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材料导报 2016年第20期杂志 文档列表

材料导报杂志材料研究

用于质子交换膜燃料电池的高活性、高稳定性PtIrFe/C三元合金催化剂1-6

摘要：采用催化裂解法制备了多孔碳,将其作为催化剂载体,利用液相还原和真空热处理工艺制备出PtIrFe/C三元合金催化剂。采用X射线衍射、透射电子显微镜等手段对样品的结构形貌进行表征。使用电化学测试手段研究了不同热处理温度对其催化性能的影响。实验结果表明,热处理带来的合金化作用使催化剂的催化活性和耐久性得到了极大的提高。经过700℃热处理的样品,其面积比活性和质量比活性分别是传统商业Pt/C催化剂的3～4倍。

TiO_2-聚吡咯纳米复合材料的电化学制备及其在锂硫电池中的应用7-11

摘要：采用电化学沉积的方法,以阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管阵列为基底,制备出高度有序的TiO_2-聚吡咯（PPy）纳米阵列,再通过共热法,将单质硫颗粒负载到基底阵列中,得到S/PPy/TiO_2纳米阵列结构复合材料。扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、能谱（EDX）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和热重分析（TGA）表征结果表明,TiO_2纳米管高度有序平行排列,管径约120nm,聚吡咯均匀沉积在纳米管壁上,复合材料中硫的质量分数约为61.9%。电化学测试结果表明,在0.1C电流密度下,S/PPy/TiO_2纳米复合材料首次循环比容量达1155mAh·g-1,100次循环后比容量为648.4mAh·g-1,库伦效率保持在96.8%。高容量下良好的循环稳定性能显示出S/TiO_2/PPy纳米阵列结构复合材料作为锂硫电池正极材料的优势。

MoS_2@GO三维絮状结构的制备及电化学储锂性能12-16

摘要：以改良Hummers法制备了氧化石墨烯（GO）,通过水热以及热处理制备了MoS_2@GO复合材料,探讨了MoS_2与GO物质的量比对复合材料结构、电化学性能的影响。结果表明,当MoS2与GO的物质的量比为1∶1时,所得复合材料呈现三维絮状结构并具有良好的电化学性能。其作为锂离子电池负极材料,在0.1A/g电流密度下,50次循环后放电比容量仍有879mAh/g,容量基本没有衰减。在2A/g的高电流密度下还能保持530mAh/g,当电流密度从2A/g恢复到0.1A/g,循环容量能恢复到0.1A/g时的水平,表现出优异的倍率性能。

以电解二氧化锰/多壁碳纳米管/纸纤维复合材料作集流体和正极片的高能量柔性锌锰电池17-20

摘要：以电解二氧化锰（EMD）为正极活性材料,多壁碳纳米管（MWCNTs）为导电剂,纸纤维为基体制得复合纸,并将复合纸代替石墨片集流体和正极片应用于柔性锌锰电池。采用扫描电子显微镜对复合纸进行表征,并通过恒流放电测试其放电性能。结果显示,采用复合纸的电池放电比容量是传统锌锰电池的3倍,使EMD利用率从7.4%提高到43.8%,且在较大电流放电和弯曲放电情况下仍能保持明显的放电性能优势。

用于钙钛矿太阳能电池光阳极的TiO_2/ZnTiO_3复合物的制备与性能21-25

摘要：利用溶胶-凝胶法制备一系列不同Zn/Ti物质的量比的TiO_2/ZnTiO_3复合粉体,并借助XRD分析粉末的晶体结构。将复合粉末制备成膜作为钙钛矿太阳能电池的光阳极,通过SEM表征复合膜的表面形貌,并对所组装电池的性能进行测试。结果显示,Zn/Ti物质的量比对电池的性能有很大影响,当n（Zn）∶n（Ti）=1∶6时,组装的太阳能电池光电转换效率最好。

碳纤维/铁硅铝复合材料的低频吸波性能26-29

摘要：为获得吸波性能良好的吸波材料,将电阻型吸波剂碳纤维和磁损耗型吸波剂FeSiAl片状磁粉复合,以石蜡为基体,利用模压法制备出复合材料。采用激光粒度分析仪、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）对单一吸波剂进行了测试分析。结果发现,片状FeSiAl磁粉的粒度在数十到几百微米之间;碳纤维表面留有活性物质,截面处能看到皮芯结构;XRD衍射图谱中,FeSiAl呈现出bcc结构。对复合吸波材料的电磁参数进行测量对比,结果表明,FeSiAl片状磁粉在1～3GHz内的最佳反射率达到-40.7dB,有效吸收频带宽度约为0.5GHz;当加入长度等于4mm,含量为0.4%（质量分数）的碳纤维时,碳纤维/铁硅铝复合材料吸波性能最佳,其反射率为-49.6dB,有效吸收频带宽度为1.0GHz;FeSiAl片状磁粉平行于吸波片表面排列时,材料的反射率减小,吸波性能增强。

2∶17型烧结SmCo磁体磁畴壁钉扎机制30-33

摘要：采用传统烧结工艺制备了一组2∶17型烧结SmCo磁体。采用综合物性测量系统（PPMS）、洛伦兹透射电镜（LTEM）和微磁学计算研究了磁体的磁性能、磁畴结构及磁化过程中磁矩的变化过程。结果表明：经慢冷工艺的样品矫顽力为2180kA/m,磁畴壁沿1∶5相分布显示出明显的畴壁钉扎特性,未经慢冷工艺的样品矫顽力很低且磁畴壁呈直线型穿过2∶17相;经慢冷工艺的样品的Cu元素在1∶5相处富集使两相交界处磁晶各向异性降低;微磁学模拟计算证明1∶5相和2∶17相界面处对磁畴壁的吸引钉扎导致慢冷样品矫顽力的提高。

氧化锌插层蒙脱土纳米复合材料的制备及其光催化活性34-38

摘要：采用一种简便的方法制备了氧化锌插层蒙脱土纳米复合材料。首先将蒙脱土充分充水后进行冷冻,具有层状结构的蒙脱土充水后会发生膨胀,部分从块状的蒙脱土上剥离形成超薄的片层结构。然后通过可控的水热过程使氧化锌纳米粒子进入蒙脱土层间或覆盖于表面。结果表明,直径1～3nm的纳米氧化锌会插层于蒙脱土的层间,而直径达10～25nm的纳米氧化锌则会镶嵌在蒙脱土表面。该纳米复合材料对模拟污染物甲基橙具有优异的光催化性能。

大比表面积、高孔隙率多孔仿生CeO_2-CuO光催化剂39-43

摘要：以富含多孔结构的纤维素为诱导体,采用浸渍法制备仿生CeO_2-CuO催化材料,通过X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、氮气吸附-脱附（N2adsorption-desorption）、紫外-可见漫反射光谱（UV-vis）等分析手段对产物的结构和形貌进行了表征。在可见光条件下,以亚甲基蓝溶液为模拟废水,测试其TOC（Total organic carbon）去除率,并对光催化降解机理进行探讨。实验结果表明所制备的材料颗粒均匀,平均颗粒尺寸在10nm左右,并且含有丰富的介孔结构,其孔径集中分布于5～10nm。由紫外-可见漫反射吸收光谱可知,材料对可见光的吸收程度高于块状氧化铈,从而具有更高的可见光催化活性,光照2.5h后对亚甲基蓝的TOC去除率为90%。

不同形貌α-Fe_2O_3的水热法制备及性能研究44-48

摘要：以Fe（NO_3）_3·9H_2O为原料,聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂,NaOH、Na_2CO_3、CH_3COONa为形貌改变剂,采用水热法制备出不同形貌的α-Fe_2O_3,并研究了不同因素对产物形貌的影响。利用SEM、EDS、XRD、FTIR等手段对其物相及微观形貌进行表征,并探讨其生长机理。通过光催化降解酸性大红模拟废水考察不同形貌α-Fe_2O_3的光催化性能,实验结果表明,类桑葚状α-Fe_2O_3对酸性大红模拟废水的降解效果最好,降解率高达99.01%,具有潜在的光催化应用前景。

《材料导报》研究快报栏目征稿启事48-48

摘要：近年来,随着我国材料科研水平的不断提升,许多领域已经开始与发达国家团队形成研究成果的首发权争夺。为使我国材料学前沿论文得到优先、及时发表,保护我国材料科研工作者的首发权,《材料导报》特开辟＂研究快报＂栏目。栏目选题范围包括：高性能金属材料及合金,纳米材料,生物材料,复合材料,光、电、磁材料,能源材料,环境功能材料,等等。

单分散双功能化复合二氧化硅微球的可控合成49-52

摘要：在水溶液中,以硫氰基丙基三乙氧基硅烷（TCPTES）为前驱体,氨水为催化剂,合成了TC-SiO_2聚倍半硅氧烷微球。进一步以TC-SiO_2微球为核,用脲丙基三乙氧基硅烷（UDPTES）在其表面进行溶胶-凝胶反应,制备了TC-SiO_2@U-SiO_2双功能化核壳结构复合微球。通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重（TG）对所得微球的形貌、结构及性能进行了表征。实验结果表明,十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的用量和包覆时间对所得双功能化微球TC-SiO_2@U-SiO_2的粒径和形貌有着重要影响。当CTAB为30mg,水、乙醇分别为20mL和7mL,TC-SiO_2球为40mg,氨水为0.3mL,UDPTES为0.6mL时,室温下反应20h,可制得粒径630～690nm且分散性良好的TC-SiO_2@U-SiO_2微球。

V含量对磁控溅射CrAlVN涂层微观结构及力学和摩擦学性能的影响53-56

摘要：采用磁控共溅射工艺在火炮身管PCrNi3Mo钢材料表面沉积了（Cr0.5Al0.5）1-xVxN（x=0%～10.6%,原子分数）涂层。利用电子探针显微分析仪（EPMA）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）对涂层的组成、微观形貌与相结构进行了表征,研究了V含量对涂层微观结构和形貌的影响。结果表明V的加入使得涂层中出现了CrVN新晶相,且随着V含量的增加CrVN特征峰越来越明显,晶粒簇尺寸减小,V元素起到了一定的细化晶粒簇作用。利用纳米压痕仪及摩擦试验机对涂层的硬度、弹性模量和摩擦系数进行了测试,研究了V含量对（Cr0.5Al0.5）1-xVxN涂层性能的影响。结果表明V含量在7.2%时涂层硬度和弹性模量达到最大值,分别为21.36GPa和297.8GPa;随着V含量的增加,涂层的摩擦系数逐渐减小,当V含量在10.6%时,涂层摩擦系数平均值为0.094,表现出良好的摩擦磨损性能。

Ti-V-Cr系阻燃钛合金厚板组织与力学性能对比研究57-61

摘要：研究了WSTi3515S合金和TB12合金的大型铸锭成分和组织均匀性,对比分析了两种Ti-V-Cr系阻燃钛合金厚板的力学性能。结果表明：采用真空自耗电弧熔炼技术制备的Ti-V-Cr系阻燃钛合金3t级大型铸锭成分均匀;利用大型挤压机和大型快锻机制备的阻燃钛合金大尺寸厚板组织和性能均匀;两种合金的室温拉伸、硬度、冲击和540℃高温拉伸等性能相当,WSTi3515S合金在540℃条件下的热强性能较好;V和C元素有利于提高合金的热强性能,且C元素还能细化组织。

SAF2507在高温高浓度磷酸中的电化学性能62-66

摘要：采用动电位极化、电化学阻抗谱技术对超级双相不锈钢SAF2507在高温高浓度磷酸中的腐蚀行为进行研究。结果表明,SAF2507在64%～72%的85℃磷酸中发生自钝化,且随着浓度增加到80%～88%时,腐蚀电流密度增大,其值仍较小。SAF2507在25～70℃的76%浓度磷酸中,有二次活化现象。随温度升高,SAF2507的反应过程由电化学步骤控制转变为电化学和扩散反应共同控制,且容抗弧半径逐渐减小,极化电阻逐渐减小,耐蚀性能下降。

碳纳米管含量对铝基复合材料力学性能的影响67-70

摘要：采用搅拌摩擦加工技术制备了多壁碳纳米管增强铝基（MWCNTs/Al）复合材料,研究了碳纳米管含量对复合材料力学性能的影响规律。结果表明,MWCNTs的添加对铝基复合材料的力学性能影响显著,随着MWCNTs含量的增加,MWCNTs/Al复合材料的硬度、弹性模量、强度都逐渐提高;当碳纳米管含量为6.6%（体积分数）时,复合材料强度达218 MPa,为基体材料的2.24倍;随MWCNTs含量的增加,MWCNTs/Al复合材料的塑性逐渐变差,拉伸延伸率逐渐降低,断口韧窝逐渐变小、变浅。

高Ca/Al比的Mg-Al-Ca合金的超塑性71-75

摘要：针对3种高Ca/Al比的Mg-Al-Ca合金（Mg-3.7Al-3.8Ca,Mg-4.4Al-4.5Ca和Mg-4.9Al-5.0Ca）的超塑性行为展开研究,研究结果表明,铸态镁合金具有二次相Al2Ca分布于晶界的枝晶结构。经挤压后,合金的晶粒被细化,二次相也被细化为更小的粒子。这些合金在400℃时表现出很高的伸长率,Mg-4.9Al-5.0Ca在400℃时3.6×10^-4 s-1应变速率下获得最大伸长率572%。超塑性流变的变形机制为晶格扩散（DL）控制的晶界滑移（GBS）。对于挤压态Mg-4.9Al-5.0Ca合金,大部分高温稳定相Al2Ca粒子尺寸为80nm,对晶粒长大的抑制作用强烈,在晶界滑移时协调变形,因此在3种合金中Mg-4.9Al-5.0Ca具有最好的超塑性。

高熵合金FeCrCoNiMn热浸铝熔体的界面结构及组织形成机制研究76-80

摘要：用真空电弧炉制备了铸态高熵合金FeCrCoNiMn（HEA）,将高熵合金在700℃铝熔体中进行了不同时间（0～1h）的保温热浸实验,分析了HEA-Al固/液界面反应的组织演变及形成机理。结果表明,高熵合金在铝熔体中热浸反应时,其界面附近可形成由Al_（86）Cr_（13.5）Fe_（6.5）、Al_（86）Mn_（14）、Al_3Ni和Al_9Co_2多种富铝金属间化合物组成的反应层、富铝块体相以及含Fe和Ni的富铝层状析出相和网状结构组织。热浸初期,界面反应层的形成和长大主要受高熵合金表面元素的溶解和脱嵌过程控制,此时反应层和块体相的形成和长大主要位于铝溶体一侧且反应层界面迁移速率较快;形成反应层后,反应层厚度随热浸反应时间的延长而增大,当反应时间t〉10min后,反应层厚度基本维持在20μm左右不再变化,此时反应层界面迁移速率有所变缓。