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悬浮液等离子喷涂制备Y_(2)O_(3)涂层及耐等离子刻蚀性

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无机材料学报 2024年第8期39卷 929-936页

作者：马文申喆刘琪高元明白玉李荣星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 内蒙古自治区稀土新材料及功能涂层工程研究中心呼和浩特010051

随着高端芯片竞争的白热化,Y_(2)O_(3)涂层作为等离子体刻蚀工艺腔的重要组成部分,对其研究逐渐成为科研热点。利用悬浮液等离子喷涂(Suspension Plasma Spraying,SPS)在铝合金表面制备Y_(2)O_(3)涂层,研究了不同工艺参数对涂层的物相... 详细信息

随着高端芯片竞争的白热化,Y_(2)O_(3)涂层作为等离子体刻蚀工艺腔的重要组成部分,对其研究逐渐成为科研热点。利用悬浮液等离子喷涂(Suspension Plasma Spraying,SPS)在铝合金表面制备Y_(2)O_(3)涂层,研究了不同工艺参数对涂层的物相组成、力学性能、显微形貌和介电强度等的影响;在CF4/Ar/O_(2)氟等离子体环境中对Y_(2)O_(3)涂层分别刻蚀30、60、120 min后,分析了Y2O3涂层微观孔隙率对刻蚀速率的影响。最优工艺1(喷涂距离80 mm、送液速率35 mL/min、雾化气流速15 L/min、横向移枪速率700 mm/s、纵向移动步进1 mm/step)制备的Y2O3涂层的显微硬度为(3.78±0.36)GPa,孔隙率为(2.35±0.24)%,结合强度为(36.0±3.6)MPa,介电强度为(29.74±2.01)kV/mm。在CF4/Ar/O_(2)组成的混合等离子气体中,Y_(2)O_(3)涂层发生物理和化学反应,Ar+对涂层强烈冲击、轰击诱导,使表面化学键断裂;CF_(2)^(*)和F^(*)使Y_(2)O_(3)不断被刻蚀,生成的YF3附着在涂层表面;同时Ar+不断对涂层表面进行物理冲击,去除YF3层,少量残余在涂层表面的YF3被氧化形成了YOF,最终导致涂层刻蚀率低至(11.48±5.21)nm/min。高致密性、低孔隙率、高均匀性的Y_(2)O_(3)涂层可以有效提高零件的耐等离子刻蚀性能,对半导体工业具有重要意义。

关键词：悬浮液等离子喷涂 Y_(2)O_(3)涂层孔隙率耐等离子刻蚀性

含膦多孔有机聚合物负载氧化镁的制备及其CO_(2)吸附性能

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洁净煤技术 2024年第4期30卷 146-156页

作者：田甜张学奇王玉清于戈文丁健赫文秀内蒙古科技大学化学与化工学院碳捕集与高效利用实验室内蒙古自治区包头014010 内蒙古科技大学内蒙古自治区煤化工与煤炭综合利用重点实验室内蒙古自治区包头014010

MgO吸附剂因其成本低廉、来源广泛、再生能耗低等优势在CO_(2)吸附领域应用广泛,但比表面积低限制了其吸附性能。以高表面积、多级孔结构的含膦多孔有机聚合物POL-PPH_(3)为载体,采用浸渍煅烧法和超声煅烧法制备得到POL-PPH_(3)负载的Mg... 详细信息

MgO吸附剂因其成本低廉、来源广泛、再生能耗低等优势在CO_(2)吸附领域应用广泛,但比表面积低限制了其吸附性能。以高表面积、多级孔结构的含膦多孔有机聚合物POL-PPH_(3)为载体,采用浸渍煅烧法和超声煅烧法制备得到POL-PPH_(3)负载的MgO吸附剂(MgO/POL-PPH_(3)),用于CO_(2)捕集。探究制备方法、煅烧温度、煅烧时间等制备条件对MgO/POL-PPH_(3)吸附剂上CO_(2)吸附性能的影响。研究发现,浸渍煅烧法优于超声煅烧法,且随着煅烧温度和煅烧时间增加,MgO/POL-PPH_(3)样品上CO_(2)吸附容量逐渐降低。采用浸渍煅烧法,煅烧温度300℃,煅烧时间1 h时,MgO/POL-PPH_(3)-300-1吸附剂上获得最优CO_(2)吸附量,达0.55 mmol/g。在组成为12%CO_(2),其余为氮气的模拟烟道气中,MgO/POL-PPH_(3)-300-1吸附剂上CO_(2)吸附容量达0.02 mmol/g,200℃吸附60 min,370℃脱附15 min条件下,该吸附剂稳定循环使用5次后,CO_(2)吸附容量仍保持不变。结合N 2物理吸附、热重、FT-IR、XRD、SEM-EDX等表征手段,阐明MgO/POL-PPH_(3)吸附剂上吸附CO_(2)的构效关系。动力学模型分析表明采用浸渍煅烧法不同煅烧温度下获得的3种吸附剂上CO_(2)吸附以物理吸附为主,而不同煅烧时间下获得的3种吸附剂包括MgO/POL-PPH_(3)-300-1吸附剂上CO_(2)吸附行为以化学吸附为主。高比表面积及多级孔道结构有利于暴露更多的活性位点及CO_(2)传输与扩散,进而增大MgO/POL-PPH_(3)吸附剂的CO_(2)吸附容量。MgO在载体上高度分散也有利于增强与CO_(2)的接触,以加快CO_(2)吸附速率。

关键词：含膦多孔有机聚合物 MgO吸附剂 CO_(2)捕集 CO_(2)吸附动力学

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超晶格La-Mg/Y-Ni复合储氢合金晶体结构及性能研究进展

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1204-1214页

作者：张晓杰田晓张颖韩家乐杨艳春塔娜内蒙古师范大学物理与电子信息学院呼和浩特010022 内蒙古师范大学稀土功能新能源储能材料内蒙古自治区工程研究中心呼和浩特010022 内蒙古师范大学功能材料物理与化学自治区重点实验室呼和浩特010022

超晶格La-Mg/Y-Ni复合储氢合金具有放电容量大、能量密度高和成本低等优点,是一种重要的氢能存储和转换材料,目前主要用做镍氢电池负极材料和直接硼氢化物燃料电池阳极催化剂。La-Mg-Ni复合合金最初是在La-Ni基储氢合金的基础上,通过用... 详细信息

超晶格La-Mg/Y-Ni复合储氢合金具有放电容量大、能量密度高和成本低等优点,是一种重要的氢能存储和转换材料,目前主要用做镍氢电池负极材料和直接硼氢化物燃料电池阳极催化剂。La-Mg-Ni复合合金最初是在La-Ni基储氢合金的基础上,通过用部分Mg替代La而发展起来的。由于La-Mg-Ni复合合金中金属Mg熔点、沸点低,易挥发,导致采用常规熔炼法很难制备;同时合金中的Mg在碱性电解液中容易腐蚀、氧化,导致合金的循环稳定性差。为克服La-Mg-Ni复合合金制备困难和循环稳定性差等问题,研究者又在La-Ni基储氢合金的基础上,通过用部分Y替代La开发出了La-Y-Ni合金。La-Mg-Ni和La-Y-Ni复合合金具有非常相似的超晶格结构,均能表现出很好的储氢性能,均属于同一类新型超晶格结构储氢合金。本文对La-Mg/Y-Ni储氢合金近20多年的研究成果进行了梳理。本文首先介绍超晶格La-Mg-Ni和La-Y-Ni复合合金的相结构组成及相结构的演变规律,同时分析了Mg元素和Y元素部分替代La元素分别对La-Mg/Y-Ni合金结构和性能的影响,然后讨论了La-Mg/Y-Ni复合合金中的相结构对合金性能的影响。最后,指出了超晶格La-Mg/Y-Ni复合储氢合金未来所面临的挑战和发展方向。

关键词：储氢材料 La-Mg-Ni复合储氢合金 La-Y-Ni复合储氢合金相结构电化学性能

MnFe_(1-x)Ti_(x)P_(0.77)Ge_(0.23)化合物的结构与磁性

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功能材料 2024年第4期55卷 4135-4141,4178页

作者：王欣宁迪立新伊博乐欧志强哈斯朝鲁李英杰特古斯内蒙古师范大学物理与电子信息学院呼和浩特010022 内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室呼和浩特010022

利用高能球磨法和粉末烧结法制备了MnFe_(1-x)Ti_(x)P_(0.77)Ge_(0.23)(x=0.03,0.04,0.06,0.08,0.09)系列化合物。室温X射线衍射结果表明化合物均呈现Fe_(2)P型六角结构,随着Ti含量的增加,晶格常数a、b减小,晶格常数c增大,晶胞体积有所... 详细信息

利用高能球磨法和粉末烧结法制备了MnFe_(1-x)Ti_(x)P_(0.77)Ge_(0.23)(x=0.03,0.04,0.06,0.08,0.09)系列化合物。室温X射线衍射结果表明化合物均呈现Fe_(2)P型六角结构,随着Ti含量的增加,晶格常数a、b减小,晶格常数c增大,晶胞体积有所增大。变温X射线衍射实验结果表明,MnFe_(0.94)Ti_(0.06)P_(0.77)Ge_(0.23)化合物在305~350 K温度区间内发生铁磁到顺磁的相转变,存在磁弹耦合现象。MnFe_(1-x)Ti_(x)P_(0.77)Ge_(0.23)(x=0.03,0.04,0.06,0.08,0.09)化合物的磁性测量结果表明随着Ti含量增加化合物的居里温度降低,热滞变大,最大等温磁熵变减小。

关键词：磁制冷 X射线衍射变温X射线衍射磁弹耦合居里温度

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塑晶材料及其压卡效应研究发展与展望

材料导报 2024年第5期38卷 272-279页

作者：范晓燕赵雪婷欧志强内蒙古师范大学物理与电子信息学院呼和浩特010022 中国科学院金属研究所沈阳110016 内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室呼和浩特010022

随着世界经济的快速发展,以及全球变暖导致的气候问题日益加重,制冷技术对现代社会的影响越来越深入。全氯氟烃(CFCs)和含氢氯氟烃(HCFCs)类氟利昂制冷剂在常规的气体压缩制冷技术中一直占据主要地位,但这一类制冷剂的使用会加剧全球的... 详细信息

随着世界经济的快速发展,以及全球变暖导致的气候问题日益加重,制冷技术对现代社会的影响越来越深入。全氯氟烃(CFCs)和含氢氯氟烃(HCFCs)类氟利昂制冷剂在常规的气体压缩制冷技术中一直占据主要地位,但这一类制冷剂的使用会加剧全球的温室效应。为了实现全球碳中和,寻求高效环保的制冷方案成为科学家们的重点研究方向,而基于外场诱导的固态相变技术就提供了一种很有前景的方案,其中压卡效应备受关注。近年来,科学家们相继在一系列被称为塑晶的材料中发现了庞压卡效应,其熵变比传统的固态相变制冷材料高一个数量级。在此之后,科研界对塑晶材料压卡效应的研究逐渐增多,并不断探寻出新的具有优异性能的塑晶材料作为压卡制冷技术的工质。这极大地促进了压卡制冷技术的发展,为未来实现绿色环保的高效制冷技术提供了更多可能性。本文将简单解释塑晶压卡效应的物理机制,对C_(5)H_(12)O_(2)(NPG)、(NH_(2))C(CH_(2)OH)_(3)(TRIS)以及碳硼烷等几种典型的塑晶材料在压卡效应上的综合表现进行陈述和对比,并对塑晶压卡效应在新型固态制冷技术中的应用进行展望。

关键词：固态相变庞压卡效应压卡效应制冷技术塑晶材料

电催化硝酸根还原合成氨:关于铁/铜基催化剂的研究展望

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第3期58卷 25-36页

作者：陈丽丽郝彦衡褚健意刘松白凤华罗文豪内蒙古大学化学化工学院内蒙古自治区稀土材料化学与物理重点实验室内蒙古呼和浩特010021 东北林业大学化学化工与资源利用学院黑龙江哈尔滨150040

氨(NH_(3))是现代工业的重要化工原料之一,因其具有较高的能量密度、便于运输和储存的特点而被认为是一种非常有前景的储氢材料和可再生能源载体.电催化硝酸根还原(NO_(3)RR)是一种理想的绿色合成氨策略,同时可应用于废水中硝酸根(NO_(3... 详细信息

氨(NH_(3))是现代工业的重要化工原料之一,因其具有较高的能量密度、便于运输和储存的特点而被认为是一种非常有前景的储氢材料和可再生能源载体.电催化硝酸根还原(NO_(3)RR)是一种理想的绿色合成氨策略,同时可应用于废水中硝酸根(NO_(3)−)污染的去除.然而,NO_(3)RR涉及多个电子和质子转移过程,且存在析氢反应(HER)等竞争反应,导致NO_(3)RR的法拉第效率(FE)和选择性较低.近年来,精准构筑NO_(3)RR电催化剂,实现高效合成氨逐步成为电催化领域的研究热点.其中,铁/铜基催化剂因其优异的催化性能和经济可行性而备受关注.因此,对近年来具有代表性的铁/铜基催化剂的研究进展进行总结是非常必要的.本文首先简述了电化学NO_(3)RR合成氨可能发生的反应路径,主要围绕铁/铜基电催化剂在NO_(3)RR中可能涉及的反应历程和相应的中间体.在此基础上,针对不同的反应机理系统归纳了三种催化剂设计策略,包括单原子催化剂策略、双金属催化剂策略以及仿生催化剂策略等.随后,重点评析和讨论了原位实时表征技术,如原位电化学质谱、原位X射线吸收光谱和原位红外/拉曼等,在电催化NO_(3)RR合成氨研究领域中的代表性应用案例,并阐明了原位表征技术的发展和联用对于揭示NO_(3)RR本征活性位和动态机理的关键作用.最后,系统总结了当前NO_(3)RR所面临的核心挑战并对其未来的研究机遇和发展方向进行了展望,包括高效催化剂的关键描述符和设计策略,探究固-液界面的前沿原位表征技术开发,以及将NO_(3)RR与绿色反应(如二氧化碳转化和生物质转化等)高效耦联制备高值化学品.综上所述,尽管电催化NO_(3)RR合成氨目前仍面临诸多挑战,随着实验方案、科学理论和原位表征技术的不断发展,未来将会出现更多高效且稳定的NO_(3)RR催化剂.本文旨在为高效电催化剂的理性开发,深入理解其动态反应机理与催化剂构效关系提供参考.

关键词：电催化硝酸根还原合成氨铁/铜基催化剂原位表征

阿拉善戈壁区人工梭梭林保存率及生长状况研究

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干旱区资源与环境 2024年第6期38卷 159-165页

作者：高利颖王海兵廖承贤杨皓钦郜搏文刘军内蒙古农业大学沙漠治理学院呼和浩特010019 内蒙古自治区风沙物理与防沙治沙工程重点实验室呼和浩特010019 荒漠生态系统保护与修复国家林业和草原局重点实验室呼和浩特010019)

戈壁人工梭梭林保存率及其生长状态一直是一个备受关注的问题,文中基于戈壁区野外调查和室内试验,分析了阿拉善左旗、右旗、额济纳旗沙砾质地不同树龄人工梭梭林的保存率及生长状态。结果表明:1)沙砾质戈壁人工梭梭林在左旗、右旗、额... 详细信息

戈壁人工梭梭林保存率及其生长状态一直是一个备受关注的问题,文中基于戈壁区野外调查和室内试验,分析了阿拉善左旗、右旗、额济纳旗沙砾质地不同树龄人工梭梭林的保存率及生长状态。结果表明:1)沙砾质戈壁人工梭梭林在左旗、右旗、额济纳旗平均保存率分别为76%,74%,38%。2)戈壁栽植梭梭在造林初期破坏砾石层,加速地表沙化,随着林龄增加,风沙对梭梭林地表干扰程度小,林下表层土壤组分相对稳定。3)戈壁区梭梭林造林成本高,左旗、右旗、额济纳旗3年平均造林成本分别为11169.41元/hm^(2)、11641元/hm^(2)、9832.29元/hm^(2)。4)沙砾质地戈壁人工梭梭林与盐湖、沙地人工梭梭林相比生长表现差,同为2、3年林龄盐湖与沙地人工梭梭林株高-冠幅-基径特征与戈壁人工梭梭林相比,株高分别是戈壁人工梭梭林的1.9倍、2倍,基径是戈壁人工梭梭林的2.6倍、1.5倍;研究区内人工梭梭林生长表现差、保存率低、造成地表扰动、造林成本高、因此不建议在极端干旱地势平坦的沙砾质戈壁进行大面积造林。

关键词：阿拉善戈壁人工梭梭林保存率生长状态造林成本

悬浮液等离子喷涂制备YO涂层及耐等离子刻蚀性

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无机材料学报 2024年 929-936页

作者：马文申喆刘琪高元明白玉李荣星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自治区稀土新材料及功能涂层工程研究中心

随着高端芯片竞争的白热化,Y2O3涂层作为等离子体刻蚀工艺腔的重要组成部分,对其研究逐渐成为科研热点。利用悬浮液等离子喷涂（Suspension Plasma Spraying, SPS）在铝合金表面制备Y2O3涂层,研究了不同工艺参数对涂层的物相组成、力学... 详细信息

随着高端芯片竞争的白热化,Y2O3涂层作为等离子体刻蚀工艺腔的重要组成部分,对其研究逐渐成为科研热点。利用悬浮液等离子喷涂（Suspension Plasma Spraying, SPS）在铝合金表面制备Y2O3涂层,研究了不同工艺参数对涂层的物相组成、力学性能、显微形貌和介电强度等的影响;在CF4/Ar/O2氟等离子体环境中对Y2O3涂层分别刻蚀30、60、120min后,分析了Y2O3涂层微观孔隙率对刻蚀速率的影响。最优工艺1（喷涂距离80mm、送液速率35 mL/min、雾化气流速15 L/min、横向移枪速率700 mm/s、纵向移动步进1 mm/step）制备的Y2O3涂层的显微硬度为（3.78±0.36） GPa,孔隙率为（2.35±0.24）%,结合强度为（36.0±3.6） MPa,介电强度为（29.74±2.01） kV/mm。在CF4/Ar/O2组成的混合等离子气体中, Y2O3涂层发生物理和化学反应, Ar+对涂层强烈冲击、轰击诱导,使表面化学键断裂; CF2*和F*使Y2O3不断被刻蚀,生成的YF3附着在涂层表面;同时Ar+不断对涂层表面进行物理冲击,去除YF3层,少量残余在涂层表面的YF3被氧化形成了YOF,最终导致涂层刻蚀率低至（11.48±5.21） nm/min。高致密性、低孔隙率、高均匀性的Y2O3涂层可以有效提高零件的耐等离子刻蚀性能,对半导体工业具有重要意义。

关键词：悬浮液等离子喷涂 Y O 涂层孔隙率耐等离子刻蚀性

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冻融循环前后古建筑青砖的冲击损伤研究

工程科学与技术 2024年

作者：郝贠洪高炯宣姣羽吴日根内蒙古工业大学内蒙古自治区建筑检测鉴定与安全评估工程技术研究中心内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室

针对内蒙古地区古建筑长期遭受冻融循环和风沙颗粒冲击损伤的问题，以内蒙古隆盛庄古建筑青砖砌体为研究对象，利用模拟自然环境下工程材料耐久性损伤试验系统和自动球压冲击仪，对冻融循环前后古建筑青砖的冲击损伤行为进行研究，利用... 详细信息

针对内蒙古地区古建筑长期遭受冻融循环和风沙颗粒冲击损伤的问题，以内蒙古隆盛庄古建筑青砖砌体为研究对象，利用模拟自然环境下工程材料耐久性损伤试验系统和自动球压冲击仪，对冻融循环前后古建筑青砖的冲击损伤行为进行研究，利用数字图像相关技术（DIC）分析青砖压痕区应变场分布规律；通过计算动态硬度和恢复性系数来分析青砖的弹塑性特征；并应用超景深3维显微镜和扫描电子显微镜研究其冲击损伤形貌及损伤机理。结果表明：随冲击高度的增加，青砖的冲击荷载峰值和二次冲击荷载峰值呈先平缓后快速增长的趋势，而冻融循环会导致青砖受冲击时的荷载峰值增大，二次冲击荷载峰值减小；青砖损伤区应变以冲击中心为原点向四周呈环形扩散分布，冻融循环使得青砖压痕中心区域的径向应变明显增大，同时压痕损伤面积不断扩大；动态硬度和恢复性系数随冲击高度的增加呈递减趋势，冻融循环导致青砖抵抗塑性变形能力降低，动态硬度和恢复性系数逐渐减小；冲击荷载作用下青砖表面会形成球冠状小坑，冻融循环后青砖内部结构变得疏松软脆，导致表面损伤区压痕形貌参数不断增大。

关键词：古建筑青砖冲击荷载冻融循环 DIC 应变云图损伤机理