碳源浓度对掺硼金刚石／多孔钛复合材料制备的影响
介孔碳材料的合成及应用分析研究
介孔碳材料的合成及应用研究 李璐 (哈尔滨师范大学> =摘要> 综述了介孔碳材料的合成及应用.关键词: 介孔碳。合成。应用 0 引言 介孔碳是近年来发现的一类新型非硅介孔材料, 它是由有序介孔材料为模板制备的结构复制品. 由于其具有大的比表面( 可高达2500m2# g- 1 >和孔容(可达到2. 25 cm3 # g- 1 >,良好的导电性、对绝大多数化学反应的惰性等优越的性能, 且易通过煅烧除去, 与氧化物材料在很多方面具有互补性, 使其在催化、吸附、分离、储氢、电化学等方面得到应用而受到高度重视. 1 介孔碳材料的合成 介孔碳的制备通常采用硬模板法, 选择适当的碳源前驱物如葡萄糖、蔗糖乙炔、中间相沥青、呋喃甲醇[ 1]、苯酚/甲醛树脂[ 2]等, 通过浸渍或气相沉积等方法, 将其引入介孔氧化硅的孔道中, 在酸催化下使前驱物热分解碳化, 并沉积在模板介孔材料的孔道内, 用NaOH或HF溶掉SiO2 模板,即可得到介孔碳. 以下介绍几种介孔碳材料的合成方法及性质.
1. 1 CMK- 1 Ryoo首次用MCM- 48为模板 合成了介孔碳材料(CMK- 1>. 由于MCM- 48具有两套不相连通的 孔道组成, 这些孔道将变成碳材料的固体部分, 而MCM- 48中氧 化硅部分则会变成碳材料的孔道. 因此CMK- 1 并不是MCM- 48 真 正的复制品, 而是其反转品. 在脱除MCM- 48 的氧化硅过程中, 其结晶学对称性下降[ 3] , 后 续的研究表明与所用的碳前驱物有关, 其中一个具有I41 /a对称性[ 4] .1. 2 CMK- 3 使用SBA- 15 合成六方的介 孔碳( CMK 3>, 由于二维孔道的SBA- 15孔壁上有微孔, 因 图1 孔道不相连的的模板(MCM- 41或1234K 下 焙烧的SBA - 15> 制备的无序碳材料( A>。孔道相 连的模板( 1173K温度以下焙烧的SBA - 15> 制备 的有序介孔碳材料CMK- 3( B>
金属基复合材料的应用及前景
附录： 题目：金属基复合材料的应用级展望 院（系）轻纺工程系 专业高分子材料加工技术 届别2012届 学号0919080102 姓名汪振峰 指导老师袁淑芳老师 黎明职业大学 2011年12月
金属基复合材料的应用及展望 汪振峰 （黎明大学，福建泉州，362000） 摘要:金属基复合材料是近几年来复合材料研究中的热点。本文综述了金属基复合材料的分类、性能特点、制备方法,总结了其主要进展及应用。 关键词:金属基复合材料；特点；应用 1、前言 随着近代高新技术的发展,对材料不断提出多方面的性能要求，推动着材料向高比强度、高比刚度、高比韧性、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等多方面发展。复合材料的出现在很大程度上解决了材料当前面临的问题，推进了材料的进展。 复合材料(Composite Materials)是为达到预期的使用特性将不同性质的两种或两种以上材料结合为一体而设计制造的新材料。金属基复合材料(MMCs即Metal matrix composites)是以金属、合金或金属间化合物为基体,含有增强成分的复合材料。其目标是解决航空、航天、电子、汽车、先进武器系统等高技术领域提高用材强度、弹性模量和减轻重量的需要,它在60年代末才有了较快的发展,是复合材料一个新的分支.目前尚远不如高聚物复合材料那样成熟,但由于金属基复合材料比高聚物基复合材料耐温性有所提高,同时具有弹性模量高、韧性与耐冲击性好、对温度改变的敏感性很小、较高的导电性和导热性以及无高分子复合材料常见的老化现象等特点,成为用于宇航、航空等尖端科技的理想结构材料。 金属基复合材料集高比模量、高比强度、良好的导热导电性、可控的热膨胀系数以及良好的高温性能于一体,成为当代发展迅速的重要先进材料之一。 2、金属基复合材料的分类 金属基复合材料是以金属为基体，以高强度的第二相为增强体而制得的复合材料。因此，对这种材料的分类既可按基体来进行、也可按增强体来进行。 2.1按基体分类： 2.1.1铝基复合材料 这是在金属基复合材料中应用得最广的一种。由于铝的基体为面心立方结构，因此具有良好的塑性和韧性，再加之它所具有的易加工性、工程可靠性及价格低廉等优点，为其在工程上应用创造了有利的条件。 在制造铝基复合材料时，通常并不是使用纯铝而是用各种铝合金。这主要是由于与纯铝相比，铝合金具有更好的综合性能。至于选择何种铝合金做基体，则根据实际中对复合材料的性能需要来决定。
Cu-Fe基金刚石复合材料金刚石石墨化的热力学及动力学分析
Cu-Fe基金刚石复合材料金刚石石墨化的 热力学及动力学分析 张杰李文生董洪峰刘毅李亚明 （兰州理工大学甘肃省有色金属新材料国家重点实验室兰州 730050） 摘要利用真空热压烧结技术制备切屑大理石和花岗岩的Cu-Fe基金刚石复合材料锯片刀头。通过热力学和动力学理论计算分析及扫描电镜、X射线衍射仪和激光拉曼光谱仪试验分析判断烧结刀头中金刚石的石墨化程度。结果表明：1093K、13MPa真空烧结刀头中的金刚石在热力学上不稳定，金刚石-石墨相变可以自发进行；但在动力学上是稳定的，金刚石石墨化概率可忽略不计。拉曼光谱和X射线衍射分析验证了实验中金刚石没有发生石墨化。 关键词Cu-Fe基复合材料；金刚石；石墨化；热力学；动力学 0 引言 从上世纪30年代粉末冶金技术进入金刚石工具制造业以来，特别是1954年人造金刚石的诞生，使得金刚石工具制造业获得了迅速的发展。金刚石工磨具广泛应用于地质勘探、石材、机械、汽车及国防工业等各个领域制造，机械加工用的磨具、地质钻头及石材锯切工具等[1,2]。特别是金属基金刚石工磨具作为一种特殊的复合材料，以其特有的性能在非金属及硬脆材料加工方面（70%应用于石材开采加工）获得了愈来愈广泛的应用[3,4]。由于Co与金刚石相匹配的各种优良性能，传统的金刚石工具大部分是以Co(18-25wt.％)为粘结剂金属，但是在我国，钴资源极其匮乏，而且是重要的战略物质，这就导致钴的价格是居高不下，所以现在研究代钴配方成为一个热点[5,6,7]。而Cu-Fe基复合材料又是近期发展起来的新型材料，它具有高强度、高导电率及良好的导热性，且硬度高、耐磨性好，受到越来越广泛的应用[8]，兰州理工大学采用真空热压烧结方法制备了低钴含量的Cu-Fe基金刚石复合材料刀头，用以切屑大理石和花岗岩[2]。 金刚石的石墨化严重影响金刚石的热导率、强度、硬度以及结构等，使其在界面处容易产生应力集中而导致显微裂纹的出现，在应用过程中发生非正常断裂或金刚石早期脱落, 严重影响金刚石工磨具的使用性能。总所周知，在低温条件下金刚石是亚稳相，而高温下便自发转化为石墨相。 本文对制备的以Cu-Fe基粉末为结合剂的金刚石刀头中金刚石的石墨化进行实验分析，并进行热力学和动力学理论验证，为金刚石工磨具制造工艺提供实验及理论依据。 1 实验方法 1.1 试样制备 制备Cu-Fe基粉末烧结金刚石复合材料刀头胎体的化学成分(质量分数)如表1所示。电解铜粉粒度为200～250目、纯度≥99.7%，铁粉为氧化还原铁粉，粒度180～200目，纯度≥99.7%。钴粉和镍粉为电解粉末，粒度250～300目、纯度≥99.7%。金刚石选用MBD12型，粒度40～50目。
介孔碳材料载体钯催化剂用于燃料电池
介孔碳材料载体钯催化剂用于燃料电池 2016-07-03 12:53来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 钯催化剂微观结 构 甲醇燃料电池(DMFC)通常用铂基催化剂作阳极催化剂,但其对甲醇氧化的电催 化活性较低,而且易被甲醇氧化的中间物种所毒化; 特别是甲醇很易透过Nafion膜, 在阴极产生混合电位,既浪费了燃料,又降低了燃料的利用效率、阴极催化剂效率和电池的工作电压. 研究发现,用甲酸作燃料得到的直接甲酸燃料电池(DFAFC)具有很多优点.如甲酸无毒,不易燃,储存和运输安全;甲酸阴离子与Nafion膜中的磺酸基团间 有排斥作用,因此甲酸对Nafion膜的渗透率远小于甲醇;甲酸作燃料时浓度可以高 达20mol/L,而甲醇的浓度只有2mol/L.虽然甲酸的能量密度仅是甲醇的1/3,但DFAFC的功率密度仍高于DMFC.由于甲酸氧化的活化能小于甲醇氧化的活化能, 因 此DFAFC的性能要好于DMFC.在DFAFC中,Pd是一种对甲酸电氧化有较好催化性能的阳极催化剂.由于钯黑易聚结,利用率较低,因此人们更关注其负载型催化剂. 有序介孔碳不仅具有较高的比表面积和较大的孔体积、较少的或者没有微孔,而且有序介孔碳具有规则的孔道结构及可控的孔径,如果将贵金属纳米粒子负载到孔道内,不仅可以控制金属纳米粒子的尺寸,而且可以得到高分散的介孔碳负载贵金属催化剂.由于介孔碳的限域作用,在合成介孔碳负载贵金属催化剂时,不需 要加入表面活性剂,因此具有很高的催化活性和稳定性.三维有序结构的介孔碳已经被证明在燃料电池中有利于反应物和产物的质子传输.因此介孔碳材料应用在催化 剂载体以及燃料电池方面具有理论和实际研究价值. Nazar等利用硫引入贵金属法制备了一系列介孔碳负载贵金属催化剂; 陈书如等通过控制碳/硫比例,将熔融单质硫扩散负载到碳骨架小介孔中,保留有序 介孔,形成多孔有序介孔碳/硫纳米复合材料.
金刚石_铜复合材料热导率研究
金刚石/铜复合材料热导率研究* 刘永正 (北京航空材料研究院先进复合材料国防科技重点实验室,北京100095) 摘 要: 采用放电等离子烧结法制备了金刚石/铜复合材料,并研究了增强体粒径及体积分数对复合材料热导率的影响。结果表明复合材料的热导率随粒径的增大而略有增加,当体积分数10%时热导率最高。X 射线衍射谱图显示制备过程中金刚石未发生石墨化。关键词: 金刚石/铜;复合材料;热导率 中图分类号: TB331文献标识码:A 文章编号:1001 9731(2009)增刊 0323 03 1 引 言 随着电子技术的不断发展,电子元器件集成化程度越来越高,发热量也越来越大,微处理器及功率半导体器件在应用过程中常常因为温度过高而无法正常工作。散热问题是电子信息产业发展面临的主要技术瓶颈之一[1,2]。金刚石的室温热导率为600~2200W/(m K),热膨胀系数0.810-6/K[3]。目前人工合成金刚石技术已十分成熟,生产成本大幅下降,使人造金刚石在复合材料中的大规模应用成为可能。如何发挥金刚石的高导热性质来制备各种复合材料,是各国科学家广泛关注的问题[4~7]。 在金属材料中,铜具有良好的热导率,但其热膨胀系数过大,因此可以考虑以铜为基体,金刚石颗粒为增强体制备金刚石/铜复合材料。本文采用放电等离子烧结法制备了金刚石/铜复合材料,主要研究了金刚石的粒径及体积分数对复合材料热导率的影响。 2 实 验 实验用原料为电解铜粉(纯度99.7%),人造金刚石为颗粒形状不规则的普通研磨级单晶金刚石(粒径分别为20~30、40~60、60~80 m)。将金刚石颗粒与铜粉按金刚石所占体积分数分别为5%、10%、20%、40%、60%进行配料,然后在混料机中进行混料。将混合后的粉末装入直径 20m m的石墨模具中,在SPS 1050T放电等离子烧结炉中真空加压烧结,压力20M Pa,烧结温度900!,到温后保温5min,随炉冷却至200!后取出。 采用线切割的方法加工 10m m3m m的圆片,采用Archim edes排水法测量复合材料的密度,用LFA447激光导热性能测试仪测定材料的热扩散系数和比热,并计算出材料的热导率;采用JSM 5600LV型扫描电子显微镜观察复合材料的微观形貌;采用D8 Adv ance X射线衍射仪对复合材料进行物相分析。 3 结果与讨论 3.1 粒径对复合材料热导率的影响 表1为采用放电等离子烧结法制备的40%(体积分数)的金刚石/铜复合材料的热导率对比数据。一般来说,金刚石的粒度越细,缺陷越少,导热性能也越好;但另一方面粒度越细,比表面积越大,复合材料中增强体与基体的结合界面越多,界面处的热损耗也越多。在金刚石/铜复合材料体系中,粒径大小带来的界面的影响要大于颗粒本身缺陷的影响,因此复合材料的热导率随着金刚石粒径的增大而略有增加。 表1 不同粒径的金刚石/铜复合材料性能Table1T he properties of diamond/copper composites w ith different sizes of diamo nd particles 样品粒径( m)热导率(W/(m K)) 1#20~30248 2#40~60251 3#60~80256 3.2 金刚石含量对复合材料热导率的影响 对于颗粒增强金属基复合材料的热导率是可以根据基体和颗粒材料的热导率以及颗粒在基体中的含量来进行计算的。比较重要的有Brugg em an理论模型、Lew is和Nielsen半经验模型、M ax w ell理论模型等[8],这些模型的建立基础是:圆球形增强体颗粒在基体中均匀分布,颗粒与基体界面忽略不计。H assel man和Johnson在M axw ell理论的基础上考虑了颗粒对热导率的影响,将单一颗粒体积分数的函数转变为与增强体颗粒体积分数、尺寸大小的函数,并引入了界面热阻的概念,具体方程式如下[9]: 323 刘永正:金刚石/铜复合材料热导率研究 *基金项目:国防科技重点实验室基金资助项目(9140C4403080705) 收到稿件日期:2009 05 15 通讯作者:刘永正 作者简介:刘永正 (1980?),男,黑龙江齐齐哈尔人,工程师,主要从事新型复合材料研究。
金属基复合材料的种类与性能
金属基复合材料的种类与性能 摘要：金属基复合材料科学是一门相对较新的材料科学，仅有40余年的发展历史。金属基复合材料的发展与现代科学技术和高技术产业的发展密切相关，特备是航天、航空、电子、汽车以及先进武器系统的迅速发展对材料提出了日益增高的性能要求，除了要求材料具有一些特殊的性能外，还要具有优良的综合性能，有力地促进了先进复合材料的迅速发展。单一的金属、陶瓷、高分子等工程材料均难以满足这些迅速增长的性能要求。金属基复合材料正是为了满足上述要求而诞生的。 关键词：金属；金属基复合材料；种类；性能特征；用途 1. 金属基复合材料的分类 按增强体类型分 1.1.1颗粒增强复合材料 颗粒增强复合材料是指弥散的增强相以颗粒的形式存在，其颗粒直径和颗粒间距较大，一般大于1μm。 1.1.2层状复合材料 这种复合材料是指在韧性和成型性较好的金属基材料中含有重复排列的高强度、高模量片层状增强物的复合材料。片曾的间距是微观的，所以在正常比例下，材料按其结构组元看，可以认为是各向异性的和均匀的。 层状复合材料的强度和大尺寸增强物的性能比较接近，而与晶须或纤维类小尺寸增强物的性能差别较大。因为增强物薄片在二维方向上的尺寸相当于结构件的大小，因此增强物中的缺陷可以成为长度和构件相同的裂纹的核心。 由于薄片增强的强度不如纤维增强相高，因此层状结构复合材料的强度受到了限制。然而，在增强平面的各个方向上，薄片增强物对强度和模量都有增强，这与纤维单向增强的复合材料相比具有明显的优越性。 1.1.3纤维增强复合材料 金属基复合材料中的一维增强体根据其长度的不同可分为长纤维、短纤维和晶须。长纤维又叫连续纤维，它对金属基体的增强方式可以以单项纤维、二维织物和三维织物存在，前者增强的复合材料表现出明显的各向异性特征，第二种材料在织物平面方向的力学性能与垂直该平面的方向不同，而后者的性能基本是个向同性的。连续纤维增强金属基复合材料是指以高性能的纤维为增强体，金属或他们的合金为基体制成的复合材料。纤维是承受载荷的，纤维的加入不但大大改变了材料的力学性能，而且也提高了耐温性能。 短纤维和晶须是比较随机均匀地分散在金属基体中，因而其性能在宏观上是各向同性的；在特殊条件下，短纤维也可以定向排列，如对材料进行二次加工（挤压）就可达到。 当韧性金属基体用高强度脆性纤维增强时，基体的屈服和塑性流动是复合材料性能的主要特征，但纤维对复合材料弹性模量的增强具有相当大的作用。 按基体类型分 主要有铝基、镁基、锌基、铜基、钛基、镍基、耐热金属基、金属间化合物基等复合材料。目前以铝基、镁基、钛基、镍基复合材料发展较为成熟，已在航天、航空、电子、汽车等工业中应用。在这里主要介绍这几种材料 1.2.1铝基复合材料 这是在金属基复合材料中应用最广的一种。由于铝合金基体为面心立方结构，因此具有良好的塑性和韧性，再加之它所具有的易加工性、工程可靠性及价格低廉等优点，为其在工程上应用创造了有利条件。再制造铝基复合材料时通常并不是使用纯铝而是铝合金。这主要是由于铝合金具有更好的综合性能。
介孔碳材料
介孔碳材料：合成及修饰 关键词：嵌段共聚物，介孔碳材料，自组装，模板合成 许多应用领域对多孔材料的兴趣是由于他们的高比表面积和理化性质。传统的合成只能随机产生多孔材料，对超过孔径分布几乎是无法控制的，更不用说细观结构了。最新的突破是其它多孔材料的制备工艺，这将导致具有极高比表面积和有序介孔结构的介孔材料制备方法的发展。随着催化剂的发展，分离介质和先进的电子材料被用在许多科学学科。目前合成方法可归类为硬模板法和软模板法。这两种方法都是用来审查碳材料表面功能化取得的进展。 1.简介 多孔碳材料是无处不在和不可或缺的，应用于许多的现在科学领域。多孔碳材料被广泛用作制备电池电极、燃料电池、超级电容。作为分离过程和储气的吸附剂，应用于许多重要的催化过程。介孔碳材料的用途在不同的应用中有着直接的联系，不仅仅关系到其优良的物理和化学性能，如导电、热导率、化学稳定性和低密度，而且关系到其广泛的可用性。近年来碳技术已经取得了很大进展，同时也通过开发和引进新的合成技术改变现有的制备方法。多孔碳材料根据其孔径可分为微孔（孔径<2nm）；中孔（2nm<孔径<50nm）；大孔（孔径>50nm）。传统的多孔碳材料，例如活性炭和碳分子筛，被热解和物理或是被有机体化学活化合成的。有机体包括在高温下的煤、风、果壳、聚合物[1-3]。这些碳材料通常在中孔和微孔范围内有广泛的孔径分布。活性碳和碳分子筛已大批量生产并被广泛用于吸附、分离和催化方面。 微孔碳材料综述的主要进展包括（a）合成碳材料（表面积高达3000m2g-1）[4,5]使用的氢氧化钾,(b)带有卤素气体的碳选择性反应可控制碳材料产生的微孔大小[6]。后一种方法使用碳化物为碳源，并且卤素气体选择性的除去金属离子。这种化学蚀刻法产生一个具有很窄的粒度分布的微孔。这些碳材料产生的微孔能提供高比表面积、大孔容、吸附气体和液体。尽管微孔材料被广泛应用在吸附分离和催化上，生产使用的方法遭到限制。活性炭微孔材料的缺点（a）由于空间限制规定小孔径使分子运输速度缓慢，（b)低电导率的产生是由于表面官能团的缺陷产生的，（c）多孔结构被高温或石墨化破坏。 为了克服上述这些限制努力寻求其他的合成方法，方法如下：（a）通过物理或组合物理/化学方法的高度活化,[1,7-9]（b）碳前躯体碳化是热固性组成成分之一，也是热不稳定性成分，[10,11]（c）催化剂辅助活化碳前驱体与金属（氧化物）或有机金属化合物，[9,12-14]（d）碳化气凝胶或冷冻，[15,16]（e）通过浸渍硬模板复制合成介孔碳，碳化和模板拆除。[17,18]（f）自组装通过缩合和碳化使用软模板[19-21]。方法a之d只会导致介孔碳材料有广泛孔径分布（PSD）和可观微孔[9,22]。因此，这些方法都缺乏吸引力。 值得重新审查的是方法e和方法f，这两种方法与有良好控制孔径的介孔碳材料的合成有关联。方法e涉及预合成的有机或无机模板的使用，也被称为硬模板合成方法。这些模板主要是作为介孔碳的模具材料，并且没有明显的化学作用采取前体之间发生模板和碳化[23]。相应的多孔结构是由有明确定义的纳米结构模板预定的。反过来，方法f涉及软模板，通过生成有机分子自组装纳米结构。相应的孔径结构确定合成条件，如混合比、溶剂和温度。虽然该术语"软模板"尚未正式确定，软模板法在本次审查是指自组装模板。软模板法不同于有机自组装硬模板法，分子或基团被操纵在分子能级和被组织成纳米空间氢键或疏水/亲
连续纤维增强钛基复合材料研究概况)
连续纤维增强钛基复合材料研究概况 曾立英 邓 炬 白保良 赵永庆 (西北有色金属研究院 西安710016) 摘 要 重点介绍了连续纤维增强钛基复合材料的3种复合方法,即箔材-纤维-箔材法、等离子喷射涂层法和物相沉积法。开发的强化纤维有SiC纤维和Al2O3单晶纤维,并介绍了它们的研究进展。最后讨论了一些复合材料的性能特点和复合材料的损伤评价技术。 关键词 连续纤维 钛基体 横向蠕变 损伤评价 中图法分类号:T G146.23 文献标识码:A 文章编号:1002-185X(2000)03-0211-05 连续纤维增强钛基复合材料具有比钛合金更高的比强度和比模量[1],并比钛合金更耐热,可在高于600℃的环境下使用。连续 -SiC纤维增强的T i-6-4中,轴向UT S可达1.8GPa;弹性模量是基体的1.3倍[2]。这些均使其有望用作未来先进航空航天飞机的蒙皮、刚性件和高性能发动机部件。若用作发动机转子、风扇叶片和盘件,以取代N i基或Co基超合金,发动机可减重30%[3]。近20年来,材料工作者对其进行了深入的研究[4,5],并取得了突破性进展。特别是随着SCS-6等SiC纤维的改进与商品化,纤维增强钛基复合材料的一些研究成果开始产业化。如美国国防部和NASP资助建立的SiC纤维增强钛基复合材料的生产线,为单级直接进入轨道航天飞机提供机翼和机身的蒙皮、支撑衍梁、加强筋等构件[4]。近年来又开发了一些新的制备方法,如三极管溅射和磁控溅射技术。所研究的基体合金范围扩展为近 , , + 和 合金。为使一些复合材料工程化,对它们的疲劳裂纹扩展、断裂等方面也进行了深入的研究[6-8]。本文阐述了一些复合材料的性能特点,介绍了近年来制备连续纤维增强钛基复合材料的方法、开发的强化纤维与基体合金研究概况,并给出复合材料损伤评价技术。 1 复合材料的制备技术 1.1 复合方法 连续纤维增强钛基复合材料的制备分为复合和固化压实2个步骤。该材料的复合非常困难,只能用固相法合成。开发的方法以固化压实前纤维与基体的不同排列方式来区分,通常称为箔材-纤维-箔材(FFF)法、等离子喷射涂层法(M CM)和物相沉积法(PVD)。图1为3种方法的示意图。表1比较了3种方法的优缺点。物相沉积(PVD)法分为2类:电子束蒸发沉积(EBED)和溅射技术(三级管溅射,TS;磁控溅射M S)。它们都是在固化压实之前在单根纤维上涂覆一层均匀的基体。基体以涂层形式出现,减少了加工成箔材或粉末的昂贵的加工费。该工艺的主要优点为:纤维分布均匀;每一纤维被基体包围,纤维间不接触,纤维损伤小;纤维体积分数可用涂层厚度来控制; 利于近净形加工。 图1 3种复合方法的示意图 F ig.1 Schemat ic diagr am of t hree kinds o f co mposite pr ocess 1.2 固化压实 常用热等静压(HIP)或真空热压(VHP)来固化压实复合材料[11,17]。但最近研究表明:用锻造法代替HIP或VHP,复合材料的室温拉伸性能和疲劳性能与HIP法制备的相当,既降低了成本又节约了加工时间[9]。PVD+HIP法制备的 -SM1240/T i-6-4的压 第29卷 第3期2000年 6月 稀有金属材料与工程 RARE M ETAL M A TERIALS AND ENGINEERING Vol.29,No.3 J une2000 联系人:曾立英,女,30岁,硕士,工程师,西北有色金属研究院钛合金研究所,西安710016,电话:029-*******,传真: 029-*******
磁性碳纳米复合材料新型吸附剂处理污水重金属技术及进展
第33卷第2期2016年6月 上海第二工业大学学报 JOURNAL OF SHANGHAI POLYTECHNIC UNIVERSITY V ol.33No.2 Jun.2016 文章编号:1001-4543(2016)02-0081-07 磁性碳纳米复合材料新型吸附剂处理污水重金属技术及进展 郭占虎1,闫星如1,关杰2 (1.田纳西大学诺克斯维尔分校化学与生物分子工程系,美国田纳西州37996; 2.上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209) 摘要:快速工业化导致排放的污水含有越来越多的重金属(铬,镉,汞,钽,铅,和砷)。其中,Cr(VI)是一种常见的水污染物,具有很强的毒性和移动性。因此,迫切需要寻求经济、有效和可持续使用的处理Cr(VI)的方法。磁性碳纳米复合材料(Magnetic Carbon Nanocomposites,MCNCs)有较大的比表面积,可增强重金属去除效率,同时材料的磁性有利于回收纳米材料。然而,用MCNCs去除污水中重金属的相关技术至今很少有人研究,文中介绍了MCNCs 去除重金属的基本原理,并以两种不同的MCNCs为例,介绍了相关研究的最新进展。 关键词:磁性;纳米复合材料;污水;重金属 中图分类号:TB383文献标志码:A 0引言 随着现代工业的快速发展,地表水的环境问题已经成为国际热点话题。现代工业排放的污水中所含重金属越来越多,比如铬,镉,汞,钽,铅和砷[1]。其中,Cr(VI)是一种常见的剧毒污染物,由于其在水溶液中具有较大溶解性,所以具有很强的移动性,对环境和人类生存的影响巨大[2]。美国环境保护局规定,铬离子在饮用水中的最大限额为100μg/L[3]。世界卫生组织要求饮用水中铬离子含量最高为50μg/L[3]。目前开发的、用以解决重金属问题的技术,包括氰化法、化学沉淀、化学还原法、离子交换法和反渗透法[4-8]。但是,这些方法均存在较为明显的缺陷:氰化法在使用过程中可产生剧毒中间体及其他有机氯化合物,将引起二次污染,导致更多的环境问题;化学沉淀法虽较为简单,但会有大量的沉淀污泥产生,处理低浓度重金属和后续污泥均需增加投入,成本较高[9];离子交换法对于处理含有离子和非离子性的杂质有限制,且操作成本高;反渗透法虽可以有效地降低金属离子浓度,但pH范围和操作成本都限制了其应用。近期研究发现,采用吸附法具有明显优势,其成本较低并且高效[10-11]。相比于沉淀法和电化学法,污水中重金属浓度较低时,吸附法可以比较有效地将其除去。 常用的吸附剂有矿物黏土、生物吸附剂和金属氧化物,然而由于表面疏水性和对金属离子结合力较弱,这些吸附剂的去重金属能力并不理想。近年来,有学者报道碳材料,如活性炭、石墨烯和碳纳米管,具有较好的去重金属离子的能力[12-14],但是这类材料具有低效且不易分离的明显缺陷。活性炭具有较高比表面积,是净化污水吸附剂中的一种,但是当污染物质量分数低至10?9时,活性炭无法再减少污染物的浓度[15-16]。同时,是否易于分离也是吸附剂应用的重要指标。分离碳材料一般采用离心分离法,它要求较高转速,导致应用成本增加。本课题组的研究工作发现,磁性碳纳米复合材料(Magnetic Carbon Nanocomposites,MCNCs)有较大的比表面积,可增大重金属的去除效率,同时所具有的磁性有利于回收纳米材料。 本文将通过两个相关的研究实例介绍MCNCs 去除污水中重金属的基本原理、性能表征及研究展望。以期有助于人们对MCNCs去除污水中重金属应用的理解和认识。 收稿日期:2016-03-07 通信作者:郭占虎(1973–),男,山西运城人,副教授,博士,主要研究方向为多功能复合材料。 电子邮箱nanomaterials2000@https://www.wendangku.net/doc/a315071516.html,。 基金项目:上海高校特聘教授(东方学者)岗位计划(No.1410000195)、美国自然科学基金(CMMI13-14486)资助
用掺硼金刚石(BDD)电极的电化学氧化协同作用和臭氧(O3)的工业废水处理
Synergy of electrochemical oxidation using boron-doped diamond (BDD)electrodes and ozone (O 3)in industrial wastewater treatment M.A.García-Morales a ,G.Roa-Morales a ,?,Carlos Barrera-Díaz a ,Bryan Bilyeu b ,M.A.Rodrigo c a Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable,UAEM-UNAM,Carretera Toluca-Atlacomulco,Km 14.5,Campus San Cayetano,C.P.50200,Toluca Estado de México,Mexico b Department of Chemistry,Xavier University of Louisiana,New Orleans 70125,LA,USA c Department of Chemical Engineering,Facultad de Ciencias Químicas,Universidad de Castilla-La Mancha,Campus Universitario s/n 13071Ciudad Real,Spain a b s t r a c t a r t i c l e i n f o Article history: Received 9October 2012 Received in revised form 22October 2012Accepted 23October 2012 Available online 27October 2012Keywords: Electrooxidation Ozone BDD Wastewater COD O 3-BDD coupled process This work evaluates the coupling of electrochemical oxidation and ozonation to reduce the high organic load of industrial wastewater quickly and effectively.Ozonation alone is shown to only reduce the COD of waste-water by about 45%.Electrochemical oxidation using boron-doped diamond electrodes reduces the COD by 99.9%,but requires over 2h per 0.7L batch.However,when the two processes are coupled,the COD is re-duced by 99.9%along with most color and turbidity in about an hour.The coupled process practically elimi-nates the COD,color,and turbidity without the addition of chemical reagents or changing the pH and doesn't generate any sludge,so it is both effective and environmentally friendly. ?2012Elsevier B.V.All rights reserved. 1.Introduction Industrial ef ?uents are dif ?cult to treat using traditional biological systems due to the high variations in their compositions.Unlike munic-ipal wastewater,industrial sources have higher organic load,color,and pH which ?uctuate [1,2].While traditional biological reactors are very effective in digesting the organic matter in municipal wastewater into carbon dioxide and water,the effectiveness drops considerably when treating industrial wastewater.Biological reactors typically only reduce 50%of the biochemical oxygen demand (BOD 5)and 35%of the chemical oxygen demand (COD)[3,4]. Due to the limitations of biological reactors,industrial wastewater is typically pretreated using physical –chemical processes such as co-agulation –?occulation.However,these processes generate large quantities of sludge and usually require pH adjustments and chemical reagents,all of which create their own environmental issues [5,6].Co-agulation –?occulation is not ef ?cient in the removal of dissolved (persistent)chemical pollutants. In recent works we have shown that combining electrocoagulation and ozone produces synergistic effects in wastewater treatment [7,8].However,the use of electrooxidation with boron-doped diamond (BDD)electrodes in conjunction with ozone for treating industrial ef ?u-ents has not yet been reported. Both electrooxidation and ozonation are advanced oxidative pro-cesses based on the generation of hydroxyl radicals (OH ?),which have high oxidation potential and degrade of a wide range of contam-inants.In particular,BDD electrodes have high anodic stability,a wide working potential window,and low stable voltammetric background current in aqueous media [9,10].Therefore,the electrochemical be-havior of BDD electrodes have been investigated with the goal of de-veloping applications for wastewater treatment [11,12].On the other hand,ozonation is an ef ?cient and powerful oxidizing process well known for its degradation of organic compounds.The limitations to these processes are the time required for electrooxidation and the ef-fectiveness of ozonation,so neither alone is truly industrially practical. Thus,this study evaluates the synergy of the two processes com-pared to the ef ?ciency and effectiveness of the individual ones.The effectiveness is evaluated in terms of color,turbidity and chemical ox-ygen demand (COD)reduction.The in ?uence of operating parame-ters such as time of treatment,current density,and initial pH is also evaluated. 2.Materials and methods 2.1.Wastewater samples Wastewater samples were collected from the treatment plant of an industrial park,which receives the discharge of 144different facil-ities.Therefore,the chemical composition of this ef ?uent is rather Electrochemistry Communications 27(2013)34–37 ?Corresponding author.Tel.:+527222173890;fax:+527222175109.E-mail address:groam@uaemex.mx (G. Roa-Morales).1388-2481/$–see front matter ?2012Elsevier B.V.All rights reserved. https://www.wendangku.net/doc/a315071516.html,/10.1016/j.elecom.2012.10.028 Contents lists available at SciVerse ScienceDirect Electrochemistry Communications j o ur n a l h o m e p a g e :w w w.e l s e v i e r.c o m /l o c a t e /e l e c o m
金刚石-铝复合材料的研究现状
金刚石/铝复合材料的国内研究现状 中国矿业大学（北京）材料系辛军伟 金刚石/铝复合材料的制备方法主要有液态浸渗法和粉末冶金法两大类。其中，粉末冶金法主要有放电等离子烧结法和高温高压烧结法；液态浸渗法又包括无压浸渗法、气体压力浸渗法、挤压铸造法。 国内关于金刚石和金属的复合材料的研究，有一大部分的研究工作是将金刚石复合材料作为超硬材料和刀具材料来看待，主要精力在于研究金刚石复合材料的硬度、成型工艺、耐磨性等方面，即金刚石和金属复合材料刀具和耐磨用具的制造加工。对于金刚石/铝复合材料作为新型导热功能材料的研究，国内有北京航空材料研究院、北京科技大学、北京有色金属研究总院、中南大学等单位有相关的科研结果报道。 制备金刚石/铝复合材料仍然存在许多难点,例如铝对金刚石的润湿性不够好，高温下金刚石有石墨化的倾向，铝可能会与金刚石反应等,这些因素均会导致材料的综合性能下降。因此,调节好铝和金刚石的比例,控制好制备过程中的工艺参数等,在改善金刚石与金属润湿性的同时,减小其界面热阻,对于获得稳定的高性能复合材料有十分重要的影响。 1、冯号,于家康,薛晨等.电子封装用金刚石/铝复合材料的显微组织与热膨胀性能[J],2010,19(4):59-62 中南大学冯号等人，用AlSi7合金做金属基体，用化学气相沉积法制备表面镀层，在750℃和6～7Pa的真空镀下微镀钛30min。通过气相沉积钛和金刚石表面碳反应生成碳化钛镀层。采用气体压力浸渗法制备出了金刚石/铝复合材料。但仅就其热膨胀系数进行研究，获得金刚石/铝复合材料的热膨胀系数在7.0×10-6~8.5×10-6之间。 2、陈惠，李尚劼，贾成厂等.金刚石粒径对高温高压法制备金刚石－铜复合材料性能的影响[J].复合材料制备与工艺,503-506 北京科技大学陈惠等人，本文采用高温高压法制备了金刚石－铜复合材料，分析了不同金刚石粒径对复合材料的微观组织、致密度和热导率性能的影响规律。结果表明:超高压法能够制备出致密度高达99%的金刚石－铜复合材料。随着金刚石粒径的增大复合材料热导率显著提高。当粒径为500～600μm时，热导率最高达318.7W/(m·K)，高于传统电子封装材料的热导率，能够很好地满足高发热密度电子封装材料散热的要求。 3、刘永正.金刚石/铝复合材料影响因素研究[J].超硬材料工程，2009,21（5）：15-17 北京航空材料研究院刘永正采用无压浸渗法制备了金刚石/铝复合材料，研究了浸渗温度、金刚石粒径、体积分数等因素对复合材料热导率的影响，在浸渗温度800℃下制备出热导率为298W/m.K、密度为3.17g/cm3的金刚石/铝复合材料。 4、郭静,孙久姗,孙璐等.铝-金刚石双相连续导热复合材料的制备[J].粉末冶金工业，2010，20(3):17-20 北京科技大学郭静等人，采用放电等离子烧结（SPS)工艺制备出了密度为3.05g/ cm3的铝-金刚石双相各自连续复合导热材料。但仅就制备方法和连续复合化工艺
有序介孔碳材CMK-3哪个厂家好 哪个有序介孔碳材CMK-3厂家好
有序介孔碳材CMK-3哪个厂家好 有序介孔碳材CMK-3哪个厂家好？这还是大家更加关心的问题。有序介孔碳作为一类新型材料，具有均一的孔径分布、大的比表面积和孔容、有序的孔道结构等独特的结构特点，同时还具有优良的机械和热稳定性，并且对绝大多数化学反应显出惰性，在催化、吸附、分离、储氢、电化学等方面具有很好的应用前景。那么，有序介孔碳材CMK-3哪个厂家好？这里推荐先丰纳米公司。下面就简单的介绍有序介孔碳材CMK-3制作方法。 一般来说，有序介孔碳材料的制备方法有两种。 一是硬模板法 1、合成有序的硬模板，如介孔氧化硅等 2、灌注碳源前驱体到硬模板的孔道中 3、碳化形成复合材料 4、去除硬模板得到有序介孔碳。 这种方法程序非常繁琐、成本非常高，很难用以实现介孔碳材料的规模化合成。 二是软模板法 即超分子自组装法。利用溶剂挥发诱导自组装(EISA)成功地合成了介孔碳材料。该过程简单、可重复性好；然而该方法需要大量的溶剂，既污染环境又浪费原料。此外该方法需要大面积的容器来挥发，占据大量的空间，也限制了该方法的规模化生产。
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