磁性Fe_3O_4@SiO_2复合纳米颗粒的制备与表征

采用化学共沉淀法和正硅酸乙酯水解法制备了SiO_2包覆的Fe_3O_4磁性颗粒,采用X射线衍射仪、接触角测定仪、振动样品磁强计、透射电子显微镜等多种测试手段对所制备的颗粒进行了表征。结果表明:磁性颗粒表面成功包覆了一层SiO_2,包覆后的颗粒粒径为20 nm左右,具有超顺磁性;接触角从包覆前的120°减小到90°左右,亲油性显著增强;复合Fe_3O_4颗粒的饱和磁化强度随SiO_2包覆量的增加而减小,其值为84 kA/m,达到了使用要求。

Fe_3O_4/MnO_2磁性复合颗粒的制备及表征

以纳米Fe3O4颗粒为核,分别采用液相沉积法和溶胶-凝胶法两种方法将MnO2包覆在其上制备了Fe3O4/MnO2磁性复合颗粒,并借助XRD、TEM、FTIR和VSM等手段分别对纳米Fe3O4颗粒和两种复合颗粒进行表征。结果表明:采用液相沉积法进行包覆可生成以多个纳米Fe3O4颗粒为核、粒径约为200 nm的近球形Fe3O4/MnO2磁性复合颗粒,其饱和磁化强度为24.4 kA.m-1;采用溶胶-凝胶法进行包覆则生成以单个纳米Fe3O4颗粒为核、粒径约为50 nm的磁性复合颗粒,包覆层为絮状MnO2,其饱和磁化强度为16.5 kA.m-1。

膨润土-钢渣复合颗粒去除Fe^(2+)的吸附机理研究

为了探究膨润土-钢渣复合颗粒对酸性矿山废水中Fe^(2+)的吸附机理,采用宏观、微观实验相结合的方法对复合颗粒处理含Fe^(2+)废水进行了探究,初步揭示了复合颗粒对Fe^(2+)的离子交换、络合反应机理及规律。通过测定复合颗粒处理废水过程中Na^+、Ca^(2+)的释放当量,揭示了复合颗粒对Fe^(2+)的阳离子交换作用主要发生在反应前5~10 min,通过XRD微观测定颗粒层间距变化进一步揭示发生了阳离子交换作用。通过测定不同离子强度下复合颗粒对Fe^(2+)的去除量,确定在反应前300 min均有外表面络合作用。

Fe_2O_3-TiO_2纳米复合颗粒的激光控制合成研究

以微米级的5%Fe2O3粉末和95%TiO2粉末(以质量分数计)形成混合靶材,利用脉冲激光气相蒸发-液相收集控制合成新方法制备Fe2O3-TiO2复合纳米颗粒.采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱、UV光谱检测等测试技术,对实验制备的样品的形貌、组织结构、光吸收性能及合成机理等进行了系统研究.结果表明:用气相蒸发-液相收集激光法制备的Fe2O3-TiO2纳米颗粒外观呈球形,平均粒径约为40 nm,颗粒呈链状连接趋势;Fe2O3的复合改善了TiO2纳米颗粒的磁性.对样品在800～200 nm区间进行光谱分析,发现Fe2O3复合TiO2后,样品光谱发生红移,改善了TiO2纳米颗粒的光催化性能.

AgO/SiO_(2)复合纳米颗粒的可控制备及其光催化特性

以正硅酸乙酯(TEOS)和AgNO_(3)为前驱体,通过共溶胶双水解的方法制备出了AgO/SiO_(2)复合纳米颗粒。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和能量色散X射线光谱仪探究了不同Ag离子浓度对复合纳米颗粒微结构的影响,并对相关影响机理进行了讨论,最后对其光催化性能进行了研究。结果表明:Ag离子浓度对复合纳米颗粒的结构及分散性有着决定性的影响。当Ag离子浓度较低时,基体SiO_(2)颗粒的球形度较好且分散性很好;负载的AgO纳米颗粒分布相对均匀且粒径在2~4 nm内。Ag离子浓度的增加使SiO_(2)颗粒的球形度逐渐变差,粒径逐渐减小,团聚效应增强,最后形成了不规则的块状团聚体;AgO纳米颗粒随着负载量逐渐增多,分布密度和粒径也逐渐增大,并且分散的纳米颗粒相互连接,由点状分布逐渐向面状分布转变。在可见光照射下,AgO/SiO_(2)复合纳米颗粒对罗丹明B(RhB)的降解率约为94.8%。实验结果表明,AgO/SiO_(2)复合纳米颗粒是一种有效的光催化剂,在光催化领域有着潜在的应用价值。

车刀用W_2C颗粒增强Fe基复合材料组织和性能分析

利用直流电弧原位冶金技术制备W_2C颗粒增强Fe基复合材料。通过物相分析、显微组织观察和力学性能测试,研究车刀用W_2C颗粒增强Fe基复合材料的组织和力学性能。结果表明:复合材料的物相组成为WC、W_2C和(Fe,Ni),花状枝晶含有大量的C和W,是固溶了Cr的W_2C;Fe基固溶体与M_7C_3共同构成的菊状共晶结构。W_2C颗粒增强以后,复合材料的拉伸强度、屈服强度、伸长率分别为248.3 MPa、188.6 MPa和12.8%,硬度为61.8 HB。复合材料拉伸断口存在少量撕裂棱以及大量韧窝结构,呈现微孔聚集性断裂特征。

SiO_(2)气凝胶改性复合防火聚苯板的制备及性能

构建了聚苯乙烯泡沫颗粒与玻化微珠二级级配模型,得出聚苯乙烯泡沫颗粒与玻化微珠的最佳粒径比约为5∶2,体积比约为100∶7.根据级配模型配制骨料,采用模压成型工艺制备复合防火聚苯板,显微结构显示其骨料堆积紧密、有序.分析了硅酸盐胶凝材料、SiO_(2)气凝胶及憎水剂对复合防火聚苯板性能的影响.结果表明:复合防火聚苯板的阻燃性能及拉拔强度随着硅酸盐胶凝材料掺量的增加而增大;导热系数和拉拔强度随着SiO_(2)气凝胶掺量的增加而降低,软化系数随着SiO_(2)气凝胶掺量的增加而升高;吸水率随着憎水剂掺量的增加而降低.

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。

Fe／SiO2复合微颗粒的微结构及电磁特性研究

采用机械球磨法制备了Fe／SiO2复合微米量级颗粒粉体。用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜研究样品结构形貌；测量了不同成分配比下的磁滞回线；测试了在2～18GHz频段下的电磁性能参数。结果表明，微米量级铁颗粒的饱和磁化强度比纳米量级的铁颗粒显著增大．在2～18GHz频段内，复合微米颗粒的相对介电常数的实部稳定，虚部很小；磁导率虚部在0．7～1．2之间。该微米复合颗粒作为微波吸收材料，具有良好的应用潜力。

利用稻草灰分制备SiO_2纳米颗粒和SiO_2/CaCO_3纳米复合物

利用稻草灰分制备Si O2纳米颗粒和Si O2/Ca CO3纳米复合物,并将其用作造纸填料。通过XRD、XRF、TEM、FT-IR及Zeta电位等分析来表征Si O2纳米颗粒和Si O2/Ca CO3纳米复合物的性能。与加填商品PCC相比,加填Si O2纳米颗粒和Si O2/Ca CO3纳米复合物,可提高纸张的亮度、白度及不透明度等光学性能,但会略微降低纸张强度性能。Si O2纳米颗粒为半晶体相,其在纸张中的留着率高;Si O2/Ca CO3纳米复合物的留着率随Si O2与Ca CO3摩尔比的增大而增大。

原位TiB_(2(p))/Fe复合材料的制备及其显微组织

利用Fe Ti B熔体反应制备了TiB2颗粒增强铁基复合材料,研究了该材料的显微组织。热力学分析表明,Fe Ti B熔体具有反应生成TiB2的可能性。试验结果表明,TiB2颗粒均匀分布于α Fe晶粒中,晶内TiB2粒子平均间距大于晶界。TiB2粒子尺寸大多为1～6μm,形状大多为接近等轴的多面体。

超临界法制备多孔纳米Fe3O4/SiO2复合磁性微球及性能

为了制备具有纳米多孔结构的磁性复合微球,采用正硅酸四乙酯(TEOS)和金属氯盐分别作为SiO2和铁氧体的前驱体,通过溶胶凝胶法制备将Fe3O4纳米颗粒分散于SiO2基体中的Fe3O4/SiO2磁性纳米复合微球,并用超临界干燥法对其进行干燥。利用X线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、透射电镜(TEM)和振动试样磁场计(VSM)等分析测试手段对合成的材料进行性能表征。结果表明:复合粒子包覆完好、性能优良、分散性良好,制备颗粒的粒径为30 nm,比饱和磁化强度为84.09 A.m2/kg。

Fe_2O_3/Al体系制备Al_2O_3粒子增强铝基复合材料

对Fe2O3与Al合金反应合成法制备Al2O3粒子增强铝基复合材料进行了研究。对所得复合材料进行组织观察,OM观察发现Fe以网状合金相形式存在;SEM观察显示原位颗粒分布均匀,颗粒细小,直径小于0.5μm;TEM观测显示Al2O3颗粒边角圆滑、界面干净,与基体结合良好。对复合材料进行力学性能测试,硬度略有提高,室温抗拉强度略低,300℃时抗拉强度达到92.18MPa,比基体提高了26%。

硅油基γ-Fe_2O_3和Fe_3O_4复合磁流体的制备及表征

以FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O为铁源,采用化学共沉淀法制备纳米级Fe3O4磁颗粒,并用油酸钠对其进行表面包覆;将包覆后的Fe3O4磁颗粒在真空干燥箱中加热氧化,通过氧化时间的控制得到部分氧化的γ-Fe2O3/Fe3O4复合磁性颗粒以及完全氧化的γ-Fe2O3磁性颗粒;以硅油为载液制备出Fe3O4磁流体A、γ-Fe2O3磁流体B、部分氧化的γ-Fe2O3/Fe3O4复合磁流体C。研究发现Fe3O4磁颗粒尺寸分布较窄,尺寸的单分散性好,平均粒径在10nm左右,整体上呈现为类球形;Fe3O4磁颗粒部分和完全氧化制得的磁颗粒的粒径和形貌并无明显变化,粒径仍为10nm左右,整体上也呈现为类球形。测试结果表明,样品A、B和C的饱和磁化强度分别达到12.45,14.25和25.08A·m2/kg,且它们在外加磁场下均呈现出良好的各向异性。

纳米颗粒对背面照射半透明超薄Cu(In,Ga)Se_(2)太阳能电池电学性能的影响

本文使用太阳能电池电容模拟中器(SCAPS-1D)和COMSOL Multiphysics软件研究了SiO_(2)纳米颗粒对半透明超薄Cu(In,Ga)Se_(2)(CIGSe)太阳能电池电学性能的影响。结果表明,背面照射时,CIGSe/透明导电氧化物(TCO)背界面附近会产生大量的光生载流子,导致光生电子的背复合对电池性能的影响非常显著。高背复合速率(Sb=1.0×10^(7)cm/s)下,在CIGSe/TCO背界面引入SiO_(2)纳米颗粒对光生载流子浓度降低的影响大于对空间电荷区移动的影响,这导致电池的背复合电流呈下降趋势。然而,此时空穴传输带来的性能改善被高额的背复合电流所掩盖,因此对于背面照射的半透明超薄CIGSe太阳能电池来说,低背复合速率(钝化背界面)能够提高电池性能,这与正面照射时高Sb提升电池性能的结论完全相反。因此,降低背复合对光捕获的消耗来增加短路电流密度是提升电池性能的有效手段。这些发现代表了背面入射机理研究的最新进展,为提高半透明超薄CIGSe太阳能电池的性能提供了新可能。

Fe_3O_4@mSiO_2核壳光催化剂设计及还原CO_2研究

以水热法制备的Fe_3O_4纳米颗粒,正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体合成了SiO_2包覆Fe_3O_4磁性复合材料.采用XRD、N_2吸脱附、VSM、SEM和TEM对所合成复合材料的物相结构、形貌和磁性等性能做测试分析.研究结果表明,所合成的材料呈球形,粒径分布均一,材料的比表面积为415.55m^2·g^(-1).同时探究了该材料对光催化还原CO_2的催化性能,甲烷转化率最高可达0.5mmol/g.

纳米颗粒增强AM/AMPS复合凝胶反向堵水技术

针对普通聚合物调驱剂强度低、耐温耐盐性差等问题,研制了添加纳米SiO_(2)颗粒的AM/AMPS聚合物复合凝胶堵水剂,并分析其堵水机理。实验研究表明:AM/AMPS+SiO_(2)复合凝胶具有良好的耐温耐盐性、耐冲刷性及封堵性能,其堵水机理为改善润湿性,将岩层由亲油变为亲水。使用该复合凝胶对文留油田的油井实施反向堵水驱油作业,驱油效果明显改善,累计增油量为4244.0 t,取得了良好的经济效益。该研究对解决采收率低的高含水油井具有指导意义和应用推广价值。

Fe_2O_3/TiO_2核壳结构纳米粒子的制备和表征

采用液相沉淀法制备具有核壳结构的Fe2O3/TiO2纳米复合颗粒。研究了用硫酸亚铁水解制备纳米氧化铁,再以TiCl4为前驱物,以乙醇、尿素、硫酸胺为介质在氧化铁表面合成具有核壳结构的Fe2O3/TiO2纳米复合颗粒的方法。用XRD,TEM,EDS对样品进行表征。讨论了其形成机理。

应用于稠油降粘的纳米材料的研究进展

稠油因其高粘度严重阻碍了高效开发,因此有效降低原油粘度,从而提高流动性至关重要。将纳米材料作为稠油降粘剂是一个新兴的研究课题。本文综述了近年来不同纳米材料(SiO_(2)纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒、碳纳米管、改性纳米颗粒和纳米复合材料)在稠油降粘方面的研究进展,总结了不同纳米材料降粘机理与降粘效果,最后提出了该技术面临的挑战和未来研究方向。纳米材料用于稠油降粘有望对石油工业产生巨大的影响。