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超级电容器用PEDOT/AC复合电极的制备及电化学性能

杨文耀 , 李杰 , 高君华 , 唐可 , 任晓霞 , 杨邦朝 , 徐建华 , 武兆堃 , 李鑫 , 张海洋

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2017.02.002

以对甲苯磺酸铁(Fe(TOS)3)为掺杂剂和氧化剂,采用化学聚合法制备了聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/活性炭(PEDOT/AC)复合材料.通过SEM、FT-IR、TGA/DTG等方法分析了复合材料的微观形貌及结构特征.采用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法研究了不同配比的复合材料作为卷绕式超级电容器电极的电化学性能.结果表明,PEDOT/AC复合材料具有优良的热稳定性.当AC的含量为EDOT的20%时,复合电极的比容量提高到176.3 F/g,经过1 000次恒电流充放电后,容量保持率为83.6%,具有优异的循环稳定性.

关键词: PEDOT , 活性炭 , 超级电容器 , 复合电极 , 电化学

高温高压处理对CuCr50合金中Cr相微观力学性能的影响

赵军 , 赵晓洁 , 任国柱 , 李鑫 , 武向南 , 郭亮 , 李红波 , 孙艳荣

材料热处理学报

对CuCr50合金在5 GPa压力下进行950℃保温20 min的高温高压处理,借助光学显微镜、扫描电镜、透射电镜对经高温高压处理前后CuCr50合金中Cr相进行观察,并用纳米压痕技术对Cr相的微观力学性能进行测试,探讨了高温高压处理对CuCr50合金中Cr相的微观力学性能的影响.结果表明:高温高压处理能使CuCr50合金中Cr相更加致密,增大Cr相的硬度、弹性模量、硬弹比和弹性回复系数,减小摩擦系数.

关键词: CuCr50合金 , 高温高压处理 , 纳米压痕技术 , Cr相 , 微观力学性能

高Cr铸造镍基高温合金K4648与陶瓷型芯的界面反应研究

郑亮 , 肖程波 , 张国庆 , 顾国红 , 李鑫 , 刘晓光 , 薛明 , 唐定中

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.003

采用金相显微镜、扫描电镜及能谱、电子探针和X射线衍射对高Cr铸造镍基高温合金K4648等轴晶和定向凝固铸件的合金/陶瓷型芯界面反应进行了系统研究,获得反应时间与反应量关系的界面反应动力学曲线、不同反应时间的反应界面形貌及产物的种类.结果表明:高Cr铸造镍基高温合金K4648与铝基型芯不易发生反应,而与硅基陶瓷型芯发生剧烈的界面反应,反应产生金属瘤状凸起物,造成铸件内腔破坏.此外,白色的硅基型芯内部变成黑色,黑色反应区内含有一定量的Cr,Al,Ti元素.在反应的中、后期型芯黑色反应区内还存在着灰色区,该区的Cr,Al,Ti含量远高于黑色反应区.高Cr铸造镍基高温合金K4648合金与硅基陶瓷型芯反应分为:(1)富Cr,Al,Ti熔体向型芯内的渗入阶段;(2)富Cr,Al,Ti熔体与陶瓷型芯SiO2基体的反应;(3)富Cr,Al,Ti的熔体与型芯中Zr-SiO4颗粒反应三个阶段.反应过程中型芯存在局部液化现象.K4648合金/硅基陶瓷型界面反应产物主要为层状或树枝状Al2O3,块状Cr3 Si金属间化合物、ZrO2,富Cr,Zr,Al,Ti的复合氧化物、共晶形态的富Cr,Si,Al,Ti的复合氧化物、块状或树枝状的富Ti,Al,Zr,Cr复合氧化物.反应产物中的Cr,Al,Ti元素来自合金熔体而Zr,Si,O来自陶瓷型芯.

关键词: 镍基高温合金 , 陶瓷型芯 , 界面反应 , 定向凝固 , 显微组织 , K4648 , Cr3Si , Al2O3

铌含量对Mo-Nb合金单晶高温抗内压蠕变性能的影响

张华锋 , 郑剑平 , 杨启法 , 张征 , 李鑫 , 赵俊 , 胡忠武 , 饶立强

稀有金属材料与工程

采用内部气体介质对管状样品施加双向载荷对铌含量分别为3％及6％(质量分数,下同)的国产Mo-Nb合金单晶的抗内压蠕变性能进行研究.结果表明,随着溶质原子铌含量的增加,Mo-Nb合金单晶的抗内压蠕变性能增强,稳态蠕变速率及对应力的敏感性降低.随着铌含量的增加,铌的固溶强化作用明显增强,在Mo-Nb合金单晶中形成了更多的位错多边结构使得富铌析出物形状发生变化.这些因素都使得钼基体原子的扩散受到更加明显的阻碍,Mo-Nb合金单晶高温抗内压蠕变性能更加优越.

关键词: Mo-Nb合金单晶 , 抗内压蠕变 , 稳态蠕变速率 , 固溶强化

烧结温度对SiO2-ZrO2体系陶瓷型芯材料性能影响研究

刘晓光 , 齐长见 , 贺莉丽 , 唐定中 , 肖程波 , 姚建省 , 顾国红 , 李鑫

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2011.5.012

采用传统的热压铸工艺制备可快速脱芯的定向、单晶空心涡轮叶片用SiO2 -ZrO2体系陶瓷型芯材料,研究结果表明,该材料随烧结温度从1150℃增加到1200℃,收缩率变大,当烧结温度超过1200℃时,烧结收缩增加显著,1200℃烧结的陶瓷型芯晶粒发育比较完善,主要相组成为非晶SiO2、方石英、ZrO2,其综合性能最佳,室温强度可达42.9 MPa,1550℃具有较好的抗高温变形性和优异的高温强度,高温变形为0.1mm,高温强度可达27.9MPa,开气孔率可达30.4％,体积密度为1.92g/cm3,烧结收缩率仅为0.4％,方石英析出量20％左右,能够满足我国航空发动机高温合金空心涡轮叶片的浇注要求.

关键词: 热压铸 , 空心叶片 , 陶瓷型芯 , 发动机 , 高温合金

电解-强化微电解耦合法处理含铜废水

王刚 , 徐晓军 , 杨津津 , 高琨阳 , 聂蕊 , 李鑫 , 管堂珍 , 王凯瑞

中国有色金属学报

通过电解?强化微电解耦合法处理模拟含铜废水，考察不同工艺条件对出水Cu 2+残留浓度的影响，借助电化学工作站和扫描电子显微镜分析铜离子的还原电沉积过程和结晶过程。结果表明：电解?强化微电解耦合法处理含铜废水的最佳工艺条件为电解电压12 V，pH=4，铁炭质量比为3：1，还原反应后出水Cu2+残留浓度仅为4μg/L，出水水质远优于单独微电解法和单独电解法的，强化微电解反应施加的外电场能推动铜离子电沉积还原峰向正方向移动，降低反应过电位，促进还原反应快速进行，同时，外电场的存在使得活性炭表面电沉积的铜晶体显著细化。

关键词: 重金属废水 , 铜离子 , 电解-强化微电解 , 电场

DD6单晶高温合金与陶瓷型壳的界面反应

姚建省 , 唐定中 , 刘晓光 , 李鑫 , 王丽丽 , 曹春晓 , 丁方政 , 陈昊

航空材料学报 doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2015.6.001

采用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱等分析手段研究了DD6单晶合金与陶瓷型壳的界面反应.结果表明:DD6高温合金与陶瓷型壳的界面反应产物主要是Al2O3和HfO2,同时伴随着少量Ta元素的析出;界面反应层的厚度为5～6μm,反应产物在合金/型壳界面的富集,能够抑制氧化反应的进一步进行;高温下DD6合金与陶瓷型壳润湿角为145 ～150°,降低型壳内表面的气孔率能够减少毛细作用的产生,从而有效抑制界面反应的产生.

关键词: DD6单晶合金 , 陶瓷型壳 , 界面反应 , 润湿

增强型等离子体耦合干法刻蚀条件对PR胶灰化的影响

王亮 , 王文青 , 李鑫 , 吴成龙 , 郑云友 , 宋泳珍 , 李伟 , 李正勳

液晶与显示 doi:10.3788/YJYXS20122702.0204

通过改变压力、O2和SF6的流量研究干法刻蚀增强型阴极等离子耦合模式下对PR胶灰化速率、均匀性、H/V比值的影响.研究结果表明:在一定范围内随着压力的不断增大,PR的刻蚀速率逐渐增大,同时刻蚀的均匀性也逐渐变好,H/V逐渐变大；增加单组分SF6流量时刻蚀率和H/V比值均先增大后减小,而刻蚀均匀度数值有先减小后增大的趋势；增加单组分O2流量时PR灰化速率变化不明显,但刻蚀的均匀性逐渐变好,H/V比值先增大后减小；当O2和SF6的流量比例不变时,同时增加O2和SF6流量,PR灰化速率会先增加后减小,均匀性数值和H/V比值先减小后增大.

关键词: 干法刻蚀 , 增强型阴极等离子耦合 , PR灰化速率

利用Ni(OH)x助催化剂修饰提高g-C3N4纳米片/WO3纳米棒Z型纳米体系的可见光产氢活性的研究

何科林 , 谢君 , 罗杏宜 , 温九青 , 马松 , 李鑫 , 方岳平 , 张向超

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(17)62759-1

光催化技术是目前解决能源和环境问题最具前景的手段之一,因此寻找高效光催化剂已成为光催化技术的研究热点.而在众多半导体催化剂中,廉价、环保且性能稳定的g-C3N4光催化剂在太阳光开发利用方面尤其引人关注.然而,由于g-C3N4的比表面小,活性位点少,以及光生电子/空穴对易复合等不足,严重导致其较低的光催化量子效率.因此,构造Z型体系和负载助催化剂等策略被广泛应用于提高g-C3N4光催化效率.在过去几年中,TiO2,Bi2WO6,WO3,Bi2MoO6,Ag3PO4和ZnO已经被成功证实可以与g-C3N4耦合而构造Z型光催化剂体系.其中,WO3/g-C3N4光催化剂体系,具有可见光活性的WO3导带中的光生电子和g-C3N4价带中的光生空穴容易实现Z型复合,从而保留了WO3的强氧化能力和g-C3N4的高还原能力,最终大幅度提高了整个体系的光催化活性.在g-C3N4的各种产氢助催化剂中,由于常用的Pt,Ag和Au等贵金属的高成本和低储量等问题严重限制了它们的实际应用,所以近年来各种非贵金属助催化剂(包括纳米碳,Ni,NiS,Ni(OH)2,WS2和MoS2等)得到了广泛的关注.我们采取廉价且丰富的Ni(OH)x助催化剂修饰g-C3N4/WO3耦合形成的Z型体系,开发出廉价高效的WO3/g-C3N4/Ni(OH)x三元产氢光催化体系.在该三元体系中,Ni(OH)x和WO3分别用于促进g-C3N4导带上光生电子和价带的光生空穴的分离及利用,从而使得高能的g-C3N4的光生电子在Ni(OH)x富集并应用于光催化产氢,而高能的WO3的光生空穴被应用于氧化牺牲剂三乙醇胺,最终实现了整个体系的高效光催化产氢活性及稳定性.我们通过直接焙烧钨酸铵和硫脲制备出WO3纳米棒/g-C3N4,并采用原位光沉积方法将Ni(OH)x纳米颗粒负载到WO3/g-C3N4上.随后,我们采取X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)和比表面和孔径分布等表征手段来研究光催化剂的结构与形貌;采取紫外-可见漫反射表征方法来研究其光学性能;采取荧光光谱,阻抗和瞬态光电流曲线等表征手段来测试光催化剂的电荷分离性能;采取极化曲线和电子自旋共振谱等表征手段来证明光催化机理;采取光催化分解水产氢的性能测试来研究光催化剂的光催化活性与稳定性.XRD,HRTEM和XPS表征结果,表明WO3为有缺陷的正交晶系的晶体,直径为20–40纳米棒且均匀嵌入在g-C3N4纳米片上;Ni(OH)x为Ni(OH)2与Ni的混合物,其Ni(OH)2与Ni的摩尔比为97.4 : 2.6,Ni(OH)x粒径为20–50 nm且均匀分散在g-C3N4纳米片上,WO3/g-C3N4/Ni(OH)x催化剂界面之间结合牢固,其中WO3和Ni(OH)x均匀分布在g-C3N4上.紫外-可见漫反射表征结果表明,随着缺陷WO3的负载量增加,复合体系的吸收边与g-C3N4相比产生明显的红移,而加入Ni(OH)x助催化剂使得催化剂体系的颜色由黄变黑,明显地增加了可见光的吸收.荧光光谱,阻抗和瞬态光电流曲线结果表明,WO3和Ni(OH)x的加入能有效地促进光生电子/空穴的分离.极化曲线结果表明,掺入WO3和Ni(OH)x能降低g-C3N4的析氢过电位,从而提高光催化剂表面的产氢动力学.?O2?和?OH 电子自旋共振谱表明成功形成了WO3/g-C3N4 耦合Z 型体系.光催化分解水产氢的性能测试表明,20%WO3/g-C3N4/4.8%Ni(OH)x产氢效率最高(576 μmol/(g?h)),分别是g-C3N4/4.8%Ni(OH)x,20%WO3/g-C3N4和纯g-C3N4的5.7,10.8和230倍.上述结果充分证明,Ni(OH)x助催化剂修饰和g-C3N4/WO3 Z型异质结产生了极好的协同效应,最终实现了三元体系的极高的光催化产氢活性.

关键词: 光催化产氢 , 稳定的Ni(OH)x催化剂 , g-C3N4 , Z型体系 , 异质结

高频电压加速XLPE电缆绝缘水树老化研究

李鑫 , 陈晓科 , 彭发东 , 叶刚 , 李化 , 林福昌 , 张钦

绝缘材料

在原有水浴法的基础上，采用高频电压对XLPE电缆进行加速老化试验，对老化后的电缆切片样品进行光学显微镜观察，并对不同老化时间电缆样品中的水树进行了统计分析。结果表明：XLPE电缆在高频电压下老化后，在人为孔洞附近会产生水树缺陷，随着老化时间的增加，水树数目增多，水树平均长度逐渐增加，其中电缆老化250 h后的水树平均长度为857μm。

关键词: 电树 , 水树 , 高频电压 , 加速老化试验 , 生长率

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