JOURNAL PORTAL
景德镇陶瓷大学主办
陶瓷学报
周琼, 黄彪, 张而耕, 张致富
类金刚石(DLC)涂层具有硬度高、耐磨性好、摩擦系数低以及良好的化学惰性等优异性能而被广泛运用于航空航天、汽车零部件以及生物医学等领域,然而,采用不同碳源类型、不同技术获得的DLC涂层性能差异较大。本文综述了含氢碳源、无氢碳源为原料制备DLC涂层的机理以及造成含氢和无氢DLC涂层性能差异的原因,阐述了物理气相沉积、化学气相沉积以及液相法制备DLC涂层的原理差异,总结了造成DLC涂层内应力高、结合强度不足以及热稳定性差的原因,并在此基础上对采用强碳元素(Ti)、弱碳元素(Al)以及不成键元素(Cu)掺杂降低DLC涂层内应力、多层梯度膜系设计提高膜基结合力以及元素掺杂提高涂层热稳定性机理做出分析,提出未来可以从基础理论和相关技术两方面对DLC薄膜的机械性能展开深入研究。
马征, 刘超, 蒲江戈, 陈星, 周娟, 王绍荣
固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell, SOEC)是一种将风能或太阳能等可再生能源的过剩电能高效转化为化学能的装置,其原理是目前被广泛研究的固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)的逆过程。SOEC主要由阴极(燃料电极)、阳极(氧电极)和电解质三部分组成。其中,阴极作为燃料气体电解/共电解的场所,其性能影响着SOEC的效率,所以对于SOEC阴极,除了要满足电极材料的一般要求,还需要在高温、高湿环境下保持良好的电催化活性。近年来,除了对传统Ni基阴极进行优化,钙钛矿结构的阴极由于具有更好的氧化还原稳定性,其研究工作也在快速开展。本文从电极微结构的优化、电解/共电解的不同掺杂比的新型材料的研究等方面概述了固体氧化物电解池阴极的发展现状。研究发现,具有良好耐久性和催化活性的阴极材料可以显著提升电池性能,提高SOEC的使用寿命。最后,对未来的研究工作提出了展望。
郭平春, 罗俊, 王艳香
近年来,量子点敏化太阳能电池(Quantum dots-sensitized solar cells,QDSSCs)因其制备成本低、工艺简单及量子点(Quantum dots, QDs)的尺寸效应、多激子效应和高的理论转化率等优点,受到广泛关注。由其结构和原理可知,对电极作为QDSSCs的重要组成部分之一,对QDSSCs的电池的光电转化效率有重要影响。铜的硫化物是当前最常用和催化效果最好的对电极,本文首先介绍了QDSSCs的工作原理,然后重点总结了铜的硫化物对电极的分类、制备方法及优缺点,并就对电极的发展前景进行了展望。
丁建, 陆勇俊, 曹鑫磊, 尚帅朋, 王霞, 王峰会
通过建立含连续梯度的阳极功能层的阳极支撑固体氧化燃料电池力学模型,研究了连续梯度的阳极功能层的引入对阳极支撑固体氧化物燃料电池的力学性能影响。结果表明,阳极层应力随着梯度层厚度的增加而增大,而电解质层和阴极层应力随之减小;同时,梯度指数也影响电池曲率的变化,电池曲率随着梯度指数的增大而减小;此外,本文也探讨了通过引入韦伯统计来预测电池阳极的失效概率。
夏国峰, 杨学锋, 王守仁, 万壮, 刘文波, 李丹
采用射频磁控溅射和直流磁控溅射两种不同的溅射工艺分别制备WS2涂层、金属靶材Zr,在YT15硬质合金基体上制备WS2/Zr复合涂层。借助扫描电子显微镜分析WS2/Zr复合涂层表面及断面的微观形貌,利用能谱仪（EDS）对复合涂层的成分及各沉积粒子的含量进行检测,通过X射线衍射仪（XRD）观测复合涂层的晶体结构生长的情况,并测试涂层的厚度、显微硬度及涂层与基体之间的结合力等,来探究WS2靶材溅射功率的变化对制备涂层性能的影响。结果表明:WS2靶材的溅射功率控制在90 W时,所制备的WS2/Zr复合涂层结构最为致密且晶体呈细化趋势,晶粒结构的生长体现为典型的WS2晶体择优生长取向,此时所制备涂层的厚度、显微硬度、涂层与基体结合力分别约为4.8μm、HV630、67 N。
赵巍, 张琪, 荣嘉诚, 汪恒, 王虎刚, 李明晓
以无定型亚微米级TiO2为模板,通过水热结合热处理工艺反应合成SrTiO3微球,然后以硫酸钛水解的方法在SrTiO3微球表面复合TiO2材料。利用X射线衍射、场发射扫描电镜等对样品进行表征。以亚甲基蓝（MB）为目标降解物,在紫外光照射下,评价TiO2/SrTiO3复合微球的光催化性能。结果表明,Ti/Sr质量比、陈化条件、热处理工艺对微球形貌的晶体结构产生重要影响。合适的Ti/Sr质量比及对水解产物进行KOH溶液的陈化能够得到较好的复合效果,KOH陈化溶液的浓度为1mol/L时,微球表面附着有颗粒状物质,分散均匀,陈化溶液浓度过高,微球形貌被破坏;Ti/Sr质量比越大,则TiO2就越容易附着在微球表面,包裹层变厚,微球表面变光滑。热处理工艺对SrTiO3的结晶起重要作用,热处理工艺结合后续的水热原位反应能得到结晶良好的TiO2/SrTiO3复合材料,复合微球保持了TiO2模板的形貌及单分散状态,直径为0.5μm,微球表面分布50 nm级别的突起,呈微纳米分级结构。该复合材料在波长为360 nm的紫外灯照射下,6 h内能使亚甲基蓝溶液褪色80%。
李陈晨, 杨学锋, 马涛, 曹金龙
采用热压烧结工艺制备了Al2O3/TiC/CNTs陶瓷复合材料。研究了不同载荷和转速下样品的摩擦系数和磨损量,通过扫描电子显微镜（SEM）表征磨损的表面形态。结果表明,当CNTS填充到陶瓷基体中时,CNTs起到了减磨的作用,Al2O3/TiC/CNTs陶瓷复合材料的摩擦系数和磨损量都会降低。在相同载荷下,随着转速的增加,样品的摩擦系数降低。在相同的转速下,随着施加载荷的增加,样品的摩擦系数降低。与Al2O3/TiC陶瓷相比,Al2O3/TiC/CNTs陶瓷复合材料的磨损量波动很小,不同载荷和转速下磨损量变化不明显,随着CNTs含量的增加,磨损量先降低,后又开始增大。摩擦接触过程中,CNTs脱落形成一层润滑膜,阻断摩擦副间的接触,降低磨损量和摩擦系数。疲劳磨损是Al2O3/TiC/CNTs陶瓷复合材料的主要磨损形式。
孟祥飞, 石虎, 王继华, 王永亮, 韩志东
本文以纳米石墨微片(GraphiteNanoplatelets,GNP)作为协效剂,与膨胀阻燃剂(聚磷酸铵和季戊四醇)复配,考察了GNP在无卤阻燃聚苯乙烯中的协同作用与阻燃机理。采用粉末复合法制备聚苯乙烯阻燃复合材料,固定膨胀阻燃剂用量为25wt.%,探究了不同GNP用量(0wt.%、0.5wt.%、1.0wt.%、2.0wt.%)对复合材料阻燃性能的影响,以及GNP对阻燃复合材料的协同效果。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧表征了复合材料的阻燃性能,采用扫描电镜研究了GNP对炭层形貌的影响,锥形量热仪研究了GNP对复合材料热释放速率的影响。PS/IFR阻燃复合材料中阻燃剂用量超过25wt.%时,复合材料的阻燃性能显著提高,阻燃剂用量达到30wt.%时,极限氧指数达到37.3,垂直燃烧达到V-0级。GNP的引入可显著降低膨胀阻燃剂的用量。GNP/IFR/PS阻燃复合材料中膨胀阻燃剂用量为24.5wt.%、GNP添加量为0.5wt.%时,极限氧指数可达到36,垂直燃烧达到V-0级。探究了阻燃剂中引入GNP对于复合材料的协效阻燃机理,结果显示GNP引入后可促使燃烧后炭层致密,且热释放速率降低,从而表现出较好的协同阻燃效果。
陈雯, 郑子山
采用高温固相法在还原气氛下制备蓝色长余辉发光材料Zn1-δAl2O4-δ,并通过适当减少ZnAl2O4中Zn的计量比在材料中制造作为发光中心的Zn空位缺陷。利用X射线粉末衍射（XRD）仪对样品物相进行表征,并利用Debye-Scherrer公式计算材料的颗粒大小为45nm,所制备的材料颗粒细小。对材料进行激发发射光谱测试,主发射峰位于467nm。热释发光（TL）光谱测试表明材料中存在两个能级陷阱深度大小较合适的缺陷,分别为0.767 eV和0.836 eV。缺Zn计量比配比及还原性气氛煅烧均能显著提高材料缺陷浓度并改善材料的发光性能,所制备的发光材料目测余辉时间达4 h。对材料的发光机理进行了探讨。
陈雯, 郑子山
采用高温固相法在还原气氛下制备蓝色长余辉发光材料Zn1-δAl2O4-δ,并通过适当减少ZnAl2O4中Zn的计量比在材料中制造作为发光中心的Zn空位缺陷。利用X射线粉末衍射(XRD)仪对样品物相进行表征,并利用Debye-Scherrer公式计算材料的颗粒大小为45nm,所制备的材料颗粒细小。对材料进行激发发射光谱测试,主发射峰位于467nm。热释发光(TL)光谱测试表明材料中存在两个能级陷阱深度大小较合适的缺陷,分别为0.767 eV和0.836 eV。缺Zn计量比配比及还原性气氛煅烧均能显著提高材料缺陷浓度并改善材料的发光性能,所制备的发光材料目测余辉时间达4 h。对材料的发光机理进行了探讨。