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碳纤维热氧化对其在铝碳耐火材料中结构演变与使用效果的影响

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硅酸盐学报 2024年第6期52卷 2107-2117页

作者：王玉龙王周福王玺堂刘浩马妍董云洁武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081

以白刚玉和活性氧化铝粉为主要原料、鳞片石墨与炭黑为碳源、碳化硼与单质硅粉为添加剂、短切碳纤维为增强体制备了铝碳耐火材料。利用场发射扫描电子显微镜研究了材料中碳纤维与单质硅反应后发生的结构演变。结合三点弯曲法和单轴压缩... 详细信息

以白刚玉和活性氧化铝粉为主要原料、鳞片石墨与炭黑为碳源、碳化硼与单质硅粉为添加剂、短切碳纤维为增强体制备了铝碳耐火材料。利用场发射扫描电子显微镜研究了材料中碳纤维与单质硅反应后发生的结构演变。结合三点弯曲法和单轴压缩法研究了材料不同温度下的力学性能,采用水淬冷法研究了材料的抗热震性能,采用单边切口梁法研究了材料的抗断裂性能。结果表明:热氧化可以有效对碳纤维表面进行改性,从而影响到碳纤维的结构演变与使用性能;合适的热氧化处理可使碳纤维在铝碳耐火材料中发挥显著的增强作用,加入500℃热氧化的碳纤维后,铝碳耐火材料的常温抗折强度、常温耐压强度和高温抗折强度相比于对照材料分别提高了28.2%、22.4%和87.2%(材料1 400℃热处理后)。另外,引入热氧化碳纤维也能对铝碳耐火材料的抗热震性能与抗断裂性能产生影响。

关键词：热氧化短切碳纤维铝碳耐火材料增强作用抗热震性

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AMT及其复配剂对青铜合金的缓蚀机理研究

材料导报 2024年第11期38卷 173-178页

作者：毕江元宋述鹏丁兴柯德庆周和荣武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081 武汉科技大学材料与冶金学院武汉430081

青铜文物是国之瑰宝,其组织成分主要是青铜合金,本工作以青铜合金为研究对象,对合金表面的缓蚀效率及机理进行实验探索,为青铜文物保护材料的性能研究提供实验支持。采用失重法和电化学极化测试研究了2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑(AMT)... 详细信息

青铜文物是国之瑰宝,其组织成分主要是青铜合金,本工作以青铜合金为研究对象,对合金表面的缓蚀效率及机理进行实验探索,为青铜文物保护材料的性能研究提供实验支持。采用失重法和电化学极化测试研究了2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑(AMT)复配尿素和三聚氰胺作为青铜合金缓蚀剂的缓蚀效率。失重实验结果表明,随着AMT浓度的增大,试样在三组实验腐蚀溶液中缓蚀效率均上升,其中1%AMT复配尿素组在NaCl溶液中的缓蚀效率为最大。电化学分析结果表明,随着加入电解液中AMT浓度的增加,1%AMT复配尿素组的腐蚀电位比1%AMT组上升了0.08 V,缓蚀效率为89.8%。采用SEM和XPS对试样表面含Cu的AMT缓蚀膜进行了分析,并对缓蚀机理进行探讨,结果表明,铜离子与AMT反应生成Cu(I)-AMT络合物,吸附在青铜表面起到缓蚀作用。

关键词：青铜合金缓蚀效率尿素三聚氰胺缓蚀机理

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高熵合金纳米电催化剂的合成

稀有金属 2024年第1期48卷 90-104页

作者：薛天雨黄仲谷昊辉张海军武汉科技大学材料学部省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081

相较于单金属和双金属催化剂,高熵合金(HEAs)催化剂因具有多种活性位点而表现出优异的协同效应和催化活性,当其粒径细化至纳米尺度时,纳米尺寸效应与多元活性位点赋予了高熵合金纳米颗粒(np-HEAs)催化剂较低的过电位,近年来在电化学领... 详细信息

相较于单金属和双金属催化剂,高熵合金(HEAs)催化剂因具有多种活性位点而表现出优异的协同效应和催化活性,当其粒径细化至纳米尺度时,纳米尺寸效应与多元活性位点赋予了高熵合金纳米颗粒(np-HEAs)催化剂较低的过电位,近年来在电化学领域逐渐成为研究热点。目前,np-HEAs催化剂的合成方法有脱合金法、热冲击法、低温液相共还原法、机械合金法、激光烧蚀法及溅射沉积法等。综述了近年来np-HEAs催化剂合成的研究现状,总结了提高其催化活性的策略及措施,并展望了np-HEAs催化剂的未来发展方向。

关键词：高熵合金(HEAs) 高熵合金纳米颗粒(np-HEAs) 催化剂纳米尺寸效应

基于非线性电路的双频带脉冲波选择性超表面吸收器设计

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电子学报 2024年第6期52卷 2067-2073页

作者：钱莹洁刘海宏程用志罗辉陈浮李享成武汉科技大学信息科学与工程学院湖北武汉430081 武汉科技大学耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学高温电磁材料与结构教育部重点实验室湖北武汉430081 湖北隆中实验室湖北襄阳441000

本文提出一种基于非线性电路的双频带脉冲波形选择性超表面吸波器(MetaSurface Absorber,MSA).设计的双频带MSA单元结构由放置在同一平面上两个形状相同但线宽不同且集成二极管与电阻电容并联的非线性电路的金属方环形谐振器、中间介质... 详细信息

本文提出一种基于非线性电路的双频带脉冲波形选择性超表面吸波器(MetaSurface Absorber,MSA).设计的双频带MSA单元结构由放置在同一平面上两个形状相同但线宽不同且集成二极管与电阻电容并联的非线性电路的金属方环形谐振器、中间介质层以及金属接地面构成.仿真结果表明,在-20~10 dBm功率范围内,双频带MSA随功率的增加对短脉冲波吸收率先增大再减小.当功率为-5 dBm时,设计的双频带MSA对脉冲波吸收率在3.2 GHz和4.1 GHz分别可达97%和92%,连续波吸收率只有28%和39%.另外,MSA吸收率随脉冲宽度的增大逐渐减小.进一步研究表明,该双频带MSA在功率为-5 dBm的TE模和TM模脉冲波,斜入射角为0°~60°范围内吸收率超过70%.还研究了非线性电路中电阻、电容参数对设计的MSA脉冲波和连续波吸收率的影响.本文所提出的双频带脉冲波选择性MSA显示了其在无线通信以及抗电磁干扰领域具有潜在的应用前景.

关键词：超表面非线性波形选择性双频带脉冲波连续波

普通烧结镁砂骨料中杂质相对镁碳耐火材料抗热震性和高温断裂行为的影响

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硅酸盐学报 2024年第6期52卷 2094-2106页

作者：汪超李亚伟徐小峰陈启龙王官正武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心武汉430081

镁碳砖是炼钢过程中重要的耐火材料之一。为进一步提高其抗热震性,本文利用普通烧结镁砂存在少量低熔点相特性,在镁碳材料制备过程中部分替代电熔镁砂骨料,使之在服役条件下(1 000~1 700℃)材料基体内产生局部液相,缓解材料中应力集中... 详细信息

镁碳砖是炼钢过程中重要的耐火材料之一。为进一步提高其抗热震性,本文利用普通烧结镁砂存在少量低熔点相特性,在镁碳材料制备过程中部分替代电熔镁砂骨料,使之在服役条件下(1 000~1 700℃)材料基体内产生局部液相,缓解材料中应力集中的问题。结果表明:经1 000℃热处理后镁碳材料内普通镁砂骨料保持完整;温度升至1 400℃,部分普通镁砂骨料中的杂质溶出并向周围基质中扩散,骨料瓦解呈多孔结构。此外,基质内因单质硅的引入,除形成大量的晶须状和颗粒状Mg_(2)SiO_(4)相外,还出现了Si C晶须;1 600℃热处理时,杂质溶出扩散加剧,基质中存在颗粒状Mg2SiO4相和Si C晶须。上述材料在高温下的结构变化,提高了材料的强度,甚至高温抗折强度,改善了材料的抗热震性能。高温劈裂实验表明,烧结镁砂的孔隙结构缓解了应力集中,而1 400℃条件下液相的形成促进了烧结和基质中晶须的形成,增加裂纹沿骨料–基质界面扩展的比例,最终导致材料的断裂能和抗热震因子增加。

关键词：镁碳耐火材料普通烧结镁砂显微结构演变抗热震性断裂行为

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NH_(2)-UiO-66/PyPD-COF异质结构筑及高效光催化产氢

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功能材料 2024年第1期55卷 1141-1150页

作者：吴海洋张楠琦牟迪何漩杜星王大珩方伟陈辉李薇馨赵雷武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081

有机框架化合物因分子水平结构可控、大的比表面积、高孔隙率、分散的化学活性位点以及良好稳定性等优点,在光催化解水制氢方面具有较大的应用潜力。采用溶剂热法,在共价有机框架PyPD-COF的合成过程中引入金属有机框架NH_(2)-UiO-66,原... 详细信息

有机框架化合物因分子水平结构可控、大的比表面积、高孔隙率、分散的化学活性位点以及良好稳定性等优点,在光催化解水制氢方面具有较大的应用潜力。采用溶剂热法,在共价有机框架PyPD-COF的合成过程中引入金属有机框架NH_(2)-UiO-66,原位形成NH_(2)-UiO-66/PyPD-COF异质结。通过TEM、EDS、XPS、FTIR、UV-Vis和光电流测试分析,光催化性能测试等手段对样品进行表征,构筑的NH_(2)-UiO-66/PyPD-COF异质结不仅可以保留原始MOF及COF组分的优良特性,还可在异质界面形成键连,利于促进界面间电荷迁移,降低电子-空穴复合率,提升光催化产氢效率至20.68 mmol·h^(-1)·g^(-1),分别为原始NH_(2)-UiO-66和PyPD-COF的86倍和3倍。同时,界面处的共价键键连使得复合样品具有良好的制氢稳定性,这为构筑高效光催化分解水产氢异质结光催化剂提供了一种新的策略。

关键词： NH_(2)-UiO-66 PyPD-COF 异质结原位生长光催化产氢

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利用平面σ-芳香性增强电子输运能力

化学学报 2024年第5期82卷 520-526页

作者：王治业肖博怀武汉科技大学耐火材料与冶金国家重点实验室先进材料和纳米技术研究院材料学部武汉430081

芳香性是有机化学中的重要概念,传统芳香族化合物的芳香性通常源于π电子在环上下平面产生的高度离域,而σ-芳香性则主要源于分子内σ键和轨道重叠,两者均能影响分子的电子传输能力.采用密度泛函理论结合非平衡格林函数(DFT+NEGF)方法... 详细信息

芳香性是有机化学中的重要概念,传统芳香族化合物的芳香性通常源于π电子在环上下平面产生的高度离域,而σ-芳香性则主要源于分子内σ键和轨道重叠,两者均能影响分子的电子传输能力.采用密度泛函理论结合非平衡格林函数(DFT+NEGF)方法对苯、噻吩和呋喃及其衍生物进行了芳香性和电子输运性质的系统研究.计算结果表明,苯、噻吩和呋喃分子的电子输运性质受π-芳香性和σ-芳香性影响,其中σ-芳香性和电子传输正相关,而π-芳香性和电子传输能力成负相关.含有两个芳香环的联苯二巯基(DB)、联噻吩二巯基(DT)和联呋喃二巯基(DF)分子的电子传输能力受分子平面化影响较大,DF中呋喃环表现出比DT中噻吩环更大的NICS(1)zz值.芳香性化合物具有更好的共平面趋势,通过F原子修饰DT和DF分子产生分子内F…S和F…O非共价相互作用的设计策略可以极大增加分子平面性和刚性.同时,含有分子内F…S和F…O相互作用的虚拟五元环具有平面σ-芳香性特征,有效促进电子沿F…S和F…O路径进行传输,从而提高电子传输能力.本研究有助于进一步理解分子芳香性与电子传输能力之间的内在关系,为未来设计更高效的电子器件提供策略.

关键词：芳香性电子传输平面性分子内相互作用密度泛函理论结合非平衡格林函数

EI/P25/Zr-MOFs异质结的构筑及催化产氢性能

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高等学校化学学报 2024年第3期45卷 94-102页

作者：牟迪吴海洋张楠琦安兆坤何漩张富青赵雷陈辉方伟杜星王大珩李薇馨武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081 武汉工程大学化学与环境工程学院武汉430070

UiO-66-NH_(2)(NUO)因具有优异的水稳定性被用于光催化分解水制氢,但其制氢效率仍有待提升.本文在NUO前驱体溶液中加入2-(2-芴基)-4,5-1-溴二苯基-咪唑(EI)和二氧化钛P25,采用水热法合成EI/P25/NUO异质结.与单一Zr-MOFs和二元EI/NUO相比... 详细信息

UiO-66-NH_(2)(NUO)因具有优异的水稳定性被用于光催化分解水制氢,但其制氢效率仍有待提升.本文在NUO前驱体溶液中加入2-(2-芴基)-4,5-1-溴二苯基-咪唑(EI)和二氧化钛P25,采用水热法合成EI/P25/NUO异质结.与单一Zr-MOFs和二元EI/NUO相比,EI/P25/NUO异质结可见光驱动的光催化产氢速率可达6530.60μmol·g^(-1)·h^(-1),分别为NUO和EI/NUO产氢速率的304倍和34倍.这是由于EI的引入可有效提高体系中光生载流子的浓度,电子传输层P25则可促进EI产生的光生电子向NUO间的转移,降低光生载流子的复合几率,从而进一步提升光催化分解水制氢性能.

关键词： EI/P25/NUO异质结光催化制氢电荷转移

Ce对75Cr1钢洁净度、组织与耐点蚀性能的影响

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金属学报 2024年第9期60卷 1229-1238页

作者：孟泽李光强李腾飞郑庆曾斌刘昱武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081 武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学钢铁冶金新工艺湖北省重点实验室武汉430081 涟源钢铁有限公司娄底417009

通过对不同Ce含量的75Cr1钢中夹杂物的特征分析,以及对显微组织演变的原位观察和电化学极化实验,研究了Ce处理对75Cr1钢的洁净度、组织与耐蚀性能的影响。结果表明:Ce能有效去除钢中的O、S等杂质元素,随着Ce含量的增加,75Cr1钢中典型夹... 详细信息

通过对不同Ce含量的75Cr1钢中夹杂物的特征分析,以及对显微组织演变的原位观察和电化学极化实验,研究了Ce处理对75Cr1钢的洁净度、组织与耐蚀性能的影响。结果表明:Ce能有效去除钢中的O、S等杂质元素,随着Ce含量的增加,75Cr1钢中典型夹杂物从初始的Ca-Mg-Al-O+MnS+CaS+TiN转变为Ce_(2)O_(2)S和Ce_(2)O_(2)S-CeAlO_(3)夹杂,而后转变为稀土硫化物夹杂;O、S含量降低到一定程度后,Ce与P和As等残余元素结合形成稀土磷化物和稀土砷化物夹杂;夹杂物的尺寸、数量呈现先减小后增加的趋势,形状从不规则形状转变为球状,当Ce过量时又转变为不规则形状。适量的Ce处理可以明显细化奥氏体晶粒并抑制其长大,还可以提高钢的耐蚀性能。添加质量分数为0.0195%Ce时,75Cr1钢的洁净度、组织细化和耐点蚀性能最佳。

关键词： Ce处理夹杂物特征 O含量 S含量细化晶粒耐点蚀性