米CaCO_3/PVC复合材料结构形态与冲击性能

对改性纳米CaCO3/PVC复合材料进行冲击强度的测试。结果表明,改性纳米CaCO3可提高PVC复合材料的裂缝引发能和裂缝增长能,其中裂缝增长能的提高尤为明显。复合材料的单缺口冲击强度达到81.1kJ m-2。用透射电子显微镜及扫描电子显微镜观察了纳米CaCO3/PVC复合材料的微观结构及断面形态,发现表面改性后纳米CaCO3在PVC基体中达到了纳米级的分散,复合材料的断面产生了大量的网丝状结构。复合材料的微观结构进一步证实了纳米CaCO3对PVC基体的显著增韧作用。

ABS/改性纳米CaCO_3复合材料的微观结构和力学性能

制备了改性纳米CaCO3/ABS复合材料,采用SEM和TEM对复合材料的微观结构进行了分析,同时,对复合材料的力学性能进行了考察。结果表明,改性纳米CaCO3可以在ABS塑料中与树脂充分结合,同时改性纳米CaCO3在复合材料中呈纳米分散。复合材料的断面产生了大量的网状结构。分散在丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)中的改性纳米CaCO3可提高复合材料的裂缝引发能和裂缝增长能。其单缺口冲击强度达到36.77kJ/m2,与未添加纳米CaCO3的相比提高了44%;邵氏硬度达到34.87N,提高了23.5%。

聚丙烯/纳米CaCO_3结构复合材料的断裂损伤分析

通过对纳米级CaCO3 粒子进行表面预处理和熔融共混工艺制备了PP/纳米CaCO3 复合材料 ,并采用了仪器化冲击试验机对冲击过程进行了分析。结果表明 ,经过适当表面处理的纳米CaCO3 粒子可以通过熔融共混法均匀分散在聚丙烯中 ,粒子与基体界面结合良好 ;冲击试验证明 ,纳米CaCO3 粒子对聚丙烯有明显的增韧增强效果 ,而材料的增韧是由于基材抵抗外力变形能力的提高和基材的屈服形变所致。

PA6/纳米CaCO_3复合材料的制备和性能

在适宜的条件下将纳米CaCO_3用硬脂酸通过超高速混合进行表面处理,采用熔融共混工艺制备了PA6/纳米CaCO_3复合材料。结果表明,纳米CaCO_3含量为1份左右时复合材料的拉伸强度达到最大值,比PA6高约11％;纳米CaCO_3含量10份左右时复合材料缺口冲击强度达到最大值,比PA6高约40％;复合材料的拉伸弹性模量随纳米CaCO_3含量增加而提高,在纳米CaCO_3含量为10份时较PA6提高约20％,20份时提高约30％。