TiN/Nb4N5复合多孔粉体制备及其电化学性能研究

以四氯化钛和五氯化铌为原料,P123为模板剂,氰胺为稳定剂,采用非水解溶胶-凝胶法制得多孔Ti O_2/Nb_2O_5粉体,再经900℃氨气还原氮化得到多孔TiN/Nb_4N_5复合粉体。通过XRD、SEM、EDS、BET和CV等探讨了第二组份Nb用量对TiN/Nb_4N_5复合多孔粉体物相、形貌以及电化学性能的影响。结果发现,由于Nb元素在复合粉体中以Nb_4N_5形式存在,粉体比表面积较大,复合后电极材料的倍率性得以提高,比电容保持率从55%提升到75%。

介孔氮化铌粉体的制备及电化学性能

以五氯化铌(NbCl 5)为铌源,P123为模板剂,氰胺为结构稳定剂,采用溶剂热法制备Nb 2O 5前驱体粉体,然后将Nb 2O 5粉体在800℃氨气中进行还原氮化反应制备介孔氮化铌粉体。采用XRD、XPS、SEM、BET和TEM表征了介孔粉体的物相、形貌及孔结构。结果表明,粉体为立方Nb 4N 5相,呈近似球形颗粒状。从XPS分析中可以看出,粉体中主要含有Nb、N和O三种元素,并且在Nb元素的窄谱中,结合能为204.6 eV、207.2 eV和209.8 eV对应的结合键分别为Nb^3+-N、Nb^5+-N和Nb^5+-O,这表明氮化铌粉体中有Nb^3+和Nb^5+两种价态,且Nb^5+峰强高于Nb^3+,说明铌多以Nb^5+形式存在。粉体比表面积为39 m 2·g^-1,孔径为3~5 nm的孔结构比例较高,同时在8~15 nm范围也存在较多的孔道结构。采用CV、GCD及EIS等测试其电化学性能,结果表明,CV曲线中并没有出现明显的氧化还原峰,主要表现为双电层特征,其储能主要受电极材料表面电荷传递过程控制。样品在电流密度为10 mA·g^-1时的比电容为90 F·g^-1,样品的内在阻抗为0.82Ω,电荷转移阻抗为0.22Ω,当功率密度为480 W·kg^-1时,能量密度为7.2 Wh·kg^-1。

多孔氮化铌粉体制备及其吸波性能研究

本文以五氯化铌为铌源、无水乙醇为氧供体、二氯甲烷为溶剂,外加P123为造孔剂调节粉体多孔结构,氰胺作为结构稳定剂,采用溶胶-凝胶法结合氨气还原氮化工艺制备了多孔Nb4N5粉体并测试其微波吸收性能。结果表明:该方法所制备粉体为四方Nb4N5相,并存在一定的O元素,样品比表面积为39 m2/g,且存在8~16 nm的介孔,得益于氮化铌粉体的多孔结构所带来的德拜弛豫、多次反射和散射效应以及合适的阻抗匹配,其具有良好的电磁波吸收能力,当匹配层厚为6.5 mm时,其在16.8 GHz时的最佳反射损耗值为-32 dB。

TiN-SiC复合陶瓷材料的研制

以Ti、Si3N4、石墨和α-SiC粉体为原料,通过反应热压合成了TiN-SiC复合陶瓷材料。研究结果表明:在TiN-SiC复合陶瓷材料中,TiN和SiC晶粒细小均匀,无异常晶粒长大现象,TiN晶粒尺寸为1μm～7μm,SiC均匀分布于TiN之间;该复合材料的密度、维氏硬度和断裂韧性分别为4.41g/cm3、13.6GPa和6.89MPa·m1/2,其增韧机制主要为裂纹偏转和裂纹分叉机制。