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f-Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZIF-8异质结构增强NO_(2)气体传感器的敏感性能

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化工进展 2024年第7期43卷 3946-3954页

作者：杜倩侯明高冀芸杨黎鲁元佳郭胜惠昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650091 省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室云南昆明650091

采用自组装法合成了具有异质界面的f-Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZIF-8复合材料,采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射、N_(2)等温吸脱附测试对合成样品的物相结构和微观结构进行了表征,并通过自行设计的四通道气敏测试设备对其气敏性能进行了研... 详细信息

采用自组装法合成了具有异质界面的f-Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZIF-8复合材料,采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射、N_(2)等温吸脱附测试对合成样品的物相结构和微观结构进行了表征,并通过自行设计的四通道气敏测试设备对其气敏性能进行了研究。材料分析测试发现,形状规则的ZIF-8材料均匀分布于二维少层Ti_(3)C_(2)T_(x)的表面与层间,在界面处存在典型的异质结构。气敏性能测试表明:在225℃下,该复合材料对100μL/L NO_(2)的气敏响应高达98.35%,且是ZIF-8材料气敏响应的2.1倍。认为强导电的f-Ti_(3)C_(2)T_(x)与ZIF-8复合后形成的异质结构,不仅为ZIF-8与气体表面反应产生的自由电子提供导电通道,而且通过界面效应强化了复合材料表面气固反应时电子与空穴的分离效率,进而显著提升了复合材料对NO_(2)气体的气敏性能。同时,f-Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZIF-8复合材料的层状结构可以为目标气体分子向ZIF-8的扩散提供方便路径。

关键词：复合材料异质结构气敏性能导电通道分离效率

Ni-Al辅助微波自蔓延烧结制备Ti_(3)SiC_(2)基金刚石复合材料工艺研究

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金刚石与磨料磨具工程 2024年第1期44卷 22-30页

作者：史书浩杨黎郭胜惠高冀芸侯明鲁元佳昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 云南民族大学化学与环境学院昆明650093

为降低金刚石磨削工具的制造成本和能耗,探寻一种在低能耗下实现高性能陶瓷结合剂金刚石磨具的制备工艺,同时研究助燃剂Si和金刚石粒度等因素对样品物相组成、显微形貌和磨削性能的影响。采用Ti、Si、石墨粉和金刚石磨料作为原料,经冷... 详细信息

为降低金刚石磨削工具的制造成本和能耗,探寻一种在低能耗下实现高性能陶瓷结合剂金刚石磨具的制备工艺,同时研究助燃剂Si和金刚石粒度等因素对样品物相组成、显微形貌和磨削性能的影响。采用Ti、Si、石墨粉和金刚石磨料作为原料,经冷压成型至生胚,通过Ni-Al辅助在微波场加热诱发Ti-Si-C体系发生自蔓延高温合成(SHS)反应以制备Ti_(3)SiC_(2)基金刚石复合材料。结果表明,高热值Ni-Al合金辅助可以缩短样品的烧结时间,还可以将诱发SHS反应的温度点控制在金刚石石墨化温度以下。在Ar保护气氛下,Ti-Si-C体系发生SHS反应,可生成Ti_(3)SiC_(2)、TiC和Ti5Si3等3种物相。随Si含量升高,Ti_(3)SiC_(2)相先增多后减少,当n(Ti):n(Si):n(C)=3∶1.1∶2时,复合材料的磨削性能最佳,磨耗比最高可达286.53。分析不同原料配比下的试样磨耗比差异的产生机制,认为基体组织中存在微小且分布均匀的气孔结构,在磨削时可产生大区域的平整磨削面,易于发挥金刚石磨料的磨削效果,有利于提升复合材料样品的磨削性能。

关键词：微波自蔓延烧结 Ti_(3)SiC_(2) 金刚石复合材料 Ni-Al合金

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二维碳化钛/氧化锌纳米颗粒的制备及其乙醇气敏性能研究

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无机盐工业 2024年第8期56卷 33-39,46页

作者：李曌尹优优刘晨辉王访高冀芸云南民族大学化学与环境学院云南昆明650500 云南省教育厅环境功能材料重点实验室云南昆明650500 红河卫生职业学院云南红河651400

通过水热法和液相化学刻蚀法分别制备氧化锌纳米颗粒(ZnO NPS)和二维层状碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x)),采用静电自组装技术得到不同质量比的碳化钛/氧化锌(Ti_(3)C_(2)T_(x)/Zn O)复合材料,通过丝网印刷得到气敏传感膜,并研究了其气敏特性... 详细信息

通过水热法和液相化学刻蚀法分别制备氧化锌纳米颗粒(ZnO NPS)和二维层状碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x)),采用静电自组装技术得到不同质量比的碳化钛/氧化锌(Ti_(3)C_(2)T_(x)/Zn O)复合材料,通过丝网印刷得到气敏传感膜,并研究了其气敏特性。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对合成材料进行了结构表征。结果表明,Zn O NPs均匀分布在具有二维手风琴状的Ti_(3)C_(2)T_(x)表面并穿插在层间。在复合材料对乙醇、丙酮、甲醇、甲醛、甲苯等5种典型的挥发性有机物(VOCs)气体的检测中,发现其对乙醇气体表现出优异的传感性能。在最佳工作温度(250℃)下,样品M/ZNPS1(Ti_(3)C_(2)T_(x)质量分数为6.25%)对体积分数为0.01%的乙醇灵敏度(R_(a)/R_(g)=11.27)比纯Ti_(3)C_(2)T_(x)(R_(a)/R_(g)=1.28)高约8.8倍,且具有出色的响应/恢复时间(4 s/8 s)和优异的选择性、长期稳定性。着重从载流子在电极间的输运行为角度对Ti_(3)C_(2)T_(x)/Zn O复合材料的气敏机理进行了讨论,该材料对低浓度乙醇气体的检测有着潜在的应用前景。

关键词：碳化钛/氧化锌复合材料静电自组装乙醇气敏传感器敏感机理

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冷冻干燥法制备改性电石渣同时脱硫脱硝研究

环境科学学报 2024年第5期44卷 423-434页

作者：罗绍君李慧贾丽娟冯嘉予罗利军高冀芸王访云南民族大学化学与环境学院昆明650504 昆明理工大学环境科学与工程学院昆明650500

为了进一步提高对电石渣的资源化利用,本文以电石渣为原料,采用碳酸氢钾(KHCO_(3))浸渍与冷冻干燥法相结合制备改性电石渣用于烟气同时脱硫脱硝.结果表明与普通烘干相比,采用冷冻干燥法制备的改性电石渣具有更高的脱除效果,在反应前90 ... 详细信息

为了进一步提高对电石渣的资源化利用,本文以电石渣为原料,采用碳酸氢钾(KHCO_(3))浸渍与冷冻干燥法相结合制备改性电石渣用于烟气同时脱硫脱硝.结果表明与普通烘干相比,采用冷冻干燥法制备的改性电石渣具有更高的脱除效果,在反应前90 min内二氧化硫(SO_(2))脱除率保持在100%,SO_(2)脱除的有效时间增加15 min;一氧化氮(NO)的脱除效率提高15%,有效时间增加35 min,反应活化能降低5.69 kJ·mol^(-1).材料的SO_(2)和NO吸附容量分别提高到1.18和2.05倍.通过物理化学表征分析发现:采用冷冻干燥法制备的材料其主要的活性物质C=O含量明显上升,孔径得以提高,并且钾元素也分布更加均匀,更有利于改性电石渣脱除SO_(2)/NO.

关键词：冷冻干燥法电石渣 KHCO_(3) 同时脱除SO_(2)/NO

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放电等离子体烧结诱发燃烧反应快速制备MoAlB陶瓷材料

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功能材料 2022年第5期53卷 5112-5116页

作者：杜倩高冀芸郭胜惠史书浩梁宝岩杨黎昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650031 中原工学院材料与化工学院郑州450007

采用Mo/Al/B单质混合粉末为原料,进行放电等离子体烧结(SPS)以制备MoAlB材料。采用XRD和SEM等技术研究了产物的物相组成以及显微形貌。结果表明,以1Mo/1.1Al/1B粉末为原料,在900℃进行烧结,会诱发燃烧反应,生成MoAlB、MoB、Al_(8)Mo_(3... 详细信息

采用Mo/Al/B单质混合粉末为原料,进行放电等离子体烧结(SPS)以制备MoAlB材料。采用XRD和SEM等技术研究了产物的物相组成以及显微形貌。结果表明,以1Mo/1.1Al/1B粉末为原料,在900℃进行烧结,会诱发燃烧反应,生成MoAlB、MoB、Al_(8)Mo_(3)等构成的样品。产物中存在较多不规则的、几十微米尺度的气孔。晶粒非常细小,约为亚微米级别。此外有少量的晶须形成。提高烧结温度会促进MoB、Al_(8)Mo_(3)等转变为MoAlB材料。同时促进烧结致密化,MoAlB晶粒发育成板条状的细小晶粒。优化原料配比(1Mo/1.2Al/1.05B)和烧结制度(1150℃,保温5 min)会得到单相的、致密(相对密度为98%)的MoAlB材料。提出一个SPS诱发燃烧反应制备MoAlB的反应机制。首先,当温度升高到Al的熔点以上时,形成Al液相。然后,Mo首先与Al发生化学反应,生成富Al的AlMoX相。反应放出的热量较少,需要在SPS的加热辅助作用下,会诱发燃烧反应的发生。大量的Mo与B也会发生化学反应生成MoB。最后,Al_(8)Mo_(3),MoB与B等反应生成MoAlB。

关键词： MoAlB 放电等离子体烧结燃烧反应合成

二维MXene材料在气体传感器领域的应用进展

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功能材料 2022年第3期53卷 3058-3065页

作者：尹优优刘晨辉王访杨黎韩艾彤高冀芸云南民族大学化学与环境学院昆明650500 昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093

MXene材料是由前过渡金属碳、氮化物组成的无机化合物,二维MXene及其复合材料具有类石墨烯层状结构、高比表面积、优异的导电性和丰富的表面活性位点,近年来在材料领域成为研究热点。本文聚焦二维MXene材料在气体传感器领域的应用前景,... 详细信息

MXene材料是由前过渡金属碳、氮化物组成的无机化合物,二维MXene及其复合材料具有类石墨烯层状结构、高比表面积、优异的导电性和丰富的表面活性位点,近年来在材料领域成为研究热点。本文聚焦二维MXene材料在气体传感器领域的应用前景,从MXene和气敏性能等角度进行了综述,重点对MXene及其(无机/有机)复合材料用作气敏材料的制备方法和传感器性能进行了综述,并提出了二维MXene用于气敏领域在材料设计策略、敏感机理等方面存在的机遇和挑战,为该类新兴材料在气敏领域的潜在应用提供借鉴。

关键词： MXene 复合材料制备方法气体传感器

预合金结合剂成分及烧结工艺对金刚石工具性能的影响

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材料导报 2019年第14期33卷 2403-2407页

作者：侯明郭胜惠高冀芸杨黎王梁叶小磊昆明理工大学复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明650093 昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 昆明理工大学国家超硬材料先进制备技术国际联合研究中心昆明650093 昆明理工大学微波能工程应用和装备技术国家地方联合工程实验室昆明650093 云南民族大学化学与环境学院昆明650500

以Fe40Cu40Co20预合金粉、Cu80Sn20预合金粉和WC粉为原料,通过真空无压烧结方法制得金刚石工具胎体样品,并采用扫描电子显微镜、洛氏硬度计、阿基米德排水法分析了预合金粉含量对样品微观形貌、硬度和相对致密度的影响。结果表明,Fe40Cu... 详细信息

以Fe40Cu40Co20预合金粉、Cu80Sn20预合金粉和WC粉为原料,通过真空无压烧结方法制得金刚石工具胎体样品,并采用扫描电子显微镜、洛氏硬度计、阿基米德排水法分析了预合金粉含量对样品微观形貌、硬度和相对致密度的影响。结果表明,Fe40Cu40Co20预合金粉、Cu80Sn20预合金粉和WC粉含量分别为50%、40%和10%时,样品具有最佳的综合力学性能,胎体的相对致密度和硬度分别达到94.6%和105HRB。在此基础上,探讨了最佳胎体配方条件下冷压压力及保温时间对样品力学性能的影响,研究发现冷压压力为45MPa、烧结保温时间为30min时,样品具有良好的综合力学性能。本工作可为建立金刚石工具的无压烧结方法提供前期实验探索。

关键词：预合金粉真空无压烧结烧结工艺金刚石工具力学性能

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高温氧化法改性金刚石膜及其亲疏水性

功能材料 2021年第11期52卷 11100-11105页

作者：李思佳冯曙光高冀芸郭胜惠杨黎复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明650093 昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 云南民族大学化学与环境学院昆明650500

采用3 kW/2450 MHz微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)系统,以高纯氢气、高纯甲烷为反应气体,单晶硅为衬底,制备了微米级金刚石薄膜,利用管式炉在高温氧化条件下对预沉积的金刚石膜进行表面改性处理,分别研究了氧化温度和氧化时间两个关... 详细信息

采用3 kW/2450 MHz微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)系统,以高纯氢气、高纯甲烷为反应气体,单晶硅为衬底,制备了微米级金刚石薄膜,利用管式炉在高温氧化条件下对预沉积的金刚石膜进行表面改性处理,分别研究了氧化温度和氧化时间两个关键工艺参数对金刚膜形貌、结构及表面亲疏水性的影响。结果表明,高温氧化可明显改变金刚石膜表面的终端结构及微观形貌,这些因素的改变导致样品的亲疏水性发生显著变化,经400、500、600℃分别高温处理20 min后的样品表面缺陷密度越来越高,接触角从96°减小至29°,表现出明显的亲水性;在600℃下分别高温处理5、10、15、20 min后的样品接触角从59°减小至29°,金刚石膜表面亲水性逐渐增强;高温氧化处理可以有效地提高金刚石膜的亲水性,样品亲水性与氧化温度和氧化时间均呈正相关。

关键词：金刚石膜微波等离子体化学气相沉积高温氧化亲疏水性

瓦斯灰协同氧催化脱硫体系中锌的浸出动力学研究

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金属矿山 2023年第1期 239-245页

作者：钟莹莹谢兵华杨学金王访高冀云马林转刘天成贾丽娟云南民族大学化学与环境学院云南昆明650504 云南省高校民族地区资源清洁转化重点实验室云南昆明650504

为了分析瓦斯灰湿法脱硫工艺中锌浸出过程的动力学,以云南某高炉瓦斯灰为原料进行脱硫浸出锌试验,分别考察了反应温度、搅拌速度、进口SO_(2)浓度和进口流量对锌浸出率的影响,研究了锌的浸出动力学。结果表明:在反应温度为40℃、进气流... 详细信息

为了分析瓦斯灰湿法脱硫工艺中锌浸出过程的动力学,以云南某高炉瓦斯灰为原料进行脱硫浸出锌试验,分别考察了反应温度、搅拌速度、进口SO_(2)浓度和进口流量对锌浸出率的影响,研究了锌的浸出动力学。结果表明:在反应温度为40℃、进气流量为400 m L/min、搅拌速度为600 r/min、进口SO_(2)浓度为3.0 g/m^(3)的条件下,保证高脱硫率的同时锌的浸出率达到44.6%;在25~60℃条件下,反应表观活化能Ea=23.4 k J/mol,表明瓦斯灰脱硫中锌浸出过程遵循收缩核模型,过程受混合控制,采用半经验模型描述该过程,得到搅拌速度,进口SO_(2)浓度和进气流量的反应级数分别为0.3857、0.17569和0.48893,建立了半经验动力学方程。

关键词：瓦斯灰脱硫锌浸出浸出动力学