本期目录

2021年, 第52卷, 第4期　刊出日期：2021-04-30
  

  • 全选
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    热点·关注 (2020年度重庆市出版专项资金资助项目)
  • 稀土铁酸盐的制备及光催化性能
    林永乐, 蒋琪英, 李文进, 周熙, 邓洪权
    功能材料. 2021, 52(4): 4001-4006. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.001
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    在600 ℃温度下热分解配位前驱体,制备出5种稀土铁酸盐颗粒(ReFeO3,Re=Y3+、La3+、Sm3+、Gd3+和Ho3+)。采用XRD、SEM、Uv-Vis DRS以及VSM等手段对所制备产物进行物相、表面形貌、能带结构以及磁性能等进行表征。XRD表明,含Y3+、La3+和Gd3+的前驱体灼烧后产物为单相正交晶系的ReFeO3,而Sm3+和Ho3+的前驱体灼烧后产物则是由ReFeO3和微量的稀土氧化物Re2O3两相构成的复合物。DRS结果反映,所有灼烧产物从紫外区到可见区对光都有比较强的相应,能带结构有轻微差异。VSM结果显示,所有产物均具有一定的弱铁磁性,其中HoFeO3的磁性最强,磁参数分别为:Hc=28 656 A/m,Ms=0.286 Am2/kg,Mr=0.076 Am2/kg。同时用MO作为光降解模型,研究产物的光催化活性。MO降解结果显示,所有产物对MO光降解都具有良好的催化性,其中YFeO3展现更强的催化效果,MO在其作用下,光照4h的降解率达86%。
  • 锶废渣直接制备锶钡铁氧体材料研究
    何宇, 刘作华, 栾进华, 崔志伟, 张雄, 毛玲玲, 孔令峰, 陶长元
    功能材料. 2021, 52(4): 4007-4011. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.002
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    以重庆市大足区天青石锶废渣为原料,采用化学共沉淀法制备了锶钡铁氧体(SrxBa1-xFe12O19)。通过XRD、SEM对锶钡铁氧体进行表征,探究沉淀pH值、焙烧温度、焙烧时间对锶钡铁氧体物相组成、微观形貌的影响。实验结果表明,在沉淀pH值为12、焙烧温度900 ℃、焙烧时间2 h的条件下,制备出的锶钡铁氧体无杂相且呈明显的六角或近六角片状形貌,饱和磁化强度(Ms) 60.29 Am2/kg,剩余磁化强度(Ms) 32.16 Am2/kg,矫顽力(Hc) 30.08 kA/m,具有永磁体高饱和磁化强度(Ms)和高矫顽力(Hc)的特性。
  • 磁控溅射沉积制备SnSe薄膜及其热电性能研究
    崔岩, 乔吉祥, 赵洋, 邰凯平, 万晔
    功能材料. 2021, 52(4): 4012-4017. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.003
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    因为晶体结构以及热电性能各向异性,硒化锡(SnSe)沿b轴方向表现出优异的热电性能,受到业内的广泛关注。但关于SnSe薄膜研究的报道较少。本研究利用磁控溅射技术,将SnSe沉积到Si/SiO2基底得到SnSe薄膜,分析了沉积温度对SnSe薄膜结构和热电性能的影响。结果显示:沉积温度升高,晶粒尺寸相应增加,薄膜的结晶质量也随之提高。在573 K的沉积温度条件下,能获得高结晶质量和良好化学计量比的(111)取向SnSe薄膜,该薄膜具有约为1.25 μW/(cm·K2)的最大功率因子(PF)。当沉积温度升高至773 K时,可以得到具有超高迁移率和赛贝克系数的(400)织构SnSe薄膜,该薄膜在573 K的测试温度下,其最大PF为0.5 μW/(cm·K2),实现接近于文献报道的相同温度下单晶SnSe沿a轴的PF。本研究的结果证明了高沉积温度对SnSe薄膜微观结构和热电性能调控的重要性,并且为通过设计和调控SnSe基薄膜有序结构来提升其热电性能提供了新的研究思路。
  • 全固态锂离子电池中金属锂负极界面优化改性研究
    辛玉池
    功能材料. 2021, 52(4): 4018-4022. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.004
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    以共聚物PEDOT-co-PEG作为锂金属阳极的表面改性层,采用磷酸铁锂复合阳极和“石榴石型”物质以及聚合氧乙烷聚合物组成的固体电解质制备了全固态锂离子电池。采用SEM分析了锂金属充电-放电反复操作后的形态学改变;采用电化学组抗谱试验研究了改性后的锂金属以及复合固体电解质接触面的稳定性并对全固态锂离子电池的充电-放电性能和界面稳定性进行了研究。结果表明,未改性的锂金属在固态电池充电-放电过程中会生成锂枝晶,从而导致全固态锂离子电池的高电流密度容量快速衰变;“石榴石型”物质以及聚合氧乙烷聚合物组成的固体电解质与改性后的金属锂具有良好的接触面,从而扼制锂枝晶的形成,提高全固态锂离子电池的机械性能;在PEDOT-co-PEG共聚物改性锂金属后,全固态锂离子电池的平稳性显著提高,且容量减弱放缓。
  • Fe3O4/CNTs@Cf复合材料的制备及其吸波性能的研究
    李焕然, 马关胜, 杨智伟, 夏龙
    功能材料. 2021, 52(4): 4023-4029. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.005
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    为了改善传统碳材料的吸波性能,获得具有多元吸波机理的吸波材料,本文通过化学气相沉积法在碳纤维表面原位生长碳纳米管,后采用溶剂热反应在CNTs@Cf上生成Fe3O4纳米颗粒,制备出了Fe3O4/CNTs@Cf复合材料,并对其吸波性能进行研究,分析了复合材料的合成机理和吸波机理。其反射损耗在C波段可达-43.02 dB,随着Fe3O4纳米颗粒含量的进一步增加,其吸波性能下降。
    • 综述·进展
  • 银粉性质对太阳能电池浆料的影响
    董弋, 郭少青, 李鑫, 董红玉
    功能材料. 2021, 52(4): 4030-4037. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.006
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    作为传统化石能源的有效替代品,太阳能电池引起了学者们的广泛关注。导电银浆作为太阳能电池的重要原料,影响着太阳能电池的光电转换率和度电成本。银粉作为银浆中的导电相,其性能对银浆的电性能、流动性、粘附性等性质起着关键作用。近年来针对银粉的形态、尺寸、分散度、粒度分布和振实密度对导电银浆电性能的影响有较多研究。研究表明银粉的形态和粒径是决定银浆导电性、烧结质量等特性的主要因素;银粉的振实密度也是影响烧结厚膜的致密性以及电池的光电转化率的重要因素。在银粉制备过程中,不同种类的分散剂会影响银粉的分散性,从而影响银浆的细度、粘附性和电阻率。
  • 材料表面抗空蚀涂层的研究进展
    刘志强, 张智嘉, 魏浩
    功能材料. 2021, 52(4): 4038-4045. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.007
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    空蚀现象广泛存在于海洋平台、船舶机械和能源发电等领域。这种腐蚀现象不仅造成了巨大的经济损失,也成为相关从业人员的安全隐患。本文概述了抗空蚀涂层材料技术的研究进展,重点介绍了抗空蚀金属涂层技术和抗空蚀聚合物涂层技术。最后对目前抗空蚀材料存在的问题及未来发展进行了展望。
  • 二维纳米二硫化钨制备与应用
    倪哲伟, 沈勇, 陈名扬, 项光鸿
    功能材料. 2021, 52(4): 4046-4053. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.008
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    二维纳米二硫化钨具有特殊层状结构、可调节带隙、稳定的物理化学性质等优点吸引了国内外研究人员的关注。本文综述了二维纳米二硫化钨的最新研究进展,介绍二维纳米二硫化钨的晶体结构、光学性质、能带结构,归纳了二维纳米二硫化钨的制备方法,以及在光催化剂、光电检测器、润滑剂、场效应晶体管等领域的应用,展望了二维纳米二硫化钨未来的研究前景。
  • 生物炭负载金属催化剂的制备及其应用的研究进展
    曾子鸿, 田晓洁, 王允圃, 张淑梅, 刘玉环, Roger Ruan
    功能材料. 2021, 52(4): 4054-4061. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.009
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    金属具有高活性、选择性等优点被广泛应用于催化领域。近年来,金属催化剂的易失活、中毒等问题严重影响催化技术的发展。由此,研究人员正在探寻比表面积高、孔隙率高、热稳定性良好以及机械稳定性优异的惰性物质作为载体。其中生物炭因其表面官能团丰富,将其作为载体负载金属催化剂可缓解金属的团聚,可有效促进各类催化反应的进行。本文综述了负载金属的生物炭催化剂的研究进展,简述了金属-生物炭催化剂不同炭化方式的优劣,分析了不同改性处理对催化性能的影响。回顾了其在生物柴油、生物油提质、氢化、焦油裂解以及电化学等催化领域方向上的产业应用。分析了在各催化反应中的可能作用机理,为推动国内负载金属生物炭催化剂研究和产业落地发展提供参考。
  • 难熔高熵合金研究进展
    张晗, 艾云龙, 陈卫华, 梁炳亮, 何文, 张建军
    功能材料. 2021, 52(4): 4062-4070. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.010
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    高熵合金是近年来的新兴领域,与传统合金不同,其一般是由五种或者五种以上主要元素组成,每种主元的含量在5%~35%(原子分数)之间,多种元素混乱排列却拥有简单的相结构,高熵合金的优点显著,发展空间巨大。以难熔金属元素为基础的难熔高熵合金近年来大受关注,含有3种及以上的难熔金属组成的高熵合金称为难熔高熵合金,由于难熔金属的熔点均较高,因此难熔高熵合金表现出了较好的高温力学性能和高温抗氧化性能以及耐腐蚀性能,受到大众欢迎,有望取代传统的高温合金。详细的阐述了难熔高熵合金的制备方法、相结构、力学性能、抗氧化性能与耐腐蚀性能,最后对难熔高熵合金的发展进行了展望。
  • 生物质秸秆的改性及其发泡材料的应用研究进展
    鲍园园, 庞少峰, 赵向飞, 孙万虹, 孙初锋, 苏琼, 王彦斌
    功能材料. 2021, 52(4): 4071-4082. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.011
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    近年来合成类发泡材料得到广泛的应用,由于其不可降解和易燃性导致了一系列环境问题的发生,基于植物纤维的发泡材料具有生物降解性,可回收性和丰富性,有潜力替代传统的塑料类似物。生物质发泡材料的开发和应用可提高资源的利用率,进一步缓解资源短缺的压力,同时也满足了市场的需求,具有重大的经济意义和社会意义。本文综述了生物质资源的不同改性方法对生物质发泡材料性能的影响,重点介绍了生物质纤维素和木质素不同的改性方法及其发泡材料的应用,并对生物质发泡材料的应用前景做了展望。
  • 激光熔覆镍基碳化钨涂层的研究进展
    井培尧, 王海军, 陈文刚, 陈龙, 尹红泽, 吴华杰, 宋文涛
    功能材料. 2021, 52(4): 4083-4089. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.012
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    激光熔覆是以高能量密度的激光束为热源在基体表面熔覆材料实现熔覆层与基体的冶金结合以到达改性或修复目的的技术。通过激光熔覆技术制备的镍基碳化钨涂层由于其具有较高的硬度以及优异的耐磨损、耐腐蚀特性,在工业领域应用广泛。首先介绍了镍基碳化钨涂层的特点与性能;之后从工艺参数、WC含量、加入纳米WC颗粒3个方面对影响镍基碳化钨涂层性能的因素进行了分类综述;同时,镍基碳化钨涂层中未熔融WC颗粒的分布不均匀性是目前影响涂层整体性能的主要缺陷,文章系统分析了改善该缺陷的几种方法。最后对镍基碳化钨涂层今后的研究重点进行了展望。
  • 电磁屏蔽用聚合物基碳纳米复合材料的构筑
    崔健, 郑圆圆, 王利兵, 赵帅
    功能材料. 2021, 52(4): 4090-4097. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.013
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    随着通信技术和电子设备的迅速发展,电磁污染已经影响到电子设备正常运行和人类生命安全。因此,开发电磁屏蔽材料具有重大的科学意义。近几年,聚合物基碳纳米复合材料在电磁屏蔽领域迅猛发展,表现出诸多优异的性能,引起学术界的广泛关注。基于本课题组在电磁屏蔽领域的认识和研究,简要介绍了电磁屏蔽原理和聚合物基碳纳米复合材料的制备方法,重点介绍了回填法制备聚合物基碳纳米复合材料的研究进展,最后对电磁屏蔽材料未来的发展趋势和应用提出了展望。
  • 磁性多孔碳材料的研究进展
    颛孙梦林, 何伟
    功能材料. 2021, 52(4): 4098-4104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.014
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    磁性多孔碳材料同时具有磁性和多孔性质,其拥有丰富的孔道结构、高的比表面积、高孔容、良好的活性位点和磁性可分离等优异的性能,可以很好的解决多孔碳材料在应用过程中难分离回收等问题,因此,磁性多孔碳材料已经在吸附领域得到广泛的应用。按照孔径大小、磁性强弱以及组合方式的不同将磁性多孔碳材料进行了分类,并综述了近年来磁性多孔碳材料的制备方法以及吸附应用,最后,对磁性多孔碳材料的应用前景进行了展望。
    • 研究·开发
  • 碳酸钙对磷渣-煤矸石烧结多孔微晶玻璃结构和性能的影响
    管艳梅, 陈伟, 孙道胜, 刘开伟, 李萍
    功能材料. 2021, 52(4): 4105-4109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.015
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    多孔微晶玻璃具有导热系数低、力学性能好、抗腐蚀性强等优点,是一种隔热、吸声的轻质功能材料。为拓展多孔微晶玻璃的制备原料范围,同时大宗量、高附加值利用工业废渣-磷渣和煤矸石。本文以磷渣和煤矸石为原料,采用烧结法制备多孔微晶玻璃。利用X射线衍射、扫描电子显微镜及阿基米德法,对制备的试样进行表征,研究发泡剂碳酸钙掺量对体系析晶、发泡和宏观性能的影响。研究表明,碳酸钙掺量不影响体系析晶相的种类,但体系析晶度随碳酸钙掺量增加先增大后减小;碳酸钙掺量为2%~6%(质量分数)时,增大掺量,利于发泡。体系中气孔孔径增大且趋于均匀,试样孔隙率增大,体积密度降低。但随着掺量进一步增大,体系发泡效果降低。当碳酸钙掺量为4%~8%(质量分数)时,可获得体积密度为0.86~0.92 g/cm3,孔隙率为60.7%~70.3%,抗压强度为7.89~15.11 MPa,性能较优的硅灰石多孔微晶玻璃。本研究以工业废渣为原料,降低了多孔微晶玻璃的制备成本,同时为工业废渣利用提供一种途径借鉴,具有深远的资源和环保意义。
  • FeNHf软磁薄膜中磁各向异性对太赫兹波调控的研究
    赵磊, 谈阳, 章强, 邢园园, 张晓渝
    功能材料. 2021, 52(4): 4110-4113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.016
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    本文制备了具有磁各向异性的纳米FeNHf软磁薄膜,表征了FeNHf薄膜的微结构、磁性能、微波磁动力学行为和磁各向异性对太赫兹波传输特性的影响。FeNHf薄膜的难轴方向具有410的磁导率,易轴方向没有磁导率信号,磁各向异性场为2 537.65 A/m。FeNHf薄膜在1.04 THz时出现了共振吸收峰,当调控磁化强度方向分别于太赫兹波磁场平行和垂直时,共振频率偏移0.03 THz,调谐率为3%。软磁薄膜在太赫兹波段的响应时间处于自旋进动的时间尺度的下限,调控软磁薄膜中磁各向异性场方向使得薄膜在太赫兹波传输方向上折射率发生变化,导致了FeNHf薄膜在太赫兹波段共振频率的改变。
  • Cr3C2-NiCr涂层对水力机械材料耐磨蚀性能影响研究
    宫立达, 刘伟
    功能材料. 2021, 52(4): 4114-4119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.017
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    以水力机械材料中的A3钢为基体材料,选取UDS-200全自动爆炸喷涂系统为喷涂设备,通过不同喷涂功率在A3钢表面喷涂了5种不同孔隙率的Cr3C2-NiCr涂层样品。采用FE-SEM和显微硬度计,研究了Cr3C2-NiCr涂层样品的表面形貌和显微硬度;通过摩擦磨损试验和中性盐雾腐蚀试验,研究了Cr3C2-NiCr涂层样品对水力机械材料的耐磨性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,实施摩擦磨损后,Cr3C2-NiCr涂层样品表面的磨痕部位比其余部位更为光滑,磨痕呈现清晰的条纹状;Cr3C2-NiCr涂层样品的摩擦系数呈现先升高后降低的趋势,升高和降低的波动幅度较小,摩擦系数基本稳定在0.6左右;Cr3C2-NiCr涂层属于脆性材料,其质量磨损率与摩擦角度和摩擦速度成正比,而与摩擦温度成反比,孔隙率越高耐磨性能越差;Cr3C2-NiCr涂层样品的孔隙率越高,耐腐蚀性能就越差;随着孔隙率的逐渐提升,Cr3C2-NiCr涂层样品的失重量和失重速率均不断提升;喷涂层数越多,则Cr3C2-NiCr涂层的腐蚀速率越低,耐腐蚀性能越好,能够更好地保护水力机械材料不被介质腐蚀。
  • 高致密度FeNi纳米颗粒薄膜制备与性能研究
    欧修龙, 龚承燚, 王绍明, 王国强
    功能材料. 2021, 52(4): 4120-4125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.018
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    传统磁控溅射装置制备的纳米颗粒薄膜粒径不均一并且实现粒径大小调控比较困难。本研究采用电场辅助沉积技术,在沉积平台施加5~30 kV的电场,以Si(100)为衬底制备了一系列纳米颗粒粒径均一的高致密度FeNi纳米颗粒薄膜材料。通过XRD、SEM以及VSM测量,研究了不同沉积电场下FeNi纳米颗粒薄膜的结构、形貌和磁性能。利用单端口短路微带线法对0.5~5.5 GHz范围内的微波磁谱进行表征。实验结果表明:沉积电场越大,纳米颗粒粒径均一且薄膜的致密度越高,越有利于薄膜综合磁性能的改善和饱和磁化强度增大。薄膜材料微波磁谱表明,电场辅助沉积技术制备的软磁薄膜材料能够在GHz频段得到广泛应用。
  • 取向磁场强度对磁流变弹性体力磁性能的影响
    郭子尧, 高伟, 杨育梅
    功能材料. 2021, 52(4): 4126-4131. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.019
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    为探究制备过程中取向磁场对MRE力磁性能的影响,制备了相同磁敏颗粒夹杂的两种不同基体特性的MRE,分别对其微观组织和材料的力学性能进行了系统研究。结果表明:随着取向磁场与硅油含量的增大,磁敏颗粒在MRE中的链状排布更加明显;所制备材料的磁致剪切模量与磁流变效应均随着取向磁场的增大而增大,并且其增加趋势随着硅油含量的增加更加显著;磁流变弹性体的损耗因子随着取向磁场的增加逐渐增大,而当取向磁场高于250mT后,损耗因子几乎不变。相关结果可对磁流变弹性体的设计制备提供理论依据。
  • Fe-Mn/TiO2低温NH3-SCR脱硝催化剂的SO2中毒机理
    魏永林, 陈红萍, 侯欣辛, 杨旭, 李泽清
    功能材料. 2021, 52(4): 4132-4139. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.020
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    Fe-Mn/TiO2低温脱硝催化剂具有较高的低温活性和热稳定性,但抗SO2能力差,不能满足工业应用要求。目前对于SO2中毒位点以及中毒机理仍不明确。通过浸渍法制备了Fe-Mn/Ti、Fe/Ti、Mn/Ti,并在SO2或NH3-SCR气氛下对催化剂进行预硫化,通过TPD、H2-TPR、XRD、FTIR、XPS等表征手段对预硫化前后的样品进行表征,发现Ti、Fe/Ti、Mn/Ti和Fe-Mn/Ti催化剂预硫化后,Ti均发生硫酸化。在NH3-SCR气氛比在SO2气氛下催化剂中毒更严重,Fe加入后与Mn形成复合氧化物,改变Mn的存在状态,抑制Mn的硫酸化,但并没能阻止Ti的硫酸化。因此催化剂的抗毒性不仅要防止活性组分中毒,也需要防止载体中毒。
  • 水化龄期及光源类型对TiO2水泥砂浆降解罗丹明B性能的影响研究
    蒋小志, 王功勋, 刘福财, 邓静, 肖敏, 屈锋
    功能材料. 2021, 52(4): 4140-4146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.021
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    采用干混法制备了掺TiO2水泥砂浆,测试了砂浆力学性能,研究了TiO2掺量、水化龄期、光源类型及光强等因素对罗丹明B降解性能的影响。结果表明,随TiO2掺量增加,砂浆对罗丹明B的降解率增加,而砂浆强度则呈先增加后降低规律。在相同TiO2掺量条件下,砂浆对罗丹明B的降解率随水化龄期延长而降低。与水化3 d试件相比,水化28、180 d 掺5%TiO2水泥砂浆对罗丹明B的降解率分别降低7.84%、11.21%。砂浆对罗丹明B的总降解率随光源类型、光强的变化不明显,但其降解速率随紫外线光强的增大而显著提高。在波长(λ=365 nm)、光射时间(60 min)均相同的条件下,与20 W紫外灯相比,200 W紫外灯照射下的掺5%TiO2水泥砂浆对罗丹明B的降解率提高约80%。与太阳光相比,200 W紫外灯照射60 min砂浆对罗丹明B的降解率为85.54%,仅降低约1.46%。
  • 多相氢氧化铝向薄水铝石相转变过程的微观结构研究
    杨铎, 史忠祥, 王晶, 于洪涛
    功能材料. 2021, 52(4): 4147-4152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.022
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    以铝直接水解法所得氢氧化铝粉为原料,经水热处理获得了纯相的薄水铝石粉体。研究了水热反应温度对产物γ-AlOOH晶体结构及微观形貌的影响,并利用XRD、SEM、TEM、HRTEM、粒度分布和TG-DSC对样品的物相、微观形貌及晶相转变过程进行分析表征。结果表明,水热温度对于制备纯相薄水铝石发挥重要作用,且有利于优化合成条件。随着水热温度的升高,物质结构转变动力也随之增强,可实现由多相氢氧化铝向纯薄水铝石相转变。利用CASTEP软件分别对薄水铝石、拜耳石及诺耳石体系进行几何优化,计算各体系的总能量。证实在同一计算精度下,薄水铝石的总能量最低,说明该体系最稳定。
  • 标准养护条件下铁尾矿制备RPC力学性能研究
    田耀刚, 阎宝宝, 陈惠坤, 黄山, 齐琳, 李炜光
    功能材料. 2021, 52(4): 4153-4159. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.023
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    标准养护条件下,采用固体废弃物铁尾矿砂代替石英砂设计制备RPC,研究其引入对RPC工作性能、强度和弯曲韧性的影响,通过XRD和SEM研究其对RPC水化反应和微观结构的影响。结果表明,标准养护条件下,铁尾矿砂RPC28d抗压强度和抗弯拉强度可分别达到117.5 MPa和24.2 MPa;铁尾矿砂的引入可降低RPC流动度、抗压强度和抗弯拉强度;采用美国ASTM C1609和日本JCI SF4评价测试铁尾矿砂RPC弯曲韧性,韧性指数I10和σb分别为石英砂RPC的78.0%和77.8%;微观分析表明,少量铁尾矿砂对RPC内部水泥水化反应影响并不明显,继续增加铁尾矿砂的量会对水化反应产生不利影响。
  • 磁性硅铁载铜吸附Hg0动力学机制及密度泛函研究
    周发山, 刁永发, 杨炳文
    功能材料. 2021, 52(4): 4160-4165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.024
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用粉末冶金法将纳米单质铜(Cu0)、硅铁(FeSi)、四氧化三铁硅涂层(Fe3O4@SiO2)混合煅烧并制备出新型磁性硅铁载铜吸附剂MagFeSi-Cu0。实验研究不同烟气温度下MagFeSi-Cu0的汞吸附能力基础上,结合颗粒内扩散模型、准二阶动力学模型、Elovich模型及Bangham模型分析了MagFeSi-Cu0吸附Hg0过程的主要控制步骤。在此基础上,依据密度泛函理论(DFT)研究了不同反应温度下FeSi表面Cu0原子与Hg0原子的汞齐作用机制。研究结果表明,Bangham模型的拟合值与MagFeSi-Cu0汞吸附实验值拟合度最高,MagFeSi-Cu0表面痕量Hg0吸附由汞的外扩散和表面铜汞齐吸附共同控制;通过密度泛函计算,发现Cu0颗粒表面Cu-Hg齐吸附能为-0.534 eV,当烟气温度从80 ℃上升至200 ℃时,Hg0原子与单质Cu原子的吸附自由能从-22.47 kJ/mol下降至-13.96 kJ/mol,这些结果为深入了解Hg0在Cu(111)表面的反应机理提供了理论基础。
  • 钴钛共掺杂对LiNiO2正极材料电化学性能的影响
    张佩琪, 李东林, 王子匀, 李童心, 任旭强, 孔祥泽
    功能材料. 2021, 52(4): 4166-4173. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.025
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    本文采用溶胶-凝胶法制备了钴和钛共掺杂的层状LiNi0.82Co0.15Ti0.03O2正极材料,研究了离子掺杂对LiNiO2材料电化学性能的影响。XRD和XPS分析显示,钴和钛共掺杂可以抑制Li+和Ni2+离子在Li层的混排现象。电化学测试结果表明,钴单元素掺杂可以显著提高LiNiO2材料的倍率性能,而钛单掺杂则提高了材料的循环稳定性。进一步地,通过钴钛共掺杂的协同作用,可以使LiNiO2材料的倍率性能和循环稳定性同时得到极大的提高。在200 mA/g的电流密度下循环200次,LiNi0.82Co0.15Ti0.03O2材料的容量保持率高达94.4%,而未掺杂的LiNiO2材料容量保持率仅为57.1%;且在1000 mA/g的电流密度下,放电比容量仍能维持在100 mAh/g左右。
    • 工艺·技术
  • 基于溶液喷射法制备顺丁橡胶纤维的结构与性能
    吴晓壮, 李大伟, 张晓峰, 邓炳耀
    功能材料. 2021, 52(4): 4174-4178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.026
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用溶液喷射法探索制备顺丁橡胶纤维的可行性,并对初生顺丁橡胶纤维进行紫外交联,探究了纺丝液浓度和交联剂浓度对纤维形貌和直径的影响。结果表明未交联的顺丁橡胶纤维无法保持圆形纤维形态,纤维较粗且串珠很多,其最佳纺丝液浓度为6%(质量分数);紫外交联能够显著改善顺丁橡胶纤维形貌,交联后的顺丁橡胶纤维细度较细,呈现出光滑的圆柱形,纤维间粘连情况减少,且当交联剂浓度为12%(质量分数)时,顺丁橡胶纤维最细,其平均直径为2.41 μm;交联后的纤维在四氢呋喃溶液中浸泡24 h,形态保持良好;顺丁橡胶纤维的交联密度随交联剂含量的增加而增大。
  • 光降解苯酚用rGO/Mo@TiO2纳米复合材料的制备及性能表征
    谢欣颖, 李娟
    功能材料. 2021, 52(4): 4179-4183. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.027
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    利用溶胶-凝胶法,制备了TiO2和Mo@TiO2纳米粒子。采用液相沉积法,将TiO2和Mo@ TiO2纳米粒子沉积到GO上面,制备了rGO/TiO2和rGO/Mo@TiO2纳米复合材料。利用SEM、XRD、XPS、FT-IR和拉曼光谱分别对TiO2、Mo@TiO2、rGO/TiO2和rGO/Mo@TiO2样品的形貌、晶型结构、离子状态以及材料的复合情况进行了研究;利用紫外-可见分光光度计测定了样品的UV-Vis吸收光谱。结果表明,制备的所有样品中的TiO2均为锐钛矿型,且GO大部分被还原成了rGO;Mo@TiO2、rGO/TiO2和rGO/Mo@TiO2样品的UV-Vis吸收光谱谱带向可见光区域内明显移动,纳米复合材料可见光利用率得到明显提升;Mo和rGO的引入,使样品的Ti2p和Mo3d光谱强度降低,XPS光谱均发生了红移,从而导致TiO2表面化学环境发生变化,特征峰向较高的结合能处偏移;SEM分析表明,rGO和TiO2之间具有良好的相互作用,在rGO表面沉积Mo@TiO2颗粒后,其形貌保持不变,形成了rGO/Mo@TiO2纳米复合材料;rGO/Mo@TiO2纳米复合材料的光催化活性最高,3 h对p-NP的降解率为84%,而TiO2、rGO/TiO2和Mo@TiO2 3 h对p-NP的降解率分别为26%,42%和61%。
  • 沙柳基磁性多孔炭的制备及其吸附亚甲基蓝性能研究
    温俊峰, 刘侠, 马向荣, 党睿
    功能材料. 2021, 52(4): 4184-4191. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.028
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用水热法原位改性沙柳生物炭制备磁性多孔炭复合材料,利用SEM、XRD、FT-IR、XPS和BET分别对多孔炭的形貌、结构表征,并研究磁性多孔炭吸附去除废水中亚甲基蓝性能。系列表征分析结果表明磁性复合材料表面疏松多孔,比表面积为63.01 m2/g,含有-COOH、-OH等丰富的官能团。在亚甲基蓝初始质量浓度为50 mg/L、初始pH值为11,投加量为2 g/L、25 ℃吸附120 min时,亚甲基蓝的吸附率可达88.52%,最大吸附量为218.08 mg/g;吸附过程与Langmuir吸附等温模型拟合较好,符合准二级吸附动力学模型。吸附以化学吸附为主,吸附稳定,无二次污染,吸附剂廉价易得,便于分离,是理想的亚甲蓝废水处理试剂。
  • 纳米ZnO可见光催化活性的改善及其降解性能
    陈海燕, 胡海平, 甘建昌, 黄珍, 李欢, 刘笑开, 王辉虎
    功能材料. 2021, 52(4): 4192-4200. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.029
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    由于半导体ZnO禁带宽度较宽,因而其可见光催化活性较差。本文分别采用N掺杂、碳包覆、贵金属修饰以及半导体复合等方式来改善纳米ZnO的可见光催化活性,并以罗丹明B为降解污染物,对比了不同材料可见光催化降解有机污染物的效率。研究结果显示以氨水为氮源,通过水热法制备的氮掺杂N-ZnO光催化剂,相比于纯ZnO,对可见光吸收增强。采用葡萄糖水热碳化法所制备的C@N-ZnO样品则对有机污染物具有强的吸附能力,贵金属沉积所获得的样品Au/C@N-ZnO与半导体复合所制备的复合结构CdS/Au/C@N-ZnO在可见光区域具有更强的吸收能力。稳态和瞬态荧光光谱显示氧缺陷、贵金属沉积以及半导体复合形成异质结可有效提高光生载流子的分离效率,从而提高催化剂的光降解效率,并对催化机理进行了初步探讨。可见光催化降解罗丹明B结果显示CdS/Au/C@N-ZnO样品的反应速率是纯ZnO的6.7倍。
  • 溶剂热法合成Fe3O4纳米微粒及其调控机制
    李永贵, 吴依琳, 宋晓蕾, 麻文效
    功能材料. 2021, 52(4): 4201-4207. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.030
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    为探究磁性四氧化三铁(Fe3O4)纳米微粒的合成过程,采用溶剂热法制备Fe3O4纳米微粒并对其反应条件进行调控,通过扫描电子显微镜、红外光谱仪和X射线衍射仪分别对其表面形态、成分结构和晶体结构进行表征,利用振动样品磁强计测试其磁性能;研究反应时间、反应温度和聚乙二醇(PEG)用量的调控机制。结果表明,反应时间12 h、反应温度200 ℃、PEG含量1 mmol为最优合成条件;在该条件下制得的产物尺寸均一、形态稳定且具有良好的分散性,主体粒径在400 nm左右,且具有良好的磁性能。
  • 基于苯并噻二唑的非共价构型锁定稠环小分子的合成与性能研究
    王英英, 秦红梅, 王梅, 李宇翔, 孙道通, 杨建业
    功能材料. 2021, 52(4): 4208-4213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.031
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    近年来,稠环化合物在有机光电材料领域取得了显著成效。我们利用Still coupling和Knoevengel缩合等经典有机反应,设计合成了以苯并噻二唑(BT)为中心核,吸电子基团(二氰基亚甲基)靛酮(IC)、5,6-二氟-3-(二氰基亚甲基)靛酮(IC4F)为端基的两个新型共轭非共价键稠环小分子化合物BT2T-IC和BT2T-IC4F。一方面,通过S…O和O…H等作用在分子内形成非共价键构象锁促进分子的平面性;另一方面,通过增加端基的缺电子性可以增强分子内的电荷迁移。在二者的协同作用下,两个新型小分子化合物的光谱吸收拓宽到近红外区,这有利于获得宽的光谱响应。其化学结构通过核磁共振氢谱和碳谱予以证实。通过紫外－可见吸收光谱、电化学循环伏安法及密度泛函理论(DFT)计算对其光物理对其光物理和电化学性质进行了实验研究。
  • 乙烯基胶原蛋白微球的制备及其应用
    徐娜, 邢燕梅, 王学川
    功能材料. 2021, 52(4): 4214-4220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.04.032
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    为了得到带有“-C=C-”的胶原蛋白微球,我们使用甲基丙烯酸酐对胶原蛋白改性,再采用乳化交联法将改性胶原蛋白制备成乙烯基胶原蛋白微球(CMAs),并将微球应用到尼龙基材上。研究了CMAs的制备条件,使用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪等对CMAs和乙烯基胶原蛋白微球/尼龙(Nylon-CMAs)进行表征。结果表明,当乙烯基胶原蛋白浓度为15%,转速为800 r/min,交联剂用量为0.8 mL,水油体积比为1∶5,乳化剂用量为2%时,制备的乙烯基胶原蛋白微球的平均粒径为21.204 μm,形貌规整、圆整度好,表面光滑,粒径分布较窄。接触角结果显示将微球修饰到尼龙上可以使尼龙由原来的疏水织物变为亲水织物,且制备的织物具有较好的水热稳定性能。
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