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功能材料 2018年第04期杂志 文档列表

功能材料杂志热点.关注

固体储氢材料研究进展4001-4006

摘要：氢能作为一种极具发展潜力的清洁能源受到了越来越多的关注,而开发利用氢能的关键是解决氢气的储存问题。传统的高压气态储氢安全性差、储氢量小;低温液化储氢不仅需要高绝热的储存罐,而且储氢能耗很高。由于固体储氢材料能够很好的解决这些问题,成为了目前储氢技术研究的主要方向。目前主要的固体储氢材料有合金储氢、碳质储氢和络合物储氢,重点讨论了各类固体储氢材料的储氢原理、特点、研究现状及待解决的问题,并指出了其发展方向。

硅橡胶/PVDF中空纤维复合膜制备与膜蒸馏性能研究4007-4013

摘要：采用溶液涂覆-固化法制备了硅橡胶/聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维复合膜,实验研究了涂覆次数、硅橡胶溶液浓度、涂覆温度和固化温度等对膜结构与性能的影响。初步探讨了复合膜在处理包含表面活性剂水体过程中膜蒸馏(MD)性能的稳定性。结果表明,利用溶液涂覆-固化的方法,涂覆3次可制得均匀、稳定的复合膜,膜表面的纯水接触角由78°(PVDF膜)提升到149°。在针对含有表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)料液的膜蒸馏处理过程中,原始PVDF膜在实验进行约20 min发生亲水化泄漏;该复合膜在连续2 h持续运行实验内,膜蒸馏通量保持在约36.6 kg/(m 2·h),产水电导率约为16.0μS/cm。

酸刻蚀泡沫镍增强磷化镍的析氢催化性能4014-4017

摘要：氢能作为一种资源丰富、高能、无污染的“绿色能源”,被认为是后石油时代解决能源和环境危机的理想能源之一。选择三维结构的泡沫镍(NF)为基底,采用0.3%(质量分数)氢氟酸(HF)对NF表面进行化学刻蚀,“开凿”形成比表面积高、电解液和析出气体易扩散的开放结构,联用固相还原法进行原位磷化,获得一体化Ni 2P/E-NF催化电极。实验结果表明,形成的一体化Ni 2P-NF催化电极避免了使用粘结剂,电极表面结构粗糙度是未刻蚀NF的2.8倍,暴露的活性位点多,在碱性条件下显示出较高的析氢反应(HER)活性,其起始析氢过电位约27 mV,在电流密度达到10 mA/cm 2时,析氢过电位也只有约63 mV,经过4 000圈循环伏安扫描依然保持良好的稳定性。

CTAB辅助合成MIL-100(Fe)及其NO-CO催化性能4018-4023

摘要：在表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)作用下,采用水热合成法制备了一系列铁基金属有机骨架MIL-100(Fe)(xCTAB,x=1/4,1/6,1/12),其中Fe0、1,3,5-BTC、HNO3、HF、H2O摩尔比为1.0∶0.67∶0.6∶2.0∶277,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪(BET)、傅立叶红外光谱仪(LR)、显微激光拉曼光谱仪(Raman)对所制备的催化剂进行了表征,结果表明添加表面活性剂CTAB辅助合成的MIL-100(Fe)(xCTAB,x=1/4,1/6,1/12)比未添加CTAB合成的MIL-100(Fe)具有更规整晶形、更大比表面积及更高分散度;CO-SCR催化性能测试结果表明,在200℃时,MIL-100(Fe)(1/4CTAB)的催化活性比MIL-100(Fe)的提高将近40%;在220℃的抗硫稳定性测试中,MIL-100(Fe)(1/4CTAB)在通入SO2后,仍能保持88%左右的脱硝率,且在停止通入SO2后,其脱硝率能恢复至接近原有水平。

基于热重排反应聚酰亚胺气体分离膜的制备及性能研究4024-4031

摘要：利用2,2′-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)与2,2′-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷(APAF)和4,4′-二氨基-2,2′-双三氟甲基联苯(TFMB)共聚合,并采用化学环化工艺合成了共聚结构的聚酰亚胺(n(APAF)∶n(TFMB)=5∶5),并经不同温度的热处理得到一系列热重排聚合物薄膜(TR)。研究了热重排过程中薄膜结构的变化及其对气体分离透过性能及力学性能的影响。结果表明,未热重排的聚酰亚胺前驱体能溶于N-甲基-吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等有机溶剂,具有较好的成膜性;聚合物主链中酰亚胺环与邻羟基经350~450℃热重排反应可形成刚性噁唑环。随着热处理温度的升高,气体渗透性能从7.2mol/(m2·s·Pa)增大到36.7mol/(m2·s·Pa),分离系数略有降低。同时,热重排反应赋予聚合物薄膜优异的热稳定性和力学性能,TR400-2在氮气氛围中5%的热失重温度为491℃,10%的热失重温度为519℃,薄膜的断裂强度为85~136MPa,断裂伸长率为3.0%~9.0%。以上结果表明基于热重排反应制备的聚酰亚胺膜材料在气体分离领域有着极大的应用前景。

功能材料杂志综述.进展

表面修饰——磁性纳米材料应用的助推器4032-4039

摘要：磁性纳米材料作为一类重要的功能材料受到各研究领域的广泛关注,而磁性纳米材料的功能化修饰是其应用的关键。近年来,国内外在磁性纳米材料的功能化修饰方面开展了大量研究,并取得了一系列重要的研究成果,对磁性纳米材料的应用具有重要的指导意义。对磁性纳米材料的表面修饰技术进行了系统地分类,总结了其在多领域应用中的最新进展,并对其应用的发展趋势做出预测。

锂空气电池多孔电极结构中多相传输机理及连续模型研究现状4040-4045

摘要：近年来,针对锂离子空气电池,国内外学者进行了大量实验和建模等当面的研究,其中多相传输是研究中的重点和难点。为更好的研究锂空气电池的反应机理,对电池反应过程中的多相传输过程进行了深入的研究。多相传输现象涉及氧溶解和氧析出两个方面:(1)锂离子在液体电解质以及电子在固体电极材料和多孔结构中的耦合反应;(2)其它诸多反应,特别是电池放电过程中放电产物在多孔阴极表面的生长。探讨的重点涉及固体产物的形貌、空隙堵塞效应、比表面积的减少和钝化效应,同时对宏观连续模型进行介绍,目的是对这些方法的有效性和局限性作进行综合的概述。为更好的理解多相传输现象机理以及锂空气中阴极产物的结构貌,给出了详细的解释和建议。

功能材料杂志研究.开发

Nd9Fe72Ti4C2B13合金过热熔体的过冷度及其对非晶形成能力和磁性能的影响4046-4053

摘要：采用差热分析法研究了Nd9Fe72Ti4C2B13永磁合金形核过冷度ΔT-与其熔体过热度ΔT+的关系。在此基础上,通过对不同熔体过热度的薄带进行微观结构分析、热分析和磁性能测试,研究了熔体过热度对合金的非晶形成能力、组织演化和磁性能的影响。结果表明,合金的过冷度拐点对应的临界过热度为67K。在8~67K的过热度范围内,ΔT-随ΔT+的提高而急剧增大了58K;而在67~146K的过热度范围内,ΔT-随ΔT+而变化的幅度不大,其间的平均过冷度达到了181K。ΔT+为60K的快淬薄带的微观组织由Nd2Fe14B、Fe3B、α-Fe、Nd2Fe23B3相的纳米晶和少量非晶组成。随着ΔT+从60K提高至130K,快淬薄带中的Nd2Fe23B3、α-Fe和Fe3B纳米晶逐步消失,而非晶含量逐步增大,最终得到完全非晶。ΔT+为60K的薄带退火组织中存在有损于磁性的亚稳相Nd2Fe23B3,其磁性能低下;而ΔT+分别为90,110和130K的薄带退火组织均由Nd2Fe14B、Fe3B、和α-Fe纳米晶组成,它们的磁性能较ΔT+为60K的薄带的大幅提高。其中,ΔT+为90K的退火薄带的磁性能取得了最大值,其最佳值为Hci=521.57kA/m,Br=0.75T,(BH)max=66.31kJ/m3,Mr/Ms=0.67。

氧化石墨烯对热硫化硅橡胶耐辐照性能影响的研究4054-4058

摘要：以氧化石墨烯(GO)为耐辐照填料,60 Co为放射源,利用固体分析仪RSA G2对SiO 2补强热硫化甲基乙烯基硅橡胶体系经历γ辐照前后的力学性能变化进行了对比研究,详细讨论了填料的添加对硅橡胶耐辐照性能的影响。同时,利用差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪(TGA)对硅橡胶的耐辐照热学性能进行了探讨。实验结果与理论分析表明,氧化石墨烯在对硅橡胶体系协同补强的同时,对硅橡胶的耐辐照性能有明显的提升。在GO的保护下,硅橡胶辐照后的拉伸断裂强度、储能模量等主要力学性能,以及结晶温度稳定性等主要热学性能都展现出比未添加GO硅橡胶更好的稳定性,而高温热稳定性有一定但并不严重的损失。

复合改性活性炭的表征及其吸附模拟烟气中SO2的研究4059-4066

摘要：为了研究单一金属盐和复合金属盐改性活性炭材料对SO2吸附性能的影响,以活性炭(activated carbon,AC)为载体,通过水热法制备ZnO/AC复合材料、Fe2O3/AC复合材料、ZnFe2O4/AC复合材料以及空白AC材料。采用场发射扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、物理吸附仪(BET)及X射线光电子能谱分析仪(XPS)对复合材料结构及化学组分进行表征,并且在常温条件下考察活性炭复合改性前后对模拟烟气中SO2的吸附性能。结果表明,复合改性后活性炭材料成功负载金属氧化物活性组分,比表面积孔容减小,孔径增大并且对SO2的去除效率显著提高。通过AC、ZnFe2O4以及4种复合材料脱硫效率的比较发现,负载ZnFe2O4的活性炭材料的脱硫效率最高,其比表面积和孔容分别为435.9m2/g、0.37cm3/g,脱硫性能试验中样品的击穿时间为136.0min,硫容达到168.3mg/g。

蛋白质和磷脂对天然胶乳胶膜性能的影响4067-4071

摘要：天然胶乳主要成分为橡胶烃、水和非胶组分。天然胶乳中蛋白质和磷脂的含量对其性能有重要影响。采用高速冷冻离心、碱性蛋白酶及脂肪酶处理浓缩天然胶乳(concentrated natural rubber latex,CNRL)制备脱蛋白胶乳(deproteinized natural rubber,DPNR)、脱脂肪胶乳(lipid-free natural rubber,PNR)、脱蛋白脱脂肪胶乳(lipid-free DPNR,P-DPNR),研究蛋白质和磷脂对天然胶乳胶膜交联密度、力学性能、透光性以及膜形貌的影响。结果表明,经过离心及酶处理后,蛋白质、磷脂含量降低,分子链间交联点减少,交联密度降低;与CNRL相比,DPNR、PNR的拉伸强度由25.14 MPa分别降低至15.81和16.57 MPa,扯断伸长率由810.6%分别升高至930.8%和895.0%;胶膜透光率提高,DPNR、PNR的透光率从71.12%分别提高到85.31%和85.62%;胶膜拉伸断面出现少量孔洞、颗粒。综合分析表明蛋白质和磷脂影响天然橡胶分子链之间交联网络的形成,从而影响胶膜的性能。

(1-x)Zn0.97Cu0.03Zr(Nb0.93Ta0.07)2O8-xTiO2陶瓷微波介电性能研究4072-4076

摘要：以分析纯ZnO、CuO、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5以及TiO2为原料,采用传统固相法制备(1-x)Zn0.97Cu0.03-Zr(Nb0.93Ta0.07)2O8-xTiO2(x=0,0.4,0.45,0.5,0.55,0.575,0.6)微波介质陶瓷。研究了TiO2对Zn0.97Cu0.03Zr-(Nb0.93Ta0.07)2O8陶瓷的晶体结构、烧结特性、显微形貌以及微波介电性能的影响。结果表明,随着TiO2含量的增加,(1-x)Zn0.97Cu0.03Zr(Nb0.93Ta0.07)2O8-xTiO2陶瓷的晶体结构发生改变,烧结温度明显降低,介电常数逐渐增加,谐振频率温度系数可调节至近零。当x=0.575,陶瓷可在1070℃保温4h烧结并获得最佳的微波介电性能,介电常数εr=36.25,品质因数Q×f=53109GHz,频率温度系数τf=-6.24×10-6/℃。

Te诱导纯Ni脆化的时效研究4077-4081

摘要：熔盐实验堆中的裂变产物碲(Te)会导致堆内镍基合金结构材料晶间开裂,引起合金部件的失效,危害熔盐堆的安全运行。简化研究体系,在Ni基体上电镀Te薄膜,然后在700℃下对样品进行不同时间的真空热扩散,分析扩散后界面反应产物、合金微观结构、拉伸性能及断口形貌等变化。结果表明,界面反应产物Ni 3Te2在700℃下具有很好的热稳定性;有Te扩散的纯镍样品拉伸性能下降更明显,拉伸断口为混合型断口;随着扩散时间的延长,Te在纯镍中的扩散深度逐渐加深。

镁合金材料表面涂层构建及表征4082-4088

摘要：镁合金作为一种新型的可降解生物医用金属材料,在力学性能、生物相容性和生物降解性能方面都具有优越性,目前在医用材料领域已成为研究热点。然而由于其存在腐蚀速率快和腐蚀不均等不足,这势必会阻碍它的应用及发展。因此对镁合金材料表面进行改性处理,增加耐腐蚀性,同时提高其生物相容性,已经成为可降解镁合金发展与应用中的重要组成部分。采用一种细胞内的天然高分子聚合物,即聚β-羟基丁酸酯(poly-beta hydroxy butyric acid ester,PHB)作为涂层材料,在WE43镁合金表面制备PHB涂层,考察改性后镁合金材料的表面形貌和生物相容性。实验结果表明,经聚合物PHB涂层后的WE43镁合金聚合物涂层分布较均匀,对镁合金有较好的保护作用。另外,PHB涂层明显提高了镁合金的血液相容性,对细胞的增殖起到了一定的促进作用,并有利于细胞迁移。该研究为可降解医用镁合金材料的研究提供一种新思路。

退火气氛对ZnO∶Fe薄膜微结构和铁磁性能的影响4089-4093

摘要：采用射频磁控溅射法在Si衬底上制备了Fe掺杂ZnO纳米薄膜,并在真空和空气中对其进行热处理,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微(SEM)、对其微结构、表面和断面形貌进行测试。结果表明,样品均呈现六角纤锌矿结构,薄膜沿c轴方向择优生长,发现退火气氛对薄膜的微结构有一定影响,当空气中退火时,出现了最强的(002)衍射峰,晶粒变为最大,薄膜的结晶度和取向性都明显变好。利用振动样品强磁计(VSM)对样品的铁磁性进行测试,发现真空中退火的样品饱和磁化强度比空气中退火的要大得多,并经分析认为这可能是薄膜中氧缺陷引起的。

单晶La0.2Ce0.8B6的制备、表征及热发射性能研究4094-4097

摘要：采用区域熔炼法制备了大尺寸、高质量多元稀土六硼化物La0.2Ce0.8B6单晶体。结合X射线劳埃定向法对(110)和(310)晶面进行了定向,并系统研究了热发射性能。结果表明,当阴极温度为1673,1773和1873K时(110)和(310)晶面最大电流密度分别为3.60,7.73,12.44A/cm2和3.25,11.67,16.93A/cm2。表明晶面间发射性能存在“各向异性”的特点。不同发射温度下的(110)和(310)晶面平均有效逸出功分别为2.85和2.80eV,表明单晶La0.2Ce0.8B6具有良好的热发射性能。

SnO2-Zn2SnO4与SrTiO3压敏-电容双功能陶瓷电学性能对比研究4098-4101

摘要：通过传统陶瓷制备工艺制备了SnO2-Zn2SnO4陶瓷复合物,与某型号商用SrTiO3压敏-电容双功能陶瓷对比了电学性能。结果显示,尽管二者的压敏电压均低于10V/mm,但SnO2-Zn2SnO4陶瓷具有较为优越的电学非线性性质,其非线性系数达到7.6,漏电流仅为56μA/cm2。40Hz时,SnO2-Zn2SnO4陶瓷的相对介电常数为2×104,低于SrTiO3的9×104,同时,SnO2-Zn2SnO4陶瓷的介电损耗要高于SrTiO3,且随着频率的升高急剧降低。通过对比研究,SnO2-Zn2SnO4陶瓷具有潜在的应用价值。

机械力活化粉煤灰制备地聚合物的性能及机理研究4102-4106

摘要：利用机械力球磨激发粉煤灰火山灰活性,研究了机械力活化前后粉煤灰基地聚合物性能变化,并对机械力活化粉煤灰及其地聚合物的形成机理进行分析。结果表明,机械力球磨活化后粉煤灰基地聚合物水化反应速度加快,养护28 d后抗压强度提高至79.97 MPa,具有更好的抗冻融性能。XRD、FT-IR和SEM分析表明机械力活化前后粉煤灰基地聚合物水化产物主要为无定形凝胶;机械力作用能有效提高粉煤灰活性,使地聚合反应更充分;活化后地聚合物样品结构更加致密,为高性能粉煤灰基地聚合物的工程应用提供理论依据。