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新型二维材料光催化与电催化研究进展

无机材料学报 2020年第7期35卷 735-747页

作者：李能孔周舟陈星竹杨雨菲武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

二维材料以其丰富多样的性能受到广泛关注。该类材料具有极高的比表面积,可以作为光催化剂和电催化剂,在环境领域和可再生能源领域具有较大的开发和应用前景。本文综述了三种新型二维材料的结构性能,即二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)、... 详细信息

二维材料以其丰富多样的性能受到广泛关注。该类材料具有极高的比表面积,可以作为光催化剂和电催化剂,在环境领域和可再生能源领域具有较大的开发和应用前景。本文综述了三种新型二维材料的结构性能,即二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)、类石墨相氮化碳(g-C3N4)以及黑磷(BP)在光催化或电催化领域的研究进展及改性方式;对二维材料催化性能的改性进行了总结,并展望了今后的研究方向。

关键词：新型二维材料光催化电催化过渡金属碳/氮化物类石墨相氮化碳黑磷综述

LaMeAl_(11)O_(19)/YSZ热障涂层热力学性能和热循环寿命

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无机材料学报 2022年第12期37卷 1259-1266页

作者：蔚海浪曹学强邓龙辉蒋佳宁武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

LaMeAl_(11)O_(19)陶瓷具有独特的晶体结构,优异的热力学性能,低热导率,高温相稳定性等特点,是一类非常有应用前景的热障涂层(TBC)材料。本研究通过大气等离子喷涂(APS)制备了LaMeAl_(11)O_(19)/YSZ(Me=Mg,Cu,Zn)双陶瓷层热障涂层。通... 详细信息

LaMeAl_(11)O_(19)陶瓷具有独特的晶体结构,优异的热力学性能,低热导率,高温相稳定性等特点,是一类非常有应用前景的热障涂层(TBC)材料。本研究通过大气等离子喷涂(APS)制备了LaMeAl_(11)O_(19)/YSZ(Me=Mg,Cu,Zn)双陶瓷层热障涂层。通过对涂层进行火焰热循环测试并结合扫描电子显微镜、X射线衍射仪等分析技术对涂层进行失效分析。结果表明,LaMgAl_(11)O_(19)(LMA)、LaZnAl_(11)O_(19)(LZA)和LaCuAl_(11)O_(19)(LCA)粉末在等离子喷涂过程中发生了分解,导致三种涂层中磁铅石相含量的差异,从而影响三种涂层的热循环寿命。由于LaMeAl_(11)O_(19)层与YSZ层的热膨胀系数不匹配以及非晶相重结晶产生的体积收缩,LaMeAl_(11)O_(19)层从YSZ层上剥落。YSZ层暴露在高温下,加速了烧结和TGO的生长,又促进了YSZ层剥落。低温下,LaMeAl_(11)O_(19)的热导率随着Me原子序数增加而降低;高温下,与LMA和LZA相比,LCA涂层红外发射率最高(0.88,600℃),削弱了光子传导对热导率的贡献,导致热导率降低,LCA在高温红外辐射涂层中具有潜在的应用价值。

关键词：热障涂层磁铅石型稀土六铝酸盐火焰热循环热力学性能

Ⅳ-Ⅵ族量子点在玻璃中的可控生长及其光学性能研究进展

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硅酸盐学报 2022年第4期50卷 1046-1053页

作者：韩建军张继承刘晗伊刘英睿张占蒙王静刘超阮健李路瑶武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室

由于量子限域效应，量子点掺杂玻璃在宽波长范围内可产生可调谐的吸收和光致发光，其近年来得到了广泛的研究。硫族铅系半导体具有窄带隙和较大的波尔半径，在大尺寸范围内具有强的量子限域效应，因此，由硫铅系化合物制成的量子点在光... 详细信息

由于量子限域效应，量子点掺杂玻璃在宽波长范围内可产生可调谐的吸收和光致发光，其近年来得到了广泛的研究。硫族铅系半导体具有窄带隙和较大的波尔半径，在大尺寸范围内具有强的量子限域效应，因此，由硫铅系化合物制成的量子点在光电子领域具有广泛的技术应用。量子点掺杂玻璃具有良好的化学和热稳定性，为制作全固态小型光电器件提供了可能。为了获得理想的光学性能，各国学者在调控量子点的带隙和提高量子点荧光效率方面做了大量研究。本文综述了玻璃中Pb S和Pb Se量子点光学性质调谐方法的研究进展，总结了IV-VI量子点掺杂玻璃的应用研究存在的问题和未来的研究方向。

关键词：硫铅族量子点生长机理玻璃基质光致发光

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气膜孔冷却气流量对等离子喷涂涂层堵孔率及YSZ涂层性能的影响

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中国稀土学报 2019年第6期37卷 752-762,I0004页

作者：霍攀杰邓龙辉王进双蒋佳宁周鑫曹学强武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室

在等离子喷涂制备涂层的过程中,涂层对气膜孔造成堵塞,影响冷却效果和热障涂层的寿命。通过向带气孔的高温合金基体的背部通入压缩空气,来降低涂层对气膜孔的堵塞作用。采用扫描电镜和X射线衍射对气膜孔的堵塞率和气膜孔周围YSZ涂层的... 详细信息

在等离子喷涂制备涂层的过程中,涂层对气膜孔造成堵塞,影响冷却效果和热障涂层的寿命。通过向带气孔的高温合金基体的背部通入压缩空气,来降低涂层对气膜孔的堵塞作用。采用扫描电镜和X射线衍射对气膜孔的堵塞率和气膜孔周围YSZ涂层的相组成进行了分析,同时研究了气膜孔冷却气流量对涂层热循环寿命的影响。结果表明:随着气膜孔冷却气流量的增加,气膜孔堵塞率明显降低,涂层孔隙率、t′相以及热循环寿命逐渐增加。然而,当气膜孔冷却气流量过大时(≥8.0m3·h^-1),涂层的热震寿命降低。气膜孔冷却气流量为6.5 m3·h^-1,可制备出t′相含量高、孔隙率较大、堵孔率较低和热循环寿命长的涂层。

关键词：热障涂层气膜冷却堵孔率相组成热震稀土

Gd2O3对O’-Sialon/Si3N4复相陶瓷结构与性能的影响

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硅酸盐学报 2019年第6期47卷 803-809页

作者：徐晓虹米凯峰吴建锋周炀金昊朱光意武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室

以α-Si3N4粉和黑刚玉为原料、Gd2O3为烧结助剂,采用无压烧结工艺制备了O’-Sialon/Si3N4复相陶瓷材料,研究了Gd2O3添加量和烧结温度对样品性能、相组成和显微结构的影响,探讨了Gd2O3对复相陶瓷的作用机理。结果表明:复相陶瓷主晶相为α... 详细信息

以α-Si3N4粉和黑刚玉为原料、Gd2O3为烧结助剂,采用无压烧结工艺制备了O’-Sialon/Si3N4复相陶瓷材料,研究了Gd2O3添加量和烧结温度对样品性能、相组成和显微结构的影响,探讨了Gd2O3对复相陶瓷的作用机理。结果表明:复相陶瓷主晶相为α-Si3N4、β-Si3N4和O’-Sialon,添加Gd2O3一方面可在高温烧结过程中形成液相,促进α-Si3N4的"溶解–析出"过程,有利于α-Si3N4向β-Si3N4的晶型转变以及β-Si3N4晶粒的生长;另一方面可促进α-Si3N4与Al2O3和Si O2的固溶反应,生成O’-Sialon相,使样品中O’-Sialon含量增加。当Gd2O3添加量为6%(质量分数)时,经1 600℃烧结的样品SN-G6性能最佳:气孔率为23.29%;体积密度为2.31 g·cm^–3;抗折强度达到105.57 MPa。

关键词：氮化硅黑刚玉氧化钆塞隆/氮化硅复相陶瓷显微结构

磺化木质素对蒙脱土吸附聚羧酸减水剂的抑制作用及机理

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硅酸盐学报 2018年第2期46卷 212-217页

作者：陈友治张迈董瑀武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室

通过木质素与亚硫酸钠的化合反应得到磺化木质素。将其与聚羧酸减水剂（PC）双掺入含蒙脱土的水泥净浆中,观察净浆流动度的变化。采用X射线衍射仪,总有机碳测定仪和zeta电位仪等研究磺化木质素抑制蒙脱土吸附聚羧酸减水剂的作用机理。... 详细信息

通过木质素与亚硫酸钠的化合反应得到磺化木质素。将其与聚羧酸减水剂（PC）双掺入含蒙脱土的水泥净浆中,观察净浆流动度的变化。采用X射线衍射仪,总有机碳测定仪和zeta电位仪等研究磺化木质素抑制蒙脱土吸附聚羧酸减水剂的作用机理。结果表明：磺化木质素可有效降低蒙脱土对水泥浆体流动性能的危害。磺化木质素分子链包裹水泥体系中的蒙脱土颗粒,将其铝硅层间距由1.42 nm压缩至1.23 nm,导致聚氧化乙烯侧链没有足够的空间嵌入,从而抑制了蒙脱土对PC的吸附,提高了聚羧酸减水剂对黏土的耐抗性。

关键词：磺化木质素蒙脱土流动度铝硅层减水剂

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利用石墨尾矿研制陶瓷仿古砖

硅酸盐学报 2019年第12期47卷 1760-1767页

作者：吴建锋金昊徐晓虹张乾坤周士翔朱光意武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室

分析了石墨尾矿的化学组成、矿物组成及显微结构,然后以石墨尾矿、高岭土、页岩、钾长石、钠长石等为原料,设计并制备了陶瓷仿古砖,研究了石墨尾矿添加量对仿古砖相组成、显微结构及性能的影响。结果表明:石墨尾矿的添加量可达70%(质量... 详细信息

分析了石墨尾矿的化学组成、矿物组成及显微结构,然后以石墨尾矿、高岭土、页岩、钾长石、钠长石等为原料,设计并制备了陶瓷仿古砖,研究了石墨尾矿添加量对仿古砖相组成、显微结构及性能的影响。结果表明:石墨尾矿的添加量可达70%(质量分数),经1 100℃烧成的样品综合性能最优,抗折强度达90.47 MPa、吸水率为0.18%、气孔率0.44%、体积密度2.47 g/cm^3、烧成收缩6.69%,样品的相组成为钙长石、石英、透辉石和赤铁矿,以石墨尾矿为主要原料可制备满足《陶瓷砖》GB/T 4100-2015的陶瓷仿古砖。

关键词：石墨尾矿陶瓷仿古砖相组成微观结构

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氟化物熔盐核废物草酸脱氟研究

原子能科学技术 2023年第3期57卷 478-484页

作者：董要港贾子强徐凯武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室湖北武汉430070

熔盐堆运行及乏燃料后处理过程中产生的氟化物熔盐核废物,由于氟元素在玻璃体中较低的溶解度和对玻璃网络的破坏性,导致其固化处理一直是放射性废物管理领域的难题之一。为有效解决氟化物熔盐核废物固化处理的难题,本文利用H_(2)C_(2)O_... 详细信息

熔盐堆运行及乏燃料后处理过程中产生的氟化物熔盐核废物,由于氟元素在玻璃体中较低的溶解度和对玻璃网络的破坏性,导致其固化处理一直是放射性废物管理领域的难题之一。为有效解决氟化物熔盐核废物固化处理的难题,本文利用H_(2)C_(2)O_(4)作为脱氟剂,开展了H_(2)C_(2)O_(4)对模拟氟化物熔盐废物的脱氟实验研究。利用综合热分析、物相分析及化学成分分析手段,确定了H_(2)C_(2)O_(4)与氟化物熔盐在热处理过程中的脱氟反应,通过研究热处理温度与H_(2)C_(2)O_(4)掺入量对脱氟率的影响,确定了最优脱氟工艺参数。结果表明,H_(2)C_(2)O_(4)与F的摩尔比为2、热处理温度为300℃时,脱氟率可达93%。脱氟过程中H_(2)C_(2)O_(4)与氟化物生成HF气体,其中的金属阳离子形成草酸盐,并在500℃转化为碳酸盐。对脱氟后废物进行硼硅酸盐玻璃固化处理,废物负载量(质量分数)为25%时,玻璃固化体化学稳定性优异。

关键词：熔盐堆核废物氟化物脱氟

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高比表面积等级孔γ-Al2O3的金属醇酯一步水解法制备及性能

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高等学校化学学报 2020年第6期41卷 1208-1217页

作者：刘思明汪建南余申刘湛王朝李小云陈丽华苏宝连武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

采用金属醇酯一步水解法,在不同含水有机溶剂反应介质中在常温条件下制备了具有特殊形貌及等级孔道结构的超高比表面积γ-Al2O3材料.X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征结果证明,通过调节反... 详细信息

采用金属醇酯一步水解法,在不同含水有机溶剂反应介质中在常温条件下制备了具有特殊形貌及等级孔道结构的超高比表面积γ-Al2O3材料.X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征结果证明,通过调节反应介质中水含量和溶剂类型可以精确控制仲丁醇铝的水解缩合反应过程和副产物醇分子的扩散行为,进而优化产物的孔道结构.研究结果表明,在水/乙腈体系下制备的γ-Al2O3材料整体呈现出由大孔直孔道和三维介孔孔道构成的等级孔道结构,且随着水含量的增加,大孔孔壁依次出现光滑状、片状和褶皱状的特定形貌;在饱和水的丁醇溶液体系下制备的材料则展现出由厚度约为10 nm的片状γ-Al2O3堆积而成的三维介孔结构,比表面积高达517 m^2/g.选取水含量为3 mL的水/乙腈体系下的大孔-介孔γ-Al2O3材料作为载体制备负载型Pt基催化剂.负载后载体等级孔结构基本保持完好,金属Pt纳米颗粒均匀分散在载体上,该催化剂在渣油脱金属催化反应中的脱金属性能比商用薄水铝石为载体制备Pt基催化剂更加优异.脱Ni率和脱V率分别提高11.62%和10.83%.

关键词：金属醇酯一步水解等级孔结构催化剂渣油加氢脱金属