关键词： Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene   析氢反应   CoP   密度泛函理论   界面电荷转移  

摘要： 高效、经济和环保是电化学水分解制氢电催化剂的关键要素。二维(2D)MXene材料因其独特的物理化学性质而受到广泛关注。虽然有许多不同种类的MXene材料,但只有少数具有本征析氢反应(HER)催化活性。然而,MXene材料具有很多优点,如较大的比表面积、高电导率和丰富的表面官能团,因此可以作为与其他物质复合的理想平台。本研究首先通过密度泛函理论(DFT)预测了CoP与Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene(其中T_(x)=―F和―OH官能团)具有低的氢吸附自由能(ΔGH^(*))。接着,我们合成了CoP-Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene纳米复合材料,并在0.5 mol∙L^(−1)H_(2)SO_(4)中测试了其电催化HER性能。该材料在电流密度为10 mA∙cm^(−2)时表现出了低的过电位(135 mV)和Tafel斜率为48 mV∙dec^(−1)。理论计算表明,CoP-Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene纳米复合材料的优异电催化性能源于Ti_(3)C_(2)T_(x)的高金属导电性、良好的界面电荷转移、快速的氢吸附/解吸过程以及优化的电子结构。

关键词： 空气取水   多孔材料   复合材料   改性   金属有机框架  

摘要： 水资源是人类生活和一切生产活动的基础,然而缺乏淡水资源是一个世界性的问题。空气取水技术等非传统供水技术能有效缓解水资源不足的问题。本文对吸附式空气取水多孔材料的研究进展进行系统综述,简要介绍空气取水技术,分析多种空气取水多孔材料,包括硅胶、活性炭、沸石分子筛、金属有机框架、吸水树脂的特点,着重论述基于以上5种多孔材料改性的复合吸附材料的特点和研究现状,同时论述选用空气取水材料的方法原则等内容。通过选择合适的材料和合理的改性方法,可以合成出具有水吸附容量大、释水能耗需求低、快速吸附-解吸以及循环耐久性好等特性的空气取水吸附材料,将有效改善空气取水技术的不足,提升空气取水的能力,更高效环保地利用水资源,同时为空气取水技术研究的发展提供思路与参考。

关键词： 复合光催化材料   光催化   甲基橙   活性物质  

摘要： 针对Sn_(3)O_(4)在可见光下催化性能差的问题,合成了一系列Sn_(3)O_(4)/g-C_(3)N_(4)纳米复合材料。通过X-射线粉末衍射、扫描电镜、固体紫外等分析结果表明,Sn_(3)O_(4)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的成功制备和g-C_(3)N_(4)的加入有效提高了Sn_(3)O_(4)光催化剂的可见光响应能力。光催化去除甲基橙MO染料废水性能结果显示,Sn_(3)O_(4)/5%g-C_(3)N_(4)表现出最优异的降解效率,光照120 min后去除率可达到90.21%,分别是纯Sn_(3)O_(4)(22%)和g-C_(3)N_(4)(44.4%)的4.65倍和2.03倍。同时,通过自由基捕获实验证实了羟基自由基(^(.)OH)、空穴(h^(+))和超氧自由基(^(.)O_(2)^(-))为Sn_(3)O_(4)/g-C_(3)N_(4)光催化去除甲基橙过程中的主要活性物质。

关键词： 硅橡胶   辐射效应   无机纳米颗粒   自由基清除  

摘要： 在核医学、航空和航天等尖端领域中,高分子材料因长期暴露于电离辐射等极端环境而面临严峻挑战,对材料的服役可靠性提出了极高的要求,因此,提升高分子材料的耐辐射老化性能成为迫切需求。无定型硼粉(B)外层存在的空轨道能够提供一个与自由基相互作用的空轨道,并与辐照产生的自由基反应,从而保护高分子材料减少辐射损伤。本工作据此制备了无定型硼粉/硅橡胶(B/SR)复合材料,并通过系统研究辐照前后材料的机械、热学及交联密度等性能变化,深入探讨了B对硅橡胶耐辐射性能的影响。实验结果表明:B/SR0.3样品在吸收剂量为200 kGy时,其断裂伸长率保持率可维持在(49.4±3.1)%,而纯SR仅为(24.7±2.7)%;0.3份B的加入使辐照后硅橡胶复合材料的初始分解温度从454.9℃提升至472.8℃,显著增强了硅橡胶在辐射环境中的热稳定性。同时采用紫外灯-电子顺磁共振(UV-EPR)谱仪进行实时测量,揭示了B可以有效清除辐照过程中硅橡胶复合材料内部产生的自由基。本研究为提升硅橡胶复合材料的耐辐射性能提供了有效策略,同时也为开发新型耐辐射高分子材料奠定了坚实基础。

关键词： 航空发动机   SiC_(f)/SiC复合材料   环境屏障涂层   高温燃气   剩余强度  

摘要： 航空发动机中的碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC)因承受高温高速燃烧气体的氧化腐蚀而发生损伤甚至失效。本工作利用燃气发生装置模拟航空发动机中复杂燃气环境,将以一定比例混合后的航空煤油与液氧燃料点燃,形成高温高速燃烧气体对材料进行考核。对SiC_(f)/SiC复合材料分别进行1200℃燃气环境10 h氧化实验和1000次热冲击实验,探究环境屏障涂层(environmental barrier coating,EBC)对SiC_(f)/SiC复合材料的防护作用。对燃气环境考核后的SiC_(f)/SiC复合材料和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料进行单轴拉伸强度测试,并利用扫描电镜对其断口及截面微观形貌进行观察。结果表明:在燃气环境下氧化10 h后,SiC_(f)/SiC复合材料和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料内部没有发生明显的界面层及纤维氧化,单轴拉伸强度下降不到2%;在燃气环境下经过1000次热冲击后,在SiC_(f)/SiC复合材料内部形成多处微裂纹并发生了界面层的氧化腐蚀,单轴拉伸强度下降41.3%;EBC涂层可以有效保护SiC_(f)/SiC复合材料免受高温燃气的氧化腐蚀,SiC_(f)/SiC-EBC复合材料在经过1000次热冲击后的单轴拉伸强度下降16.6%。

关键词： 构型复合材料   三体磨料磨损   耐磨性   体积分数   基体  

摘要： 研究了不同复合区体积分数和不同基体硬度的三维互穿网络氧化锆增韧氧化铝颗粒(ZTAp)/40Cr钢复合材料的三体磨料磨损性能.复合区体积分数分别为35%、50%、65%.通过热处理调节使基体硬度分别为235.7 HV、326.5 HV和627.3 HV.结果表明:随着复合区体积分数的提高,三维互穿网络ZTAp/40Cr钢复合材料的耐磨性先升高后降低,50%的构型复合材料分别比35%和65%的复合材料提高7%和24%,比均匀分布复合材料和基体分别提高42%和47%.随着基体硬度的提高,复合材料耐磨性也提高.对复合材料的磨损机理分析表明,在三体磨料磨损时,复合区主要起到耐磨作用,而基体区可以明显提高复合材料整体强度和塑性,防止复合材料发生开裂、脱落等非正常磨损,二者相互配合体现出复合材料优异的耐磨性.

关键词： 相场方法   断裂   各向异性   复合材料   应力球偏分解  

摘要： 断裂相场法被广泛应用于各向同性和复合材料的断裂分析之中。目前,针对各向异性材料和复合材料的断裂问题仍然是断裂相场法的研究重点。本文基于应力拉压的球偏分解方式对弹性应变能进行分解,排除了压缩体积应变能造成的裂纹扩展,并考虑材料拉、压本构关系的非对称情况,建立了一个针对正交各向异性材料断裂问题的相场分析模型。为了验证模型的可靠性,分别对各向同性材料、正交各向异性材料的单边开口板的拉伸和剪切问题进行了分析。对单向纤维夹杂的复合材料板,应用Hashin准则对损伤裂纹驱动力进行了修正,并对不同碳纤维铺设方向复合材料板的拉伸问题进行了模拟。本文建立的模型能够模拟各向异性材料和单向纤维夹杂复合材料的裂纹扩展问题。对于各向同性材料和正交各向异性材料,模拟得到的裂纹扩展路径与现有模型一致,复合材料中裂纹扩展方向和纤维铺设方向平行,预测结果和实验结果吻合良好。

关键词： Nanocomposites   Mechanical properties   Rheological properties   Microstructural analysis  

摘要： Polyether ether ketone(PEEK)has good mechanical ***,its high viscosity when molten limits its use because it is hard to *** nanocomposites containing both carbon nanotubes(CNTs)and polyether imide(PEI)were pre-pared by a direct wet powder blending method using a vertical injection molding *** addition of an optimum amount of PEI lowered the viscosity of the molten PEEK by approximately 50%while producing an increase in the toughness of the nanocom-posites,whose strain to failure increased by 129%,and fracture energy increased by 97%.The uniformly dispersed CNT/PEI powder reduced the processing difficulty of PEEK nanocomposites without affecting the thermal *** improvement of the strength and viscosity of PEEK facilitate its use in the preparation of thermoplastic composites.

关键词： 偶氮染料   甲基橙   改性生物炭   磁性Fe_(3)O_(4)/Mg-藻渣生物炭复合材料   过硫酸氢钾   催化氧化   高级氧化技术  

摘要： 目的:探究不同条件下磁性Fe_(3)O_(4)/Mg-藻渣生物炭复合材料活化过硫酸氢钾对甲基橙染料废水的处理能力。方法:通过甲基橙溶液模拟染料废水,研究不同试验条件下(初始pH、甲基橙初始浓度、复合材料投加量、过硫酸氢钾投加量)磁性Fe_(3)O_(4)/Mg-藻渣生物炭复合材料活化过硫酸氢钾处理甲基橙染料废水的效果。结果:酸性条件下甲基橙染料废水降解速率随pH增大而减小,碱性环境下随pH增大而增大;甲基橙染料废水的去除效果与甲基橙初始浓度呈反比,与过硫酸氢钾的投加量呈正比;一定条件下增加复合材料投加量能提升对甲基橙的去除效果。结论:磁性藻渣生物炭复合材料活化过硫酸氢钾氧化甲基橙染料废水具有优异的性能,可作为一种高效的去除方法应用于染料废水处理领域。

关键词： 环氧树脂   纳米二氧化钛   超疏水涂层   耐腐蚀   自清洁  

摘要： 针对目前超疏水涂层存在的制备过程复杂及价格高等问题,研究了制备过程简单及价格较低的超疏水涂层.用环氧树脂及聚二甲基硅氧烷(PDMS)形成复合涂层,用钛酸酯偶联剂改性的纳米TiO2与PDMS在涂层表面构筑微纳疏水界面.通过SEM、接触角测量仪、电化学工作站等仪器对疏水涂层进行了结构及性能表征.测试结果表明:所制备涂层的接触角达到了160°,滚动角4°,达到了超疏水的效果.在30次砂纸摩擦循环后仍旧保持超疏水性.电化学和极化测试结果表明涂层的最佳腐蚀电位为330 mV,腐蚀电流密度1.93×10^(-12)A/cm^(2),极化电阻为2.97×10^(10)Ω/cm^(2),总阻抗值为1.03×10^(10)Ω/cm^(2),保护效率为99.95%,在酸碱溶液96 h后仍旧保持超疏水性.本研究制备的超疏水涂层,具有优异的耐腐蚀性能、抗损坏能力和自清洁的功能.同时具有制备方法简单及价格较低等优点,其在超疏水自清洁纺织品、医疗器械及金属制品的抗菌及防腐蚀等方面具有广泛的应用前景.