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纳米ZrO_(2)粉体的制备及其水悬浮液性能

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稀有金属材料与工程 2023年第4期52卷 1283-1286页

作者：郭春霞陈伟东闫淑芳赵学平张泽华马文内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室内蒙古呼和浩特010051

以ZrOCl_(2)·8H_(2)O为锆源,通过水热法合成了纳米二氧化锆(ZrO_(2))粉体。结果表明,ZrO_(2)颗粒为椭球形,粒径主要在40~100nm范围内,粒径分布窄。通过测量ZrO_(2)的Zeta电位和粒径,研究了不同pH条件下水悬浮液中此ZrO_(2)粉体的表面... 详细信息

以ZrOCl_(2)·8H_(2)O为锆源,通过水热法合成了纳米二氧化锆(ZrO_(2))粉体。结果表明,ZrO_(2)颗粒为椭球形,粒径主要在40~100nm范围内,粒径分布窄。通过测量ZrO_(2)的Zeta电位和粒径,研究了不同pH条件下水悬浮液中此ZrO_(2)粉体的表面电荷和分散性能。发现ZrO_(2)粉体的等电点(IEP)为pH=9.0,在远离IEP处ZrO_(2)颗粒分散性好,而在IEP处则团聚严重。

关键词： ZrO_(2)粉体 Zeta电位水悬浮液水热法

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埃洛石纳米管负载锆氧化物吸附水中砷的研究

无机材料学报 2023年第5期38卷 529-536,I0008,I0009页

作者：郭春霞陈伟东闫淑芳赵学平杨傲马文内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室呼和浩特010051

长期饮用砷污染的水会严重危害人类的健康,因此亟待开发一种高效且便于分离的除砷吸附剂。本研究采用水热法构建了一种新型高效的除砷吸附材料——埃洛石纳米管负载锆氧化物材料(ZrO_(2)/HNT)。使用不同手段对制备的复合材料的组成、结... 详细信息

长期饮用砷污染的水会严重危害人类的健康,因此亟待开发一种高效且便于分离的除砷吸附剂。本研究采用水热法构建了一种新型高效的除砷吸附材料——埃洛石纳米管负载锆氧化物材料(ZrO_(2)/HNT)。使用不同手段对制备的复合材料的组成、结构和形貌进行表征,发现氧化锆纳米颗粒均匀分布在埃洛石纳米管外壁上,晶型为单斜结构。研究表明,ZrO_(2)/HNT可快速、有效地去除溶液中的As(V),吸附反应在30 min内达到平衡。在25℃,As(V)的最高吸附容量为27.46 mg/g,吸附容量随溶液pH升高而降低,共存离子(除PO_(4)^(3–)离子外)对As(V)的吸附性能影响不大。ZrO_(2)/HNT对As(V)的吸附动力学数据符合准二级动力学模型。吉布斯自由能计算结果和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温模型拟合结果表明,As(V)去除过程是吸热、化学吸附反应。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)研究表明,As(V)的去除机制主要是As(V)与ZrO_(2)/HNT吸附材料中ZrO_(2)表面的羟基发生配体交换,最终形成稳定的内层配合物。本研究表明合成的ZrO_(2)/HNT吸附剂可用于去除水溶液中的As(V)。

关键词：埃洛石纳米管氧化锆吸附砷

铈浓度对ZrH_(1.8)微弧氧化膜层阻氢性能的影响

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稀有金属材料与工程 2022年第3期51卷 793-799页

作者：李世江闫淑芳陈伟东马文内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室内蒙古呼和浩特010051

利用微弧氧化技术在电解液中加入不同含量的铈,制备了阻氢性能良好的二氧化铈稳定氧化锆(ceria-stabilized zirconia,CSZ)陶瓷膜。利用涂层测厚仪、涂层附着力自动划痕仪、扫描电子显微镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱... 详细信息

利用微弧氧化技术在电解液中加入不同含量的铈,制备了阻氢性能良好的二氧化铈稳定氧化锆(ceria-stabilized zirconia,CSZ)陶瓷膜。利用涂层测厚仪、涂层附着力自动划痕仪、扫描电子显微镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和真空脱氢实验对膜层的厚度、结合力、形貌、相结构、元素化学价态和膜层的阻氢性能进行了测试和表征。结果表明:CSZ陶瓷膜主要由单斜相氧化锆(m-ZrO_(2))、四方相氧化锆(t-ZrO_(2))和t-Zr_(0.82)Ce_(0.18)O_(2)组成。随铈浓度的增加,膜层厚度逐渐增加。当铈浓度为9mol%时,陶瓷膜厚度为135.5μm,结合力为52.46 N,膜层具有优异的阻氢性能,阻氢渗透因子为19。铈的加入抑制了t-ZrO_(2)向m-ZrO_(2)的相转变,促进了高温稳定t-ZrO_(2)的生成。

关键词：氢化锆微弧氧化铈浓度阻氢渗透因子

石墨烯浓度对ZrH1.8表面微弧氧化陶瓷层的影响

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无机材料学报 2019年第11期34卷 1175-1180页

作者：杜培闫淑芳陈伟东李世江马文内蒙古工业大学材料科学与工程学院呼和浩特010051 内蒙古工业大学内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室呼和浩特010051

在Na5P3O10-KOH-Na2EDTA电解液中,以石墨烯为添加剂,在恒压模式下对ZrH1.8表面进行微弧氧化处理。采用涂层划痕仪测试陶瓷层与基体的结合力,通过真空脱氢实验来评价陶瓷层的阻氢性能。电解液中添加石墨烯后,ZrH1.8表面微弧氧化陶瓷层均... 详细信息

在Na5P3O10-KOH-Na2EDTA电解液中,以石墨烯为添加剂,在恒压模式下对ZrH1.8表面进行微弧氧化处理。采用涂层划痕仪测试陶瓷层与基体的结合力,通过真空脱氢实验来评价陶瓷层的阻氢性能。电解液中添加石墨烯后,ZrH1.8表面微弧氧化陶瓷层均由内层致密层和外层疏松层构成,XRD图谱显示,所制陶瓷层主要由M-ZrO2和T-ZrO2相组成。随着石墨烯浓度的增加,陶瓷层的氢渗透降低因子(Permeation Reduction Factor, PRF)呈先增大后减小的趋势。当石墨烯浓度为0.10 g/L时,陶瓷层的厚度约为66.5μm,表面孔洞和裂纹较少,陶瓷层较致密, PRF值为13.2,阻氢性能较好。

关键词：氢化锆微弧氧化石墨烯陶瓷层阻氢性能

阶段占空比对ZrH1.8表面微弧氧化陶瓷层性能的影响

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无机材料学报 2020年第10期35卷 1112-1116页

作者：杨少辉闫淑芳李世江陈伟东杜培马文内蒙古工业大学材料科学与工程学院呼和浩特010051 内蒙古工业大学内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室呼和浩特010051

为了提高氢化锆表面微弧氧化陶瓷层的致密性及阻氢性能,采用恒压模式对氢化锆基体进行微弧氧化处理,在磷酸盐电解液体系下,研究阶段占空比分别为40%-50%-60%、50%-60%-40%和60%-50%-40%三种情况下陶瓷层的生长过程。利用扫描电子显微镜(... 详细信息

为了提高氢化锆表面微弧氧化陶瓷层的致密性及阻氢性能,采用恒压模式对氢化锆基体进行微弧氧化处理,在磷酸盐电解液体系下,研究阶段占空比分别为40%-50%-60%、50%-60%-40%和60%-50%-40%三种情况下陶瓷层的生长过程。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、膜层测厚仪分析陶瓷层的形貌、相结构及厚度;通过真空脱氢实验评价不同阶段占空比模式下获得陶瓷层的阻氢性能。研究结果表明:不同阶段占空比模式下在ZrH1.8表面可制得厚度分别为162.6、175.9、158.7μm的氧化锆陶瓷层,且所制微弧氧化陶瓷层均由M-ZrO2、T-ZrO2以及Zr0.95Ce0.05O2三种物相组成,阶段占空比对陶瓷层物相组成无显著影响;阶段占空比为40%-50%-60%条件下,氢化锆表面所制陶瓷层厚度达到162.6μm,氢渗透降低因子(Permeation Reduction Factor,PRF)达到12.5,阻氢性能较佳。

关键词：微弧氧化氢化锆占空比陶瓷层

氟硒双掺羟基磷灰石涂层体外矿化性能及抗菌性能研究

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表面技术 2024年第18期53卷 210-218页

作者：王家琪白玉李婷高元明马文内蒙古工业大学材料科学与工程学院、内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室呼和浩特010051

目的制备一种具有抗菌能力和骨骼矿化能力的HA涂层,探究在Se/P(物质的量比)为0.15时,不同掺F量对涂层抗菌能力和矿化能力的影响。方法采用共沉淀法制备F、Se共掺羟基磷灰石悬浮液(Se-F-HA),经洗涤和过滤将其固含量调整至10%,通过悬浮液... 详细信息

目的制备一种具有抗菌能力和骨骼矿化能力的HA涂层,探究在Se/P(物质的量比)为0.15时,不同掺F量对涂层抗菌能力和矿化能力的影响。方法采用共沉淀法制备F、Se共掺羟基磷灰石悬浮液(Se-F-HA),经洗涤和过滤将其固含量调整至10%,通过悬浮液等离子喷涂技术(SPS),在医用金属钛表面沉积Se-F-HA涂层,通过XRD、XPS、SEM-EDS对涂层进行表征。以体外矿化实验和抗菌实验评价涂层矿化能力和抗菌能力。结果XRD表明3种涂层均为HA相,F、Se并未引起HA相变;EDS和XPS表明F、Se成功进入HA晶格,元素并未发生明显氧化。矿化实验表明,随着掺F量的增加,涂层失重减少,形成矿化层速率加快,磷灰石密度增加。矿化5 d后Se-1.5FHA涂层增重0.013 g/cm^(2),矿化后3种涂层Ca/(Se+P)(物质的量比)值均高于1.67,表明涂层表面吸附Ca^(2+)、PO_(4)^(3-),形成Ca/P(物质的量比)大于1.67的磷灰石层。抗菌实验表明,Se-F-HA涂层对细菌增殖起到明显的抑制作用。结论F、Se可以促进HA涂层的矿化,F可以有效降低SeHA溶解度。Se-FHA涂层对金黄色葡萄球菌的增殖起到明显抑制作用,相较于HA组,Se-1.5FHA组细菌数量下降了近2个数量级,为骨缺损提供了具有良好抗菌能力和骨骼矿化能力的材料。

关键词：生物涂层氟硒双掺羟基磷灰石矿化性能矿化过程抗菌性能悬浮液等离子喷涂

K_(2)ZrF_(6)含量对ZrH_(1.8)表面微弧氧化阻氢膜层的影响

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稀有金属 2021年第1期45卷 27-33页

作者：杜培闫淑芳陈伟东李世江杨少辉内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室内蒙古呼和浩特010051

采用微弧氧化技术在ZrH_(1.8)表面制备阻氢膜层,研究在Na_(5)P_(3)O_(10)-NaOH-Na_(2)EDTA电解液体系中K_(2)ZrF_(6)含量对膜层组织结构和阻氢性能的影响。借助场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射仪(XRD)分析膜层的微观结构和物相... 详细信息

采用微弧氧化技术在ZrH_(1.8)表面制备阻氢膜层,研究在Na_(5)P_(3)O_(10)-NaOH-Na_(2)EDTA电解液体系中K_(2)ZrF_(6)含量对膜层组织结构和阻氢性能的影响。借助场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射仪(XRD)分析膜层的微观结构和物相组成。采用涂层测厚仪对膜层的厚度进行测量,通过真空脱氢实验表征膜层的阻氢性能。相比未加入K_(2)ZrF_(6)时,电解液中添加适量K_(2)ZrF_(6)有助于改善膜层的表面质量,减少膜层中微孔和裂纹等缺陷的出现。XRD分析表明,不同K_(2)ZrF_(6)浓度时ZrH_(1.8)表面微弧氧化制备的膜层均主要由m-ZrO_(2),t-ZrO_(2)和少量c-ZrO_(2)相组成。膜层厚度和氢渗透降低因子(PRF)随K_(2)ZrF_(6)浓度的增加均呈先增大后减小趋势,当K_(2)ZrF_(6)为4g·L^(-1)时,膜层的厚度最大为68.7μm,PRF最大为13.1,且膜层中大尺寸缺陷较少,添加K_(2)ZrF_(6)制备的陶瓷膜的阻氢性能均得到提高。K_(2)ZrF_(6)添加剂的加入可以使ZrH_(1.8)表面微弧氧化膜层的厚度增大,致密性增强,进而阻氢性能提高,膜层表面质量也得到改善。

关键词： ZrH_(1.8) 微弧氧化阻氢膜层氟锆酸钾

磷酸盐体系正向电压对ZrH1.8表面阻氢陶瓷层的影响

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稀有金属 2019年第8期43卷 831-837页

作者：李世江闫淑芳陈伟东杜培杨少辉马文内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室内蒙古呼和浩特010051

磷酸盐电解液体系下,以CeO2作为电解液添加剂,采用恒压模式对氢化锆(ZrH1.8)表面进行微弧氧化(MAO)处理,研究正向电压对陶瓷层厚度、相结构、形貌,结合力以及阻氢渗透性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、 X射线衍射仪(XRD)、涂层测厚仪、... 详细信息

磷酸盐电解液体系下,以CeO2作为电解液添加剂,采用恒压模式对氢化锆(ZrH1.8)表面进行微弧氧化(MAO)处理,研究正向电压对陶瓷层厚度、相结构、形貌,结合力以及阻氢渗透性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、 X射线衍射仪(XRD)、涂层测厚仪、涂层划痕仪,分别分析了陶瓷层的表面和截面形貌、相结构、陶瓷层厚度以及膜层与基体的结合力,通过真空脱氢实验评价陶瓷层的阻氢性能。结果表明:随着正向电压的增加,氢化锆表面微弧氧化陶瓷层的厚度逐渐增加,当正向电压为375 V时陶瓷层的阻氢性能较好,氢渗透降低因子PRF值可达到14.2;正向电压的改变对陶瓷层的相结构没有明显影响,膜层主要由单斜相氧化锆(m-ZrO2)、四方相氧化锆(t-ZrO2)和立方相氧化铈(c-CeO2)组成,且以单斜相氧化锆(m-ZrO2)为主。

关键词： ZrH1.8 微弧氧化正向电压氢渗透降低因子

单相双稀土改性SrZrO_3热障涂层的热物理性能

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无机材料学报 2019年第4期34卷 394-400页

作者：马伯乐马文黄威白玉贾瑞灵董红英内蒙古工业大学材料科学与工程学院呼和浩特010051 内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室呼和浩特010051 内蒙古工业大学化工学院呼和浩特010051

由于SrO和ZrO_2的蒸气压不同,造成等离子喷涂SrZrO_3涂层组分偏离原始粉末化学计量比,从而导致制备态涂层中出现第二相ZrO_2。为了获得高相稳定性的单相涂层,实验采用固相合成法合成并经过喷雾造粒制备了双稀土改性Sr过量Sr ZrO3(Sr_(1.... 详细信息

由于SrO和ZrO_2的蒸气压不同,造成等离子喷涂SrZrO_3涂层组分偏离原始粉末化学计量比,从而导致制备态涂层中出现第二相ZrO_2。为了获得高相稳定性的单相涂层,实验采用固相合成法合成并经过喷雾造粒制备了双稀土改性Sr过量Sr ZrO3(Sr_(1.1)(Zr_(0.9)Yb_(0.05)Gd_(0.05))O_(3.05))热喷涂粉末,采用大气等离子喷涂方法制备了相应的涂层,研究了单相双稀土改性SrZrO_3热障涂层的热物理性能及其热循环寿命。研究结果表明,制备态Sr_(1.1)(Zr_(0.9)Yb_(0.05)Gd_(0.05))O_(3.05)涂层中无第二相产生, 1600℃热处理360 h后Sr_(1.1)(Zr_(0.9)Yb_(0.05)Gd_(0.05))O_(3.05)保持单相SrZrO_3结构,高温相稳定性良好。Sr_(1.1)(Zr_(0.9)Yb_(0.05)Gd_(0.05))O_(3.05)涂层的烧结系数为7.27×10–6 s–1,热处理360 h后该涂层的热膨胀系数为(9.0～11.0)×10–6 K–1(200～1400℃),热导率为2.83 W/(m?K)(1000℃)。Sr_(1.1)(Zr_(0.9)Yb_(0.05)Gd_(0.05))O_(3.05)/YSZ双层涂层的火焰循环次数为1000次,失效区域主要发生在Sr_(1.1)(Zr_(0.9)Yb_(0.05)Gd_(0.05))O_(3.05)陶瓷层内。在喷涂粉末中增加SrO的含量能够弥补在大气等离子喷涂过程中Sr元素过量挥发的问题,成功制备了单相双稀土改性Sr_(1.1)(Zr_(0.9)Yb_(0.05)Gd_(0.05))O_(3.05)热障涂层。双稀土掺杂能够明显提高涂层的热膨胀系数,且单相双稀土改性Sr_(1.1)(Zr_(0.9)Yb_(0.05)Gd_(0.05))O_(3.05)涂层的抗烧结性能明显优于SrZrO_3涂层,但单相Sr_(1.1)(Zr_(0.9)Yb_(0.05)Gd_(0.05))O_(3.05)涂层热导率比含有第二相的SrZrO_3涂层高。

关键词：热障涂层 SrZrO3 热膨胀热导率