新型建筑保温隔热材料的研究及应用进展

随着现代化建设的发展和人民生活水平的提高,舒适的建筑热环境越来越成为人们生活的需要,在发达国家,适宜的室内温度已经成为人们的一种基本需求。本文对近年来发展起来的新型建筑保温材料做了综述,并概述了保温材料的研究现状及未来的发展趋势。

新型ITSOFC阴极材料Ln_(0.7)Sr_(0.3)CoO_(3-δ)的合成与电性能研究

为降低制备阴极材料的成本、促进中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)的工业化进程,采用混合稀土作为主要原料,外加SrCO3、Co2O3固相法制备了Ln0.7Sr0.3CoO3-δ(简:LnSC,Ln为混合稀土)复合氧化物。TG-DSC、XRD对LnSC材料的合成过程以及不同温度下烧结行为进行了研究,并考察了LnSC材料的电性能。结果表明:混合稀土促进了SrCO3在700～950℃的分解反应,同时在1100℃时新相Ln0.7Sr0.3CoO3-δ基本形成。1200℃烧结4h后合成产物为CeO2立方萤石相与钙钛矿相的共存。该材料电导率在340℃时达到最大值638S/cm,500～800℃时,电导率超过500S/cm,其电导活化能为7.86kJ/mol,满足ITSOFC对阴极材料的要求。

反向滴定共沉淀法合成新型中温固体氧化物燃料电池阴极材料La_(0.7)Sr_(0.3-x)Ca_xCo_(1-y)Fe_yO_(3-δ)

以氢氧化钠和碳酸钠混合碱为沉淀剂,金属硝酸盐为原料,共沉淀法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料La0.7Sr0.3-xCaxCo1-yFeyO3-δ(简称:LSCCF,x=0.05、0.10、0.15、0.20;y=0.10、0.20、0.40)的前躯体。讨论了共沉淀的最佳pH值范围以及加料顺序,TG-DSC研究了LSCCF粉料的形成过程,XRD和SEM对其前驱体在600℃,800℃,1000℃煅烧4h后的晶体结构和粒度形貌进行了研究和表征;并通过与固相合成LSCCF的条件比较可知:pH值在9.1～9.5范围内,反向滴定共沉淀法得到的前驱体在800℃煅烧4h可以合成出纯度高、组份均匀的单一钙钛矿相的LSCCF粉料。使用直流四极探针法在空气气氛下研究不同烧结温度下LSCCF样品从100℃到800℃时的电导率发现:电导率随着烧结温度的升高在增大;随着x从0.05到0.20以及y从0.10到0.40,1200℃烧结3h后样品的电导率却在减少;当x=0.10或0.15时,Ca2+和Sr2+掺杂对电导率产生"混合"效应,致使其值基本相等。且在500～800℃范围所有样品的电导率都超过了100S/cm。合成的阴极材料LSCCF与电解质Ce0.8Sm0.2O2两者间有良好的相容性。

糖滤泥作成孔剂研制环保型保温材料

以粉煤灰、废玻璃以及粘土为主要原料,糖滤泥为成孔剂,经粉碎、球磨、干燥、成形、烧成研制新型环保型保温材料。试验研究表明:以粉煤灰25wt%,糖滤泥28wt%,废玻璃14wt%,水曲柳33 wt%,在成型压力为20MPa,烧成温度1060℃,保温时间30min下,可制备出体积密度为1.265g/cm3,抗折强度14 MPa,孔隙率达到35%的环保型保温材料。

不同固体废弃物对保温材料形成和性能的影响

通过XRD、SEM和强度测试技术等分析手段探讨了炉渣、废玻璃、糖滤泥不同固体废弃物对保温材料形成和性能的影响。结果表明,以炉渣质量分数25%、糖滤泥质量分数28%、废玻璃质量分数14%、水曲柳质量分数33%,在成型压力为20MPa、烧成温度1 060℃、保温时间0.5h下,可制备出抗折强度大于14MPa、密度为1.204g/cm3、孔隙率达到35%、导热系数小于0.40 W/(m.K)的陶瓷保温材料。物相组成分析其制品成分主要晶相为莫来石、方石英,同时存在玻璃相、气相以及少量钙长石相。SEM观察其微观结构制品中有大量气孔存在,气孔所占体积比可达35%,气孔呈封闭状态。

阴极材料Ln-Sr(orCa)-Cu-O的制备及电性能

为了降低原料成本和适于工业化生产，以混合稀土取代氧化镧经硝酸溶解后，共沉淀法分别制备了Sr、Ca掺杂阴极材料LnSr（or Ca）-Cu—O（Ln为混合稀土）的前驱体，在优化条件800℃下煅烧3．5h形成了粉体，XRD证实形成的物相为CeO2立方萤石相与钙钛矿相。当2θ在20°～30°变化时，Sr^2＋掺杂使Ln—Sr0.5CuO3-δ形成的钙钛矿结构衍射峰相对完整；当2θ在30°～45°变化时，Ca^2＋掺杂却使Ln0.5Ca0.5CuO3-δ钙钛矿结构衍射峰发生扭曲；而2θ在50°～60°时，Ln0.5Ca0.5CuO3-δ和Ln0.5Sr0.5CuO3-δ衍射峰发生了不同程度的偏移和裂变。直流四探针法对合成产物烧结样品的电导率测量结果表明，在相同条件下，Ln0.5Sr0.5CuO3-δ电导率大于Ln0.5Ca0.5CuO3-δ电导率，在420℃时电导率达到最大值，分别为574和559S／cm。在中温固体氧化物燃料电池工作温度500～800℃，阴极材料电导率超过500S／cm，满足电池阴极材料电性能的要求。

La0.7Sr0.3-xCaxFe0.8Co0.2O3（0.1≤x≤0.2）阴极材料溶胶-凝胶法合成与表征

以硝酸盐为原料,外加一定量PVA的溶胶-凝胶法制备La0.7Sr0.3-xCaxFe0.8Co0.2O3（LSCFC,0.1≤x≤0.2）系列阴极材料,XRD、SEM对LSCFC晶体结构、微观形貌以及与Ce0.8Sm0.2O2电解质相容性进行研究分析。实验结果表明：900℃煅烧2h,LSCFC形成了晶格膨胀的畸变钙钛矿结构,La0.7Sr0.2Ca0.1Fe0.8Co0.2O3相对LaFeO3晶胞体积膨胀率为43.85%,随着x从0.1增大到0.2,LSCFC晶胞体积膨胀率减小1.3%。La0.7Sr0.2Ca0.1Fe0.8Co0.2O3粉料与Ce0.8Sm0.2O2电解质在1200℃下烧结5h后具有良好的化学相容性。

CuFeMnO_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)磁负载光催化材料的制备及磁回收性能

以三元硝酸盐水溶液为原料,采用微乳液烧结法制备了CuFeMnO_(4)纳米材料。通过层层沉积法合成了核-壳-壳结构的CuFeMnO_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)磁负载光催化材料。采用XRD,SEM,TEM,FT-IR,EDS和UV-Vis对制备的磁负载光催化材料进行了表征。结果表明,磁负载光催化材料为光滑球形纳米粒子,具有较好的紫外-可见吸收能力。通过光催化降解罗丹明B溶液评价其光催化活性,光照6 h,降解率达到88.9%,经5次磁回收循环降解实验,仍具有较高的光催化活性。

钛酸钡基阻变存储单元的构建及其特性

采用磁控溅射在低阻态Si(100)衬底上制备均匀的钛酸钡(BTO)薄膜,通过磁控溅射制备Ag电极,构建Si(100)/BTO/Ag阻变存储单元。利用XRD,SEM和AFM对不同退火温度和保温时间下的BTO薄膜结构和形貌进行表征,利用数字源表对Si(100)/BTO/Ag阻变存储单元进行阻变性能测试。结果表明,退火温度750℃、保温0.5 h条件下制备的BTO薄膜结晶度最高,薄膜表面晶体颗粒呈均匀分布,构建的Si(100)/BTO/Ag阻变存储单元阻变性能最佳,呈现典型的双极性开关效应。

硼掺杂对Ba2TiSi2O8玻璃陶瓷结构与介电性能的影响

采用溶胶凝胶法合成了掺杂硼的Ba2TiSi2O8(BTS-B)粉体,并将粉体压成样品在同一马弗炉分别在900、950、1 000、1 050、1 100和1 150℃下烧结成瓷。并且对陶瓷的真密度和径向收缩率进行测试以确定最佳烧结温度。实验结果表明,掺硼的BTS陶瓷的最佳烧结温度为1 050℃;硼的引入并没有影响BTS陶瓷的主晶相;硼的存在降低陶瓷的烧结温度;陶瓷的介电常数和介质损耗随着硼含量的增加呈现先增大后减小的趋势,BTS-B1.5的介电常数最大(18左右)。

PTT/PA6拉伸丝的形态与性能的研究

考察了聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚酰胺6(PTT/PA6)拉伸丝的形态,测试了其线密度、断裂强度、回潮率、热收缩率及卷曲性能,并与聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚酰胺6(PET/PA6)拉伸丝进行了对比。结果表明:PTT/PA6拉伸丝横截面为橘瓣型,裂离后为三角形。PTT/PA6拉伸丝的断裂强度、断裂功和卷曲收缩率随纺丝速度的增加而减小,随PA6含量增加而增大;PTT/PA6拉伸丝的热收缩率小于PET/PA6拉伸丝,随纺丝速度的增加而增加,随PA6含量增大而减小;PTT/PA6拉伸丝的卷缩性能优于PET/PA6拉伸丝,回潮率约0.9%,大于PTT纤维。

糖厂废弃物糖滤泥研制多孔陶瓷材料

对糖滤泥的性能进行分析和研究，设计加入黏土制备多孔陶瓷。结果表明：糖滤泥主要成分是碳酸钙，优化得出糖滤泥与黏土的比例1：2，最佳温度1000℃下烧结1．5h，得到主晶相为莫来石、石英和钙长石，孔径尺寸为1～10μm，孔隙率为26．38％，吸水率为17．30％，机械强度为22．26MPa的多孔陶瓷，该多孔陶瓷有希望用于废水的过滤和分离。

Ce_(0.9)La_(0.1)O_(2-δ)电解质粉末的制备与性能

用溶胶-凝胶法制备了La掺杂的CeO2(Ce0.9La0.1O2-δ)的前驱体。在900℃下煅烧2 h制备的Ce0.9La0.1O2-δ粉末为单一的立方萤石结构,晶胞参数a为0.549 65 nm;该粉末在200 MPa下压制后在1 400℃下烧结3 h得到的电解质,相对密度为95.1%,在690℃时的电导率为0.66 S/cm。

中空多孔ZnO纳米纤维的制备及光催化性能

以PAN为络合剂,结合Zn(AC)2·2H2O配置前驱体溶液,采用静电纺丝的方法制备了PAN/Zn(AC)2复合纤维,通过煅烧得到分布均匀的ZnO纳米纤维。利用红外光谱仪和差热-热重分析仪分析了复合纤维的热行为,X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征了纤维的物相结构及形貌,比表面积分析仪测试了纤维的比表面积及孔径等,并通过紫外-可见分光光度计的吸收光谱判定纤维对罗丹明B的水溶液的降解效果。结果表明,所制备ZnO纳米纤维直径分布在100~200 nm,表面多孔且内部为中空结构;复合纤维中Zn(AC)2含量越低,光催化性能越明显;煅烧时的升温速率越快,光催化效果反而降低。

利用紫砂土研制劈开砖

以辽宁省喀左县紫砂土为主要原料,采用三种配方研制劈开砖。分析测试了样品的吸水率,抗折强度,抗冻性,热稳定性,利用差热分析研究了劈开砖烧结的反应过程,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了劈开砖的物相组成和显微结构,并讨论了劈开砖的烧成机理。研究结果表明:辽宁省喀左县的紫砂原料具有较好的理化性能指标,在合理的工艺条件下,研制的劈开砖各项性能符合行业要求。

不同烧成温度下电瓷微观结构的研究

为了控制电瓷产品的烧成质量,在一定温度范围内,对同一配方泥料不同温度点烧结后电瓷试样瓷质微观结构以及性能进行了分析研究。实验结果表明:在第6温度点烧成的瓷质(玻璃相49.31%、刚玉相39.00%、气孔相7.07%、莫来石4.62%)强度最高,结构最紧密;且造成瓷质性能下降的微观机理不同;选择合适的烧成温度范围,是控制电瓷产品质量的必要条件。

利用钼矿渣研制劈开砖

以辽宁省喀左县紫砂页岩、陶土为主要原料,添加钼矿渣制备劈开砖。对样品的吸水率,饱和系数,抗折强度,热稳定性进行了测试分析,研究结果表明:在1080℃下烧结制备劈开砖,钼矿渣的掺入量可达到30wt.%,其吸水率为5.03%,抗折强度为18.54MPa,抗冻性和热稳定性都符合行业要求。

静电纺丝技术制备无机功能复合纳米纤维的研究进展

目前,静电纺丝技术是唯一能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法。随着功能材料的发展,单一组分的聚合物纳米纤维在功能上已经不能满足现有的应用领域。由于一些纳米无机功能粉体在光学、电学、催化等方面具有优越的性能,因此逐渐发展成在聚合物中加入纳米级无机功能粉体,采用静电纺丝技术可以得到无机复合纳米纤维,不仅满足了原有的应用性能,而且在一些特殊的领域能够表现出更加优越的性能。为此本文概述了静电纺丝技术在无机复合纳米纤维制备方面的最新研究进展,分析了静电纺丝工艺在制备无机复合纳米纤维方面存在的主要问题。最后指出了静电纺丝技术制备硅藻土复合纳米纤维所面临的问题,以及应该采取的对策。

水热合成SnO_(2)纳米颗粒光催化性能

为制备出可循环使用的高性能光催化剂,实验采用水热法制备的碳微球作为硬模板,以SnCl_(2)·2H_(2)O作为锡源,通过水热合成法使SnO_(2)生长在碳微球的表面,最后通过热处理除去模板得到纳米二氧化锡光催化剂(T-SnO_(2))。利用X射线衍射法(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对制得样品进行表征,以获取产物的微观形貌及结构,并通过紫外吸收光谱对产物展开光催化性能的测试。结果表明,制备得到的T-SnO_(2)纳米颗粒平均直径约为40 nm,结晶度好,紫外光(中心波长为365 nm)降解RhB实验显示,当T-SnO_(2)添加量为0.4 g/L、RhB质量浓度为10 mg/L、紫外光照时间为2 h时,脱色率达到95.06%。稳定性实验显示,进行6次光催化实验后,T-SnO_(2)对RhB的脱色率维持88%以上。

镁质黏土对碳化硅-堇青石复相陶瓷结构及性能影响

采用烧结法制备碳化硅-堇青石复相陶瓷。利用TG-DTA分析仪确定原料组成的热行为和反应机理,XRD确定晶相组成,SEM观察形貌结构,PCY高温卧式膨胀仪测定热膨胀系数。结果表明,800℃制备的添加镁质黏土复相陶瓷的抗折强度从0.84 MPa提高到1.91 MPa,表明加入镁质黏土能够提高复相陶瓷在烧制过程中的强度;在1300℃烧结温度下,添加镁质黏土试样的抗折强度从37.25 MPa提高到40.61 MPa,气孔率从19%降低到16%,体积密度从1.63 g/cm^(3)提高到1.64 g/cm^(3),热膨胀系数从2.958×10^(-6)℃^(-1)降低到2.789×10^(-6)℃^(-1),表明添加镁质黏土对复相陶瓷性能有所改善,堇青石结晶度更高,致密度更好。