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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

冷轧压下率对高强无取向电工钢变形组织和磁性能的影响

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材料工程 2024年第3期52卷 158-165页

作者：吴硕贾涓宋新莉程朝阳吴隽刘静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

借助场发射扫描电镜(SEM+EBSD)、快速升温管式炉和交流磁性能测量仪研究高强无取向电工钢冷轧变形组织和磁性能随冷轧压下率的变化规律。结果表明:冷轧高强无取向电工钢中形成含有大量亚结构的粗糙条带和变形量较小的光滑条带。粗糙条... 详细信息

借助场发射扫描电镜(SEM+EBSD)、快速升温管式炉和交流磁性能测量仪研究高强无取向电工钢冷轧变形组织和磁性能随冷轧压下率的变化规律。结果表明:冷轧高强无取向电工钢中形成含有大量亚结构的粗糙条带和变形量较小的光滑条带。粗糙条带具有γ取向,主要为{111}〈110〉,光滑条带具有{112}〈110〉和{001}〈110〉取向。粗糙条带中存在大量宽度约为2~3μm的剪切带,与轧向呈20°~35°夹角,且随压下率增大,数量逐渐增多。剪切带与基体间具有一定取向差,随压下率增大,剪切带逐渐从{111}〈110〉取向转向{223}〈110〉取向,与基体间取向差逐渐增大。退火后Goss和{111}面织构增多,{001}面织构减少;轧向磁感应强度增大,横向磁感应强度减小,各向异性显著,铁损下降。

关键词：高强无取向电工钢冷轧压下率剪切带织构磁性能

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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

轻烧温度及球磨工艺对盐湖Mg(OH)_(2)制备镁砂烧结行为影响

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硅酸盐学报 2024年第9期52卷 3003-3011页

作者：徐义彪李亚伟鄢文周芬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 武汉钢铁集团耐火材料有限责任公司武汉430082

以盐湖氢氧化镁为原料,经650、750、850℃和950℃保温1 h轻烧,随后将轻烧MgO团聚体球磨(0.5、1.0、3.0、5.0、12.0、24.0 h)破碎,压制成型后于1600℃保温3 h制备了烧结镁砂,探讨了轻烧温度及球磨时间对镁砂显微结构及烧结性能的影响。... 详细信息

以盐湖氢氧化镁为原料,经650、750、850℃和950℃保温1 h轻烧,随后将轻烧MgO团聚体球磨(0.5、1.0、3.0、5.0、12.0、24.0 h)破碎,压制成型后于1600℃保温3 h制备了烧结镁砂,探讨了轻烧温度及球磨时间对镁砂显微结构及烧结性能的影响。结果表明:随轻烧温度由650℃升高到850℃,轻烧MgO团聚体内微晶平均尺寸由138 nm增加至180 nm,尽管微晶活性降低,但残余氢氧化镁减少,镁砂致密性呈增大趋势。轻烧温度升高至950℃,MgO微晶平均尺寸迅速增加至320 nm,活性大幅降低,镁砂晶粒尺寸及致密性显著降低。球磨工艺可以有效破坏轻烧MgO团聚体,其平均尺寸球磨0.5 h后由55.90μm迅速降至2.69μm,并随研磨时间增加至12 h逐渐降至1.72μm,但进一步增加球磨时间团聚体尺寸基本不变。MgO团聚体的破坏减少了生坯中大气孔,提高了晶粒接触程度及传质速率,促进了晶粒长大及样品致密化。850℃制备的轻烧MgO球磨12 h压制的生坯,经1600℃保温3 h烧结,可制备平均晶粒30.4μm,体积密度达3.42 g/cm3的致密镁砂。

关键词：盐湖氢氧化镁烧结镁砂轻烧温度晶粒尺寸致密化

乙炔选择性加氢:从热催化到电、光和光热催化

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化学进展 2024年第8期36卷 1237-1253页

作者：庞百胜邢盈盈高瑞鸿方要华张海军黄亮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

乙烯是现代石化工业中最重要的原料之一。通过石油烃类蒸气裂解制备乙烯的同时会生成体积分数约为0.3%~3%的乙炔。这些微量乙炔会使乙烯聚合反应的催化剂中毒。乙炔选择性催化加氢被认为是脱除乙炔杂质的最有效方法之一。本文综述了乙... 详细信息

乙烯是现代石化工业中最重要的原料之一。通过石油烃类蒸气裂解制备乙烯的同时会生成体积分数约为0.3%~3%的乙炔。这些微量乙炔会使乙烯聚合反应的催化剂中毒。乙炔选择性催化加氢被认为是脱除乙炔杂质的最有效方法之一。本文综述了乙炔选择性加氢的研究进展,介绍了乙炔加氢的反应机理,归纳总结了催化剂活性组分、助剂以及载体等对乙炔选择性加氢性能的影响。从电催化、光催化和光热催化的角度论述了如何进一步提高乙炔选择性加氢性能的发展趋势。最后对乙炔选择性加氢的后续研究提出一些建议。

关键词：乙炔选择性加氢催化剂热催化电催化光催化光热催化

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

钠离子电池层状氧化物正极材料的耐高电压性能

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化学进展 2024年第7期36卷 987-997页

作者：丁丽香李旭柯刘雪枫刘镒民雷文张海军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

钠离子电池具有资源和成本的优势而在大规模储能和低速电动车领域展现出极大的应用前景。其中,层状氧化物正极材料由于其理论容量高且易于合成等受到了广泛研究。然而,层状氧化物正极材料在循环过程中,尤其是高电压情况下容易出现结构... 详细信息

钠离子电池具有资源和成本的优势而在大规模储能和低速电动车领域展现出极大的应用前景。其中,层状氧化物正极材料由于其理论容量高且易于合成等受到了广泛研究。然而,层状氧化物正极材料在循环过程中,尤其是高电压情况下容易出现结构不稳定和表面退化等现象,造成电池性能衰退,阻碍了其商业应用。基于此,本文综述了层状氧化物正极材料在高电压下的结构转变、表面退化以及氧损失等机制,分析和探讨了提高层状氧化物正极材料耐高电压性能的策略,以期为具有耐高电压性能的钠离子电池层状氧化物正极材料的设计开发提供参考;最后总结了钠离子电池层状氧化物正极材料在改性方面存在的不足及未来的研究方向。

关键词：钠离子电池层状氧化物正极材料耐高电压性能

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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

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