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材料导报 2017年第06期杂志 文档列表

MEVVA离子注入铁镍银对DSSCs光电性能的影响1-6

摘要：利用MEVVA技术分别将金属Fe、Ni、Ag离子注入进DSSCs结构中作为电荷传输层的TiO2膜,表征了各金属离子注入后TiO2膜表面形貌及晶相结构,研究了DSSCs注入前后光电性能及电池内部界面的电荷传输变化。能带理论分析显示,金属离子注入后,TiO2能带结构发生变化,并在其禁带中引入了杂质能级,不仅优化了TiO2导带与染料LUMO能级匹配度,而且杂质能级为电荷的传输提供了额外传输“通道”,从而降低了电荷传输过程中的复合率。DSSCs光电性能测试结果显示,与未注入的DSSCs相比,Fe、Ni、Ag离子注入DSSCs的光电转化率分别提高了13.6%、12.7%、34.2%。

Eu3+对Na3Gd2（BO3）3∶Tb3+发光性能的影响及其能量传递7-10

摘要：采用高温固相法制备了Na3Gd2（BO3）3∶Tb3+,Eu3+荧光粉,并对样品的物相组成、微观形貌、发光性能和能量传递进行了分析。结果表明,Na3Gd2-x（BO3）3∶xTb3+荧光粉在紫外和近紫外区域有较强的激发峰,在368nm波长激发下,发射光呈绿色,Tb3+最佳掺杂量为x=0.04。随着在Na3Gd1.96（BO3）3∶0.04Tb3+中掺入Eu3+,Tb3+对Eu3+产生了以电偶极-电偶极相互作用为主的能量传递,且传递效率随Eu3+掺杂量的增加而逐渐增大。发射光谱中Tb3+的发射峰强度逐渐减弱,而Eu3+的发射峰强度逐渐增强,导致Na3Gd1.96-y（BO3）3∶0.04Tb3+,yEu3+荧光粉发光颜色由绿色向橙色变化。

SrCO3掺杂对PMN-PMnN-PZT-Ce压电陶瓷储能及介电弛豫性能的影响11-15

摘要：通过铌铁矿先驱法制备了Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-PbZrO3-PbTiO3+0.3%CeO2（质量分数）+xSrCO3（PMN-PMnN-PZT-Ce-xSr,x=0.00,0.03,0.05,0.07）四元系压电陶瓷,研究了SrCO3含量的变化对Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb(Mn1/3-Nb2/3)O3-PbZrO3-PbTiO3+0.3%CeO2（质量分数）（PMN-PMnN-PZT-Ce）压电陶瓷相结构、储能密度以及弛豫行为的影响。通过XRD表明,样品为单一稳定的钙钛矿结构,并且存在准同晶界（MPB）;当x=0.07时,在外加电场60kV/cm下取得较好的储能性能:储能密度W1=0.31J/cm3,储能效率η=0.47;通过修正Curie-Weise定律,较好地描述了陶瓷弥散相变的特征,弥散相变系数γ随着Sr2+掺杂量的增加而增加。当x=0.07时,γ取得最大值1.972 8,此时弛豫现象最明显。

纳米氧化镁表面修饰制备荷正电微孔陶瓷膜及其性能研究16-20

摘要：以硅藻土陶瓷膜为基膜,氯化镁和尿素为原料合成含镁先驱体溶胶,通过浸渍-热分解法对硅藻土基膜进行表面改性制得纳米MgO/SiO2荷正电微孔陶瓷膜,并对其组成结构及水中四环素去除性能进行研究。结果表明,荷正电的纳米MgO涂层呈现立方型晶粒,并均匀地附着在基膜表面,因此使得荷正电微孔陶瓷膜具有较高的电性能,并且在较宽的pH值范围内带正电,其等电点为10.8。最后对水中四环素的去除性能进行研究,结果表明荷正电微孔陶瓷膜对水中四环素具有很好的去除效果,在室温、常压条件下,其对四环素的COD去除率高达98.8%,色度去除率为99.7%。

等离子喷涂法制备Al/TiB2复合电极及电化学性能研究21-24

摘要：采用等离子喷涂法制备出Al/TiB2电极。运用SEM、XRD表征复合电极界面的组织形貌和物相结构,研究在相同送粉电位、喷涂距离条件下不同喷涂功率对复合电极界面电阻率及电化学性能的影响。结果表明:等离子喷涂法制备的Al/TiB2复合电极表面涂层的物相组成为TiB2。喷涂后的TiB2可均匀致密地涂在Al基体表面,但并未与Al发生界面反应,而是形成机械式结合。当喷涂功率、送粉电位和喷涂距离分别为34kW、12V、10cm时试样界面电阻率最小为1.22×10-6Ω·cm,较Ti/Al电极降低66%,腐蚀电流密度(1.47×10-4 A/cm2)较Ti/Al电极降低81%,腐蚀电压（-0.579V）较Ti/Al电极增加35%,其耐腐蚀性能达到最好。

富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的Zn2+掺杂改性25-28

摘要：采用高温固相合成法制备富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54-xZnxO2（x=0,0.03,0.06,0.10）,Zn2+掺杂对Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的表面特性和电化学性能都有影响。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、拉曼光谱分析、充放电测试、倍率特性测试、循环性能测试,分析了该合成材料的晶体结构、形貌特征、微观结构和电化学性能。富锂锰基正极材料为a-NaFeO2层状结构,R-3m空间群,结晶度高,结构稳定性好,其中Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.48Zn0.06O2的电化学性能较好。掺杂Zn2+可以提高富锂锰基正极材料的充放电比容量、倍率性能、循环性能等电化学性能。

溶液燃烧法合成Co3O4纳米粉体及热处理研究29-33

摘要：分别以氨基乙酸、柠檬酸、葡萄糖为燃料,Co（NO3）2·6H2O为氧化剂,采用溶液燃烧法合成Co3O4粉体,并对氨基乙酸为燃料合成的Co3O4粉体在500℃、600℃和700℃热处理,研究其结构、微观形貌和磁学性能。研究表明各燃料配制的前驱体溶液在300℃均可发生燃烧反应合成Co3O4粉体,以氨基乙酸为燃料时,合成粉体的颗粒较大,中间有气孔,分散性好,残留少量的氨基乙酸。n（氨基乙酸）∶n（硝酸钴）=1.11∶1时合成的Co3O4粉体600℃热处理后得到了高纯度、分散性好、平均径向尺寸80nm的Co3O4纳米粉体。以氨基乙酸为燃料合成的Co3O4产物在600℃和700℃热处理后,其矫顽力和剩磁值都比500℃热处理后的要小。

水热合成一维α-MoO3纳米棒及其湿敏性能研究34-37

摘要：采用水热法,以钼酸铵和硝酸为原料合成了一维纳米α-MoO3棒状材料,并利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对其物相及形貌进行了表征。一维α-MoO3纳米棒直径为200300nm,长度为510μm。一维α-MoO3纳米棒表现出良好的湿敏性能,所制得的传感器在100Hz、11%95%湿度范围内,其复阻抗-相对湿度关系在半对数坐标下有5个数量级的变化,线性度好。元件的恢复和响应时间较短,分别为3s和35s,元件的湿滞约为4%RH。利用器件在不同湿度下的阻抗图谱建立了相应的等效电路,分析其电导过程。结果表明,在低湿度范围内,器件传导主要依靠一维α-MoO3材料内少量的自由电子传导以及材料本身束缚电荷的极化;在高湿度范围内,吸附水分子的分解和极化所引起的离子导电占主导地位。

马尾藻基高比表面积活性炭的制备及表征38-44

摘要：以马尾藻为原料,采用KOH活化法制备高比表面积活性炭。探索制备马尾藻基活性炭的实验方案和最佳工艺条件。采用正交实验法研究了炭化温度、炭化时间、低温活化温度、低温活化时间和浸渍时间对制得活性炭比表面积和孔容的影响。采用N2吸附、SEM表征考察了活性炭的孔隙结构和表面形貌。通过正交实验法分析发现,制备马尾藻基高比表面积活性炭的最佳工艺条件为:炭化温度600℃,炭化时间180min,低温活化温度400℃,低温活化时间45min,浸渍时间2h。在16组实验条件下,制备的活性炭比表面积最大为3 122m2/g,所有样品的孔径几乎全部分布在6nm以内。

介孔氧化铝的可控制备及优异除氟性能45-49

摘要：以偏铝酸钠（NaAlO2）和氯化铝（AlCl3·6H2O）为铝源,葡萄糖(C6H12O6·H2O)为模板剂,采用水热及高温焙烧技术制备了不同晶型的氧化铝。用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、N2吸附脱附（BET）对制备产物的晶型、形貌及孔结构进行了表征。研究了不同晶型氧化铝对F-的吸附性能,结果表明550℃条件下的煅烧产物γ-Al2O3对F-的吸附效果最佳。吸附等温线结果表明介孔γ-Al2O3吸附F-为单层吸附,其Langmuir最大吸附容量为5.96mg/g。吸附动力学试验表明,介孔γ-Al2O3在5min内已吸附超过90%的F-,且吸附过程与准二级动力学模型相吻合。介孔γ-Al2O3吸附F-的机理涉及OH-与F-的离子交换。

木质与草本生物质燃烧特性及工况优化研究50-55

摘要：为提高生物质燃料的燃烧效率,缓解生物质电厂锅炉的腐蚀问题,在不同的氧气化学当量比（14%和42%）及不同升温速率（10℃/min、30℃/min、60℃/min）下,采用热重-差热分析（TG-DTG）联用技术,以桉树干为基准燃料,对桉树枝、桉树皮和甘蔗渣混燃过程中的燃烧特性进行研究分析。结果表明,各燃料燃烧过程具有相似性,在同等升温速率下,桉树干在燃烧过程中表现出一定的滞后性,如10℃/min下M1-M5的最大失重速率在325330℃之间,桉树干则在336℃时有最大失重速率。同时,随着氧气化学当量比的增大及升温速率的降低,各燃料的燃烧特性有所提高。此外,在14%O2条件下掺配比例较高的甘蔗渣（M2）,在42%O2条件下掺配中低比例的甘蔗渣（M4）均能提高生物质燃料的前期可燃性和综合燃烧特性,但燃尽特性较差。因此,甘蔗渣等草本类植物可作为难点燃的木质类物质的助燃添加剂,为生物质电站的高效稳定运行提供一定的参考。

敬请广大读者、作者关注2017年5月“二维材料”专题栏目55-

NBR/PVC橡塑合金辐射防护材料的制备及性能研究56-60

摘要：为了满足辐射防护的要求以及发展结构功能一体化柔性防护材料的需求,研制了一种新型的橡塑合金复合防护材料。通过力学性能和屏蔽性能测试发现,该复合材料具有较高的拉伸强度与断裂伸长率,且材料的中子与伽马屏蔽性能良好,随着功能填料含量的不断增加,中子和伽马屏蔽性能也不断提升,但材料的拉伸强度和断裂伸长率不断减小。辐照实验显示,电子束硫化后的样品比硫磺硫化后的样品拥有更出色的力学性能。综合考虑该材料良好的中子与伽马屏蔽性能、拉伸性能与柔韧性能等特性,其在形状较为复杂的核动力设施以及辐射防护服等领域具有较大的应用潜力。

镁含量和硅对铁-锌铝镁合金固-液扩散偶中Fe-Al反应层的影响61-65

摘要：在热浸镀锌中,铁基表面Fe-Al化合物层的形成会影响镀层的生长和质量。将Fe/(Zn-11%Al-3%Mg)和Fe/(Zn-11%Al-x%Mg-0.2%Si)扩散偶在600℃下进行25min的固-液扩散实验,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究了镁含量和硅对铁-锌铝镁合金固-液界面Fe-Al合金层形成的影响。结果表明,Fe/(Zn-11%Al-3%Mg)固-液扩散偶反应层由FeAl3和Fe2Al5相层组成;随着Mg含量的增加,Fe/(Zn-11%Al-x%Mg-0.2%Si)扩散偶中反应层的厚度呈现先增加后减少再增加的变化趋势,当镁含量为3%时反应层厚度最薄;Fe/(Zn-11%Al-3%Mg)扩散偶中Fe-Al反应层的平均厚度比Fe/(Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si)扩散偶中反应层的厚度大60μm,证明Si元素起到抑制Fe-Al反应层形成的作用。研究结果为解释Super Dyma合金镀层中不形成明显的Fe-Al抑制层提供了实验依据。

电刷镀Ni-CNTs/PTFE纳米复合镀层的摩擦磨损与耐腐蚀性能66-71

摘要：再制造工程中很多表面镀层要求具有优异的摩擦磨损与耐腐蚀性能,利用纳米电刷镀技术在45钢基材上制备NiCNTs、Ni-CNTs/PTFE、Ni-WC/PTFE-CNTs复合镀层。采用XRD和SEM观察电刷镀复合镀层表面相结构和微观形貌,采用球盘式摩擦磨损试验机测试其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,采用动电位极化曲线研究其在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明:Ni-WC/PTFE-CNTs复合镀层耐磨性能最优,其次为Ni-CNTs/PTFE、Ni-CNTs复合镀层,均强于纯镍镀层;当CNTs质量浓度分别为1.5g/L和1.0g/L时,Ni-CNTs复合镀层分别表现出最优的摩擦磨损性能和最佳的耐腐蚀性能,Ni-WC/PTFE-CNTs、Ni-CNTs/PTFE复合镀层次之。纯镍镀层和Ni-CNTs复合镀层的磨损机制是粘着磨损,Ni-CNTs/PTFE复合镀层的磨损机制主要是粘着磨损,其次为磨粒磨损,Ni-WC/PTFE-CNTs复合镀层的磨损机制主要是磨粒磨损和接触疲劳磨损。

轻合金自冲铆微动磨损及疲劳性能研究72-75

摘要：选择4组轻合金自冲铆进行疲劳实验,用扫描电子显微镜和能谱仪对其断口进行微动磨损机理分析,并系统地研究了接头疲劳寿命和失效形式的影响因素。结果表明,下板与钉腿区的微动磨损是导致下板沿纽扣断裂和铆钉断裂的主要原因,两板间的微动磨损是导致上板靠钉头断裂的主要原因;微动磨屑主要成分为金属板材氧化物,并对微动磨损起缓冲作用。增加板厚可提高接头疲劳寿命,且疲劳载荷较大时寿命提高更为显著;增加板强可提高接头疲劳寿命,且寿命提高程度受疲劳载荷影响较小。增加板厚使失效形式从上板断裂变为下板断裂,增加板强使失效形式从板材断裂变为铆钉断裂。

Ni、Si元素配比对Cu-Cr-Zr合金组织与性能的影响76-80

钛合金压印接头疲劳性能与微观分析81-85

摘要：压印连接是近年来新兴的连接方式,因其具有简单高效、低耗环保等优点,在连接应用方面越来越受到重视,而疲劳破坏是机械零件失效的主要形式。对钛合金压印接头的疲劳性能进行了实验研究,与母材的力学性能进行了对比分析,并对疲劳失效断口进行了断口分析和能谱分析。实验结果显示钛合金压印接头的平均拉伸-剪切强度约为同等尺寸材料拉伸-剪切强度的36.7%;钛合金压印接头的疲劳极限约为材料疲劳极限的46%,平均载荷约为接头最大静强度的42%。微观特征显示断口呈脆性疲劳断裂特征,由于微动磨损和氧化作用产生了成分为氧化钛的微动磨屑,且其硬度较高,因此在微动过程中起到磨粒的作用,从而加速了磨损和裂纹扩展,最终导致疲劳失效。