Ti3C2纳米层状材料对废水中Cr（Ⅵ）的光催化去除性能

以Ti3AlC2为原料,采用HF刻蚀工艺制备出12种Ti3C2纳米层状材料,对其形貌进行了表征,并考察了以其作为光催化剂对废水中Cr(Ⅵ)的处理效果。实验结果表明:HF体积分数为80%、刻蚀时间为48 h时得到的MX-80-48的形貌较好;MX-80-48具有类似石墨烯的二维层状结构,纳米层厚度约20~50 nm,孔径2~10 nm,比表面积14.8 m2/g,在400~700 nm可见光范围内表现出强烈的吸光性;当Cr(Ⅵ)的初始质量浓度为40.00 mg/L、MX-80-48投加量为200 mg/L、pH=2、反应时间4 h(暗反应1 h+光照3 h)时,Cr(Ⅵ)去除率可达100%。

MoS2/Ti3C2Tx异质复合材料的制备及电化学性能研究

利用水热法合成了MoS2/Ti3C2Tx异质复合材料,采用SEM、XRD、XPS和电化学工作站对所制样品的形貌、结构、成分和电化学性能进行了表征。结果表明,当Ti3C2Tx引入量为30 mg时,所制MoS2/Ti3C2Tx异质复合电极具有最优的电化学性能和较好的循环稳定性,在1 A/g电流密度下的比电容达到262.54 F/g,且经10 000次循环后仍保持82.1%的初始比电容。

石墨烯/纳米Al_(2)O_(3)增韧Ti(C,N)基金属陶瓷的力学及摩擦磨损性能

采用真空热压烧结工艺制备了石墨烯(GNPs)和纳米Al_(2)O_(3)增韧的Ti(C,N)基金属陶瓷复合刀具材料(TAG)。研究了GNPs和纳米Al_(2)O_(3)对复合陶瓷材料微观结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响。研究表明,GNPs和纳米Al_(2)O_(3)的添加对复合陶瓷材料的力学性能有明显的提高,当GNPs和纳米Al_(2)O_(3)含量(质量分数)为1%和5%时,复合刀具陶瓷材料(TA5G1)综合力学性能最优,其硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为21.50 GPa、810.80 MPa和10.51 MPa·m^(1/2)。研究了复合刀具材料的摩擦磨损性能和磨损机理,研究结果表明,在TAG复合刀具材料中,TA5G1的摩擦磨损性能最优,其摩擦系数和磨损率分别为0.338和4.921×10^(-6)mm^(3)/(N·m),复合刀具材料的主要磨损形式为磨粒磨损和黏着磨损。

二维多层状Ti_3C_2T_x-MXene/聚吡咯纳米线复合材料的制备及电容性能研究

本文以体相材料MAX(Ti_3AlC_2)为基底,采用氢氟酸刻蚀法得到二维多层状Ti_3C_2T_x-MXene,将一维聚吡咯纳米线(polypyrrole nanowires,PPy-NW)与二维多层状Ti_3C_2T_x-MXene相结合,成功地制备出Ti_3C_2T_x-MXene/PPy-NW复合电极材料.并分别利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)及X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)对其进行了形貌和结构表征.最后通过电化学测试表明,二维多层状Ti_3C_2T_x-MXene/PPy-NW复合电极材料在扫描速率为10 m V·s^(-1)时比电容可达374 F·g^(-1),高于纯PPy-NW(304 F·g^(-1)),当扫描速率增加至200 m V·s^(-1)时,仍可保留原比电容值的72.4%,展现出良好的倍率性能.而且在电流密度为5 A·g^(-1)下经过2000次的循环伏安实验,其电容保持率可达91.6%,具有良好的循环稳定性.总之,二维多层状Ti_3C_2T_x-MXene和一维PPy-NW的复合有效地提升了电极材料的电容性能,在电化学能源储存方面有着巨大的应用前景.

Al_2O_3/Ti_3SiC_2层状复合材料的制备与性能

采用两种方法制备Al2O3/Ti3SiC2层状复合材料,一是原位-热压法,即Ti3SiC2是在层状材料的制备过程中同时被合成的;一是分步法,即制备过程分两步进行,首先制备出Ti3SiC2高纯粉,再采用热压法进行烧结制备层状材料。两种方法制备的Al2O3/Ti3SiC2层状复合材料强度保持在450MPa以上,断裂功达到1200～1560J/m2,相对Al2O3块体材料提高十余倍。另外,不同的制备方法得到不同的组成和显微结构,决定了这两种Al2O3/Ti3SiC2层状复合材料性能的差异:前者强度较高韧性较低,后者强度较低而韧性较高。

新型层状陶瓷材料Ti_3SiC_2

六方晶 Ti_3SiC_2是由 Si 原子形成的 Si 层被 TiC 八面体连接起来构成的层状晶体结构。这种结构赋予它象石墨一样具有润滑性和可加工性。它同时结合了金属和陶瓷的许多优良性能,具有较好的导电性和导热性,高温延性,抗热震,高强度以及抗氧化等。在国内外研究资料的基础上,对此材料的晶体结构、制备方法、各种性能等方面的研究做了较系统地论述,并展望了此材料的研究方向。

Al_2O_3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料的显微结构

使用纳米、亚微米级的α-Al2O3粉体和微米级的(W,Ti)C粉体为原料,采用热压烧结工艺制备了Al2O3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料。对热压后材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度进行了测试和分析,利用透射电镜、扫描电镜及X衍射仪对Al2O3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料的微观组织和结构进行了研究。结果表明,增强相(W,Ti)C与基体Al2O3互相穿插、包裹,界面结合良好,形成了典型的骨架结构;球磨后的(W,Ti)C颗粒粒度分布广泛,热压烧结后与基体材料形成了内晶/晶间型结构;断裂模式的改变、内部残余应力场、位错机制、裂纹分叉和偏转等促进了材料强度和韧性的提高。

Al_2O_3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料的力学性能与强韧化机理

采用纳米和亚微米级的α-Al2O3,以及微米级的(W,Ti)C粉体为原料,制备了Al2O3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料.在基体Al2O3含有体积分数为11%的纳米Al2O3时复合材料的抗弯强度和断裂韧性达到最优,其抗弯强度、断裂韧性和硬度分别为840 MPa,6.55 MPa.m1/2和20.1 GPa.TEM实验表明,纳米颗粒的加入明显抑止了基体晶粒的长大,形成了典型的骨架结构,材料的断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂的混合.内晶型和晶间型第二相颗粒产生的残余应力场、断裂模式的改变和晶粒细化强化促进了复合材料抗弯强度和断裂韧性的提高.

一步水热法制备TiO_(2)/Ti_(3)C_(2)纳米复合材料及其光催化性能

通过一步水热法制备出了TiO_2/Ti_3C_2复合材料.该复合物是将TiO_2晶体颗粒生长在二维层状Ti_3C_2上,得到的复合材料结合了TiO_2优异的光催化性能以及Ti_3C_2良好的电子传输性能.通过XRD、SEM、TEM、BET等手段分析研究了TiO_2/Ti_3C_2复合材料的物相组成和显微结构,并对其进行了光催化性能测试.这种结合有利于光照条件下产生的光生载流子快速的分离和传输,达到加快光催化降解有机染料的目的.结果表明,TiO_2/Ti_3C_2复合材料的光催化降解效率明显优于Ti_3C_2和TiO_2.

二维层状材料Ti_3C_2T_x的制备及其电化学储钠性能

为了探究二维材料Ti_3C_2T_x在制备过程中的影响因素及其电化学性能,采用浓氢氟酸对Ti3AlC2进行液相刻蚀获得Ti_3C_2T_x,通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及拉曼测试(Raman)表征产物的形貌、结构以及表面状态,并分析其电化学储钠性能.结果表明:适当地延长刻蚀时间,MAX相中A层原子被刻蚀的程度加剧,导致产物的层间距增大,但刻蚀时间过长引起片层发生重新堆叠;刻蚀温度的提升会使材料结构的完整性降低;最佳实验参数为常温条件下进行24 h的氢氟酸刻蚀,合成as-Ti_3C_2T_x,但是as-Ti_3C_2T_x表面测得含有一定量的O类和F类官能团;作为负极应用于钠离子电池中,在20 mA/g时,as-Ti_3C_2T_x的质量比容量可达130 mA·h/g,在100 mA/g下经过500次长循环,容量可以保持在75 mA·h/g,循环性能良好,且接触电阻和电荷转移电阻均较小.

石墨烯增韧Al_2O_3/Ti(C,N)纳米复合陶瓷刀具材料的制备及其微观结构分析

采用热压烧结工艺制备了石墨烯增韧Al_2O_3/Ti(C,N)纳米复合陶瓷刀具材料,测试了石墨烯垂直于(VHPD)和平行于热压方向(PHPD)上的力学性能,研究了石墨烯取向对其力学性能和微观结构的影响。测试结果表明石墨烯具有明显的增韧补强作用,石墨烯的取向对刀具材料的抗弯强度具有明显的各向异性。当石墨烯含量为0.75 vol%时,VHPD方向上的抗弯强度达到667 MPa,较未添加石墨烯的组分提高了16%;PHPD方向的抗弯强度为575 MPa,断裂韧性达到7.1 MPa·m1/2。采用扫面电子显微镜(SEM)对材料进行了微观结构分析,结果表明石墨烯拉断和拔出是其主要增韧形式。石墨烯在基体材料中具有明显取向特征,石墨烯片层之间相互平行,且垂直于热压方向。

放电等离子烧结钼和钨基体上(1-x)Ti_3SiC_2+xSiC层状复合材料的显微组织

以元素粉体为原料,采用分层布粉和放电等离子烧结技术制备了钼基体和钨基体上的(1-x)Ti_3SiC_2+xSiC(x=0,0.1,0.2)层状复合材料,并对其各层及界面显微组织进行分析。结果表明:经1 300℃烧结后,层状复合材料中钼层与Ti_3SiC_2层以及钨层与Ti_3SiC_2层都有明显的过渡层生成,而且过渡层界面都较平直和清晰,界面处没有明显的缺陷,界面结合紧密,钼层和Ti_3SiC_2层的过渡层约有80μm厚,钨层和Ti_3SiC_2层的过渡层则达到50μm;烧结后得到致密的钼层,而钨层则孔洞较多。

放电等离子烧结Ti/(1-x)Ti_3SiC_2+xSiC层状材料的显微结构

以钛粉,硅粉和石墨粉为原料,采用放电等离子烧结技术制备密度为4.14 g/cm3的Ti3SiC2和密度为4.03 g/cm3的0.8 Ti3SiC2+0.2 SiC复合材料,并以此为基础制备Ti/Ti3SiC2/0.8Ti3SiC2+0.2SiC层状材料。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析材料的显微结构与相组成。结果表明:该层状材料的界面结合紧密,没有明显的孔洞、裂纹等缺陷,各层的相组成符合设计要求。经800℃热处理40 h后Ti/Ti3SiC2界面处生成稳定的TiC层,在高温下该层状材料的界面基本稳定。

刻蚀方法对Ti3C2二维材料层状结构的影响

为了进一步提高Ti3C2纳米片的层间距,分别采用HF直接刻蚀法和原位HF刻蚀法,研究了刻蚀方法对MXene(Ti3C2)层状结构的影响。结果表明,采用HF直接刻蚀法时,获得样品的形貌为风琴状多层堆叠的纳米片,当加入20 mL质量分数为30%的HF溶液,于35℃刻蚀24 h,得到层间距达1.046 nm且层状结构完整的多层Ti3C2纳米片。采用更温和的原位HF刻蚀法时,制备出更少片层的Ti3C2纳米片,层间距达到1.54 nm,层间距的增加有利于提高Ti3C2的比表面积利用率,使其在吸波材料、柔性电子元器件和传感器等领域具有潜在的应用前景。

层状三元碳化物Ti_3SiC_2及其制备研究

三元碳化物 Ti3Si C2 属于层状六方晶体结构 ,空间群为 P6 3/ mm C;它同时具有金属和陶瓷的优良性能 ,有良好的导电和导热能力 ,在室温下可切削加工 ,在高温下有良好的热稳定性和塑性变形能力 ,还具有优异的抗氧化性能 ,抗热震等 ;应用 CVD、SHS、HP/ HIP等方法可制备该化合物 ,用 HIP方法能制备高纯、致密的 Ti3Si C2 陶瓷。最近 ,以元素单质粉为原料 ,采用放电等离子烧结工艺成功制备了高纯 Ti3Si C2

三元层状碳化物Ti_3SiC_2的研究进展

本文综合介绍Ti3SiC2 的最新研究进展。三元碳化物Ti3SiC2 属于层状六方晶体结构 ,空间群为P63 mmC ;它同时具有金属和陶瓷的优良性能 ,有良好的导电和导热能力 ,高弹性模量和低维氏显微硬度 ,在室温下可切削加工 ,在高温下能产生塑性变形 ,良好的高温热稳定性和优秀的抗氧化性能 ;应用CVD、SHS、HP HIP等方法可制备该化合物 ,用HIP方法能制备高纯、致密的Ti3SiC2 陶瓷 ;Ti3SiC2

SiC/SiO_2复合纳米粉体对Al_2O_3-MgO-ZrO_2层状复合陶瓷烧嘴材料力学性能的影响

为了提高Al2O3-MgO-ZrO2层状复合陶瓷烧嘴材料的强度、韧性和热震性能,制备了SiC/SiO2-Al2O3-MgO-ZrO2新型陶瓷材料。结果表明,SiC/SiO2复合纳米粉体的添加大大增加了材料的体积密度,增强了材料的抗弯强度和断裂韧性。特别是经1850℃焙烧的样品,当SiC/SiO2复合纳米粉体的含量为7%(质量分数)时,试样的抗弯强度和断裂韧性分别提高了23.1%和25.5%,在热震温差超过1000℃的恶劣条件下,其残余抗弯强度保持率仍高达69%。SEM观察表明,单纯的Al2O3-MgO-ZrO2材料的断面有游离的柱状颗粒存在,而添加SiC/SiO2的样品,不同氧化物和非氧化物颗粒紧密结合,形成光滑圆润的波浪状结构,这一显微结构对提高材料的力学性能有重要作用。

原位热压反应制备高性能亚微米层状Ti_3C_2/(Cu-Al)金属陶瓷

以Ti3AlC2和Cu粉作为原料,在1150℃下原位热压反应制备了具有亚微米层状结构的Ti3C2/(Cu-Al)金属陶瓷材料。XRD、SEM和TEM分析表明,这种亚微米层状结构的形成,归因于Ti3AlC2与Cu的高温反应引发Ti3AlC2层状结构解离、Al原子溶脱,固溶入周围的Cu中形成Cu-Al固溶体,Al溶出后的Ti3AlC2中原始Ti3C2层规律性聚集、最终形成厚度为150nm左右的Ti3C2层与Cu-Al层交替层叠结构。由于这两种结构之间的牢固结合以及Cu-Al相构成的空间网络结构,使得此金属陶瓷材料具有优异的力学性能和电学性能。其抗弯强度超过1200MPa,并具有良好的断裂韧性和导电性。

Al_2O_3/Cr_3C_2/(W,Ti)C陶瓷模具材料研究

应用热压技术制备了添加不同含量Cr3C2和(W,Ti)C的Al2O3/Cr3C2/(W,Ti)C复合陶瓷材料。利用光学显微镜、环境扫描电镜、透射电镜和能谱分析仪等对Al2O3/30%Cr3C2、Al2O3/30%(W,Ti)C、Al2O3/20%Cr3C2/10%(W,Ti)C三种复合陶瓷材料的显微组织结构进行了观察分析。研究表明:同其它两种材料相比,Al2O3/20%Cr3C2/10%(W,Ti)C陶瓷复合材料组织细化均匀,有连续骨架结构生成。Cr3C2和(W,Ti)C颗粒的共同加入有利于晶粒生长的制约,裂纹分枝与偏转、晶粒拔出、以及纳米相等等,有效提高了氧化铝陶瓷材料的力学性能。

纳米Al2O3对Ti(C，N)基金属陶瓷性能的影响

研究了纳米Al2O3对Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的影响,探讨了微米/纳米金属陶瓷的增韧机制。对断裂模式的改变、显微结构的变化、多条裂纹的产生等进行了分析。