纳米MnO_(2)复合材料制备及其光催化性能的研究

相关研究主要研究了纳米MnO_(2)复合材料在光催化领域的应用。首先,通过水热法制备出了纳米MnO_(2),并对其进行了表征。接着,制备了MnO_(2)/活性炭和MnO_(2)/硅藻土两种复合材料,并对其进行了结构和性能的表征。实验结果表明,纳米MnO_(2)复合材料具有较好的全光谱响应性能和光催化效率,有望在废水处理等领域得到广泛应用。此外还深入探讨了纳米MnO_(2)复合材料的内在机制,包括光吸收与能量转化过程、电子行为和稳定性等方面。通过这些研究,可以为提高光催化效率、拓展应用领域提供重要的理论依据和技术指导。

ZIF⁃67衍生Co@C/MoS_(2)纳米复合材料的制备及微波吸收性能

通过碳化技术和水热反应相结合成功制备了Co@C/MoS_(2)复合吸波材料。结果表明,ZIF⁃67的碳化温度和Co@C/MoS_(2)的微观结构对Co@C/MoS_(2)复合材料的吸波性能具有重要影响。Co@C/MoS_(2)的褶皱结构增强了入射波的反射与散射,进而优化了阻抗匹配,提高了材料的电磁波(EMW)吸收性能。当碳化温度为800℃,样品匹配厚度为1.7 mm时,Co@C/MoS_(2)复合材料展现出最佳的吸波性能,最小反射损耗(RL_(min))和有效吸收带宽(EAB)分别达到-101.84 dB和7.4 GHz。

纳米SiO_(2)/桐油基环氧树脂复合材料的制备及性能

通过制备环氧化桐油酸甲酯,并将其与E51环氧树脂共混,得到桐油基环氧树脂。再用硅烷偶联剂KH-570改性纳米SiO_(2),并以不同的质量比添加到桐油基环氧树脂中,探究不同纳米SiO_(2)含量在力学性能、接触角以及耐磨损性能上对桐油基环氧树脂复合材料的影响。结果表明:质量比为6%的纳米SiO_(2)的桐油基环氧树脂复合材料的拉伸和冲击强度都得到了提高,冲击强度较未加入纳米SiO_(2)提高了53.3%,水接触角也从93.3°提高到104.76°,并且添加纳米SiO_(2)之后复合材料的耐磨损性能也随之增强。

纳米TiB_(2)/7075铝基复合材料超声滚压数值仿真研究

超声滚压数值仿真研究亟待丰富和深入开展。采用温度-应变率相关Johnson-Cook本构模型描述纳米TiB_(2)/7075铝基复合材料塑性变形行为,通过Gleeble热压缩模拟实验结合最小二乘拟合标定相关本构参数。利用有限元软件ABAQUS构建3D全六面体渐变网格模型,通过6个步骤对复合材料超声滚压强化过程进行了数值仿真研究。结果表明,残余应力分布的仿真结果与实测结果存在明显差异,但网格失效形式较好地反映了表层材料的开裂和分层,从模拟角度验证了往复超声滚压过程中过度塑性变形导致材料表面损伤的现象。该结果对金属基复合材料超声滚压工艺的探索和相关数值仿真研究的深入开展具有重要指导意义。

纳米SiO_(2)气凝胶水泥基复合材料中水的形态分布规律研究

为了研究纳米SiO_(2)气凝胶对水泥基复合材料水分分布机制的影响,采用LF-NMR技术对室温环境下不同掺量(0、5%、7%、10%)纳米SiO_(2)气凝胶水泥基复合材料(AIC)吸水30 min后的T2信号进行了测试,在真空饱和的条件下,采用孔隙体积内饱水度描述AIC吸水前后含水量空间变化。结果表明:AIC0、AIC5、AIC7、AIC10试件的T2谱最高峰的峰面积所占比例分别为83.0%、78.7%、79.3%、79.6%,掺入纳米SiO_(2)气凝胶降低了最高峰的峰面积;当纳米SiO_(2)气凝胶掺量由0增至10%时,AIC试件的吸附水、毛细管水及孔隙水饱水度均减小;纳米SiO_(2)气凝胶能降低AIC的自由水存储性能。

SiO_(2)纳米纤维复合材料研究进展

随着纳米科技的快速发展,SiO_(2)纳米纤维复合材料因其卓越的物理化学特性,如高比表面积、优异的机械强度和良好的热稳定性,在材料科学领域引起了广泛关注,此次研究探索了SiO_(2)纳米纤维的合成方法、性能优化策略及其在环境治理、生物医学和能源转换存储等领域的应用。研究过程中,也面临了成本、可扩展性、环境影响和生物相容性等挑战,并提出了相应的解决策略,研究表明,通过持续的研究和技术创新,SiO_(2)纳米纤维复合材料有望在未来的材料科学和相关技术领域中发挥更加重要的作用,为推动社会的可持续发展作出贡献。

基于Stöber法的SiO_(2)核壳型纳米复合材料的可控制备及摩擦学性能研究

本文开发了一种超声辅助的Stöber法,可用于制备具有良好润滑性能的SiO_(2)核壳纳米复合材料。制备的SiO_(2)核壳型纳米复合材料含有SiO_(2)芯体和三种不同壳体:酚醛树脂(RF)、sp3主导的无机碳以及sp2主导石墨烯壳层。研究发现氨根离子能够改变表面电荷,在无表面活性剂参与的情况下实现SiO_(2)表面包覆RF。研究了RF在低温、中温、高温热解的三个关键阶段,考察了表面结合水/羟基等析出、羧基/酚类物质析出、烷基侧链等析出、石墨化进程的发展过程及Fe等催化剂的作用;探索了SiO_(2)@石墨烯作为润滑添加剂的摩擦学性能,发现相比PAO4,其摩擦系数可降低30.5%,磨损率可降低69.2%,展现出核壳型纳米复合材料的良好润滑作用。

Ag/MoS_(2)-WS_(2)复合材料的微纳摩擦学特性

为探明Ag/MoS_(2)-WS_(2)复合材料在解决空间载流摩擦部件高稳定载流和抗磨损问题的作用效果,采用纳米压痕、纳米划痕、表面轮廓仪、扫描电镜等研究微/纳力学尺度下、不同载荷和电流时Ag/MoS_(2)-WS_(2)复合材料的力学行为和摩擦磨损特性。研究结果表明:Ag/MoS_(2)-WS_(2)复合材料在精准微小力作用下具有良好的塑性,压痕模量和硬度与载荷呈非线性关系,其变化机制主要由压痕尺寸效应和塑性变形共同主导;随着载荷增加,Ag/MoS_(2)-WS_(2)复合材料压痕最大深度和塑性深度呈线性增大,当载荷从10 mN增加到20 mN时,压痕最大深度增加约44%,塑性深度增加约51%,而当载荷从20 mN增加到50 mN时,压痕最大深度增加约78%,塑性深度增加约79%,材料的弹塑性转变载荷约为20 mN。在较低载荷(50~100 mN)下,Ag/MoS_(2)-WS_(2)复合材料具有较好的耐磨性。

TiB_(2)/Mg-4Al-xSi镁基复合材料的耐磨性能研究

细化Mg_(2)Si相是提高Mg-Al-Si合金强度和韧性的重要措施,以TiB_(2)纳米颗粒作为Mg_(2)Si的异质形核剂,采用半固态搅拌结合熔体超声处理法将TiB_(2)纳米颗粒加入Mg-4Al-x Si(x=0.5,1.0,1.5,2.0)(质量分数,下同)合金熔体中,制备出TiB_(2)与Mg_(2)Si混杂增强镁基复合材料。利用光学显微镜和扫描电镜观察了复合材料中Mg_(2)Si相的形貌和尺寸,采用图像分析软件Image-J统计分析了Mg_(2)Si相的体积分数,重点研究了不同Si含量复合材料的耐磨性能。结果表明,TiB_(2)纳米颗粒的加入显著细化了Mg-4Al-x Si(x=0.5,1.0,1.5,2.0)合金中的共晶Mg_(2)Si相和初生Mg2Si相,显著提高了合金的硬度和耐磨性。随着Si含量的增加,TiB_(2)/Mg-4Al-xSi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)复合材料的耐磨性能先升高后降低,当Si含量为1.5%时耐磨性能最佳。

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。

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。

钛基金属有机框架增强环氧纳米复合材料的制备及性能研究

为解决环氧树脂修复混凝土存在的韧性差的问题,展开无机纳米粒子改性环氧树脂韧性研究。采用水热法合成钛基金属有机框架(NH_(2)-MIL-125),与环氧树脂物理共混制备室温可固化NH_(2)-MIL-125/环氧纳米复合材料,并利用差示量热(DSC)、动态热机械分析(DMA)和扫描电镜(SEM)等手段,探究NH_(2)-MIL-125对环氧树脂性能的影响规律。结果表明:NH_(2)-MIL-125有效改善了环氧树脂的微观形貌,显著增强环氧树脂的韧性与粘结性能,poly(0.5MIL/EP)的冲击强度增加至16.8kJ/m^(2),拉伸剪切强度提高至20.8MPa,抗压强度达95.2MPa,为纳米增韧环氧树脂提供新思路。

SiO_(2)-PEGMA/AA改性复合材料的制备及对油井水泥性能提升研究

通过自由基聚合将聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)和丙烯酸(AA)接枝到SiO_(2)纳米颗粒上,制备出SiO_(2)-PEGMA/AA复合材料。对制备的复合材料结构进行表征,研究了SiO_(2)-PEGMA/AA复合材料对固井水泥浆性能影响规律,分析了固井水泥石微观结构。结果表明,该复合材料成功接枝了PEGMA和AA,复合材料热稳定性达到220℃,分散性好,颗粒粒度为纳米级。在加量为1%时,该复合材料能够显著提高水泥浆的流动性,其屈服应力低于0.01 Pa。与空白样品相比,75℃养护28 d的水泥石抗压强度比空白样品提高了57.8%。该复合材料能够促进水化硅酸钙凝胶的生成,填充水泥颗粒之间的孔隙,改善水泥的孔隙结构,养护3 d后平均孔径降低至41.8 nm。SiO_(2)-PEGMA/AA改性复合材料不仅可以有效提高水泥浆流动性,并能显著促进水泥水化并使水泥石结构致密化。

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。

PVA纤维和纳米SiO_(2)对水泥基复合材料性能影响研究

通过复掺PVA纤维和纳米SiO_(2)到水泥基复合材料中,研究不同PVA纤维掺量(1.0%、1.5%、2.0%)和纳米SiO_(2)掺量(1.0%、1.5%、2.0%)下水泥基复合材料的抗折性能、抗压性能和抗硫酸盐侵蚀性能,并利用SEM扫描电镜分析了水泥基复合材料的微观形貌,探讨了PVA纤维和纳米SiO_(2)对各方面性能的作用机理。结果表明:水泥基复合材料的28 d抗折强度和抗压强度均随着PVA纤维体积掺量和纳米SiO_(2)掺量的增加逐渐增大,当二者掺量均为2.0%时,抗折强度最高为11.34 MPa,抗压强度最高为70.2 MPa。随着PVA纤维体积掺量和纳米SiO_(2)掺量的增加,水泥基复合材料干湿循环后的质量损失率逐渐减小,抗压强度耐蚀系数逐渐增大,当PVA纤维体积掺量和纳米SiO_(2)掺量均为2.0%时,质量损失率最低为0.827%,抗压强度耐蚀系数最高为0.995。

TiO_(2)纳米粒子增强超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯复合材料的性能

利用硅烷偶联剂KH570对TiO_(2)纳米粒子进行表面改性,然后制备塑化超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)/TiO_(2)复合材料,最后通过密炼-模压法制备不同含量和粒子尺寸的TiO_(2)纳米粒子增强PE-UHMW/高密度聚乙烯(PE-HD)复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差示热扫描量热仪、万能试验机、流变仪表征测试复合材料的微观结构、结晶、力学及流变性能。结果表明,低含量的Ti O2纳米粒子(质量分数0.1%)能在聚合物基体中分散良好,使复合材料的力学性能、结晶度及流动性均有显著提升;随粒子尺寸增加,材料强度和刚度降低,断裂伸长率和熔体剪切黏度先增加后降低。然而,高含量粒子分散困难、易形成大的聚集体,导致复合材料性能下降。当TiO_(2)纳米粒子尺寸为5~10 nm、质量分数为0.1%时,复合材料展现出优异的力学性能和加工性能,拉伸强度和拉伸屈服强度分别高达58.21 MPa和44.53 MPa,且熔体剪切黏度下降19.7%。

MoS_(2)/ZnO异质结纳米材料降解亚甲基蓝的光催化性能研究

为了提高ZnO的光转换效率,选用带隙较低的MoS_(2)形成异质结提高ZnO的光催化性能。通过水热法制备ZnO纳米棒,并进一步制备MoS_(2)/ZnO异质结构的纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、固体紫外可见漫反射测试仪(UV-Vis)和紫外可见分光光度计(UV-245)等分析方法对样品的形貌、结构及光学性能等进行表征。结果表明,MoS_(2)/ZnO异质结复合材料呈棒状结构,并由于内建电场存在可有效增强光生载流子的分离效率,进而提高了可见光区的吸收,提高了光催化性能。在模拟太阳光(包含紫外波段)下,60 min时MoS_(2)-15/ZnO纳米复合材料对亚甲基蓝的降解率可达99%,比纯ZnO的降解率提高了10%。

MnO_(2)-CeO_(2)纳米复合材料的制备及其对CO的净化催化性能

采用溶液燃烧法制备层状多孔结构MnO_(2)-CeO_(2)纳米复合材料。催化氧化实验表征产物结果表明,相较于纯CeO_(2),MnO_(2)-CeO_(2)纳米复合材料催化氧化CO性能明显提升:当复合材料(MnO_(2))所占百分比为30%时,CO的转化温度最低,有望成为低成本高性能的新型CO催化剂。

纳米MoS_(2)复合材料非均相(类)Fenton法处理水中有机污染物的研究进展

(类)Fenton法处理水中有机污染物是通过过渡金属复合材料催化活化H2O2等氧化剂产生羟基自由基、硫酸根自由基和活性氧等来达到降解目的,(类)Fenton催化体系已成为该领域研究热点。MoS_(2)具有类似石墨烯的结构,纳米MoS_(2)复合材料作为非均相金属催化剂能够有效活化H2O2等氧化剂以降解水中有机污染物。主要综述了纳米MoS_(2)复合材料非均相(类)Fenton法处理水中有机污染物的研究进展,总结了不同催化体系对有机污染物的降解效率及催化机理,提出了实际应用中遇到的关键问题,并对未来的研究方向进行了展望。

TiB_(2)纳米涂层改性碳纤维增强Mg基复合材料的微观结构及力学性能

采用新颖的溶胶-凝胶与碳热还原相结合的方法,对M55J连续碳纤维(Cf)表面进行TiB_(2)纳米涂层改性。首先,制备了掺杂五硼酸铵(NH_(4)B_(5)_(O8)的)TiO_(2)溶胶(0.2 mol/L)(Ti与B的物质的量比为1∶2),然后将其均匀涂覆到C_(f)表面。XPS分析表明,经1350℃烧结120 min后,C_(f)表面涂层发生原位反应并生成了TiB_(2)。采用压力浸渗法分别制备了体积分数为40%和50%的Cf增强镁基(C_(f)/Mg)复合材料,其抗弯强度分别达到720 MPa和870 MPa。然而,对比实验表明Mg基体不能浸渗到无涂层的C_(f)预制体中。HRTEM分析表明,厚度为20~30 nm的界面层由TiB_(2)和少量的TiC、TiO_(2)纳米颗粒组成。C_(f)表面的TiB_(2)纳米涂层可以改善C_(f)与Mg基体之间的润湿性,提高C_(f)/Mg复合材料的力学性能。