水泥基材料是目前使用量最大的建筑材料,在实际应用过程中,水泥基材料会出现损坏,达不到预期的性能要求。水泥水化产物中存在大量结晶的Ca(OH)2,影响各种水泥水化产物之间的粘结性,造成水泥基材料性能的降低。如何增强水泥基材料的性能成了国内外研究的热点,需要找到能够有效改善水泥基材料性能的方法。查阅国内外相关文献发现,将粉煤灰、硅灰、纳米SiO2(因三种材料的主要组分为SiO2,以下统称为硅基材料)或矿渣掺入到水泥基材料中,因其具有火山灰反应,并能起到填充作用,可明显提高水泥基材料的性能。掺合料的加入可降低水泥基材料中Ca(OH)2含量,减小其晶粒尺寸,使C-S-H凝胶的数量增多,改善水泥基材料的孔隙率,提高其性能。粉煤灰和矿渣成分中有部分玻璃态物质,能减少水泥浆体用水量,增加和易性;具有较低的火山灰性,适量掺入能降低水泥浆体的水化速度;含有粉煤灰或矿渣的水泥基材料早期强度较低,后期强度较高。硅灰与纳米SiO2的火山灰活性较高,能促进水化,适量掺入能够使水泥基材料早期强度大幅提高,但后期强度发展较慢;同时也会增大水泥基材料早期收缩,增加其结构开裂的风险。不同掺合料复掺后能产生协同增强效应,可获得性能优异的复掺改性水泥基材料。本文主要介绍了硅基材料和矿渣在水泥基材料中的应用,从反应机理、水化热、强度、孔隙率等方面来阐述其在水泥基材料中的研究现状和相关成果。对目前研究中存在的相关问题进行了分析总结,以期为制备性能优异的水泥基材料提供一定的参考。...
近年来,陶瓷颗粒非均匀分布增强钢铁基复合材料(构型复合材料)由于具有优异的耐磨性,成为国内外高性能耐磨材料研究和应用的热点。对构型复合材料耐磨性的研究进行了综述,认为在无冲击磨料磨损工况下,构型复合材料的耐磨性显著高于常规陶瓷颗粒均匀分布增强复合材料,其耐磨性顺序按照基体排列为:高铬铸铁基>合金钢基>高锰钢基复合材料;陶瓷/钢铁界面结合强,则复合材料耐磨性高;按照陶瓷颗粒排序是:WC>(TiC,ZTA)>Al2O3增强复合材料;ZTA中ZrO2含量高,则耐磨性好。在高冲击磨料磨损工况下,构型复合材料耐磨性远不如无冲击工况下的耐磨性,有的甚至比基体差;合金钢基复合材料耐磨性比高锰钢基稍高。综述了不同工况下构型复合材料的磨损机理,并提出了构型陶瓷/钢铁复合材料的研究方向。...
富锂锰基正极材料(Li-rich manganese cathode material,LMCM)具有高放电比容量(250 mAh·g-1@0.1C)、高电压、制作成本低和环保等优点,被视为下一代动力锂电池正极材料的理想之选,是锂电池能量密度突破400 Wh/kg的关键电极材料。但LMCM存在首次不可逆容量高和库伦效率差、倍率性能差和电压衰减等问题,在一定程度上制约了此类正极材料的大规模使用。为了解决LMCM存在的问题,相关学者做了大量的研究工作。一方面,针对LMCM在循环过程中的容量特性及结构演变规律进行了研究,为LMCM优化改性提供理论基础;另一方面,通过表面包覆、离子掺杂、表面酸处理等方法进行改性以提升LMCM的电化学性能,虽然取得了一定的成果,但是并不能完全满足使用需求。因此,近年来学者们开始在材料结构优化及活性晶面调控方面不断尝试,在保持LMCM优点的同时,进一步提高材料的倍率性能和循环寿命,降低首次不可逆容量损失,抑制循环过程的电压衰减。材料晶体结构优化的主要研究方向有构筑缺陷体系、层状-尖晶石异质结构、微纳结构、多孔结构等,优化后的结构能够有效缩短充放电过程中Li+的扩散路径,提升材料的结构强度,减少过渡金属离子的迁移和相变的发生,增强电解液渗透性,有效提高材料的结构及电化学稳定性;而晶面调控通过构筑具有α-NaFeO2结构且晶向与锂层平行的晶面作为Li+脱嵌的电化学活性面,为Li+扩散提供畅通的路径,既能缩短Li+的扩散距离,又能提高Li+脱嵌的速率,从而提升材料大电流充放电能力。本文归纳了LMCM的研究进展,分别对材料的容量特性及结构演变、结构优化、电化学活性晶面调控等方面进行了介绍,分析了LMCM研究的成果和面临的问题,并对后续研究方向进行展望,以期为LMCM的设计和可控制备提供参考。...
研究
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以石墨烯为代表的二维材料因其厚度尺寸和层状结构特点,表现出许多独特的物理化学性质,比如导电率高、化学性质稳定以及比表面积大等特点,在环境、材料、能源和催化领域具有广泛的应用前景。而二维材料与半导体复合,不仅可以拥有单个组分的优势,而且每种组分之间的相互作用还可能会引起本征性能的协同增强,因此二维材料-半导体复合光催化剂受到广泛的关注。文中首先介绍了二维材料的分类,包括石墨烯基二维材料和类石墨烯二维材料(六方氮化硼、过渡金属硫族化物、石墨相氮化碳、黑磷、第Ⅳ主族类石墨稀材料、金属有机骨架化合物和共价有机骨架化合物、层状双氢氧化物)。其次对二维材料和半导体-二维材料复合光催化剂的制备进行总结,重点介绍二维材料的“自上而下”和“自下而上”制备策略。最后从光催化降解有机污染物和光解水制氢对二维材料的光催化应用进行综述。基于二维材料光催化的研究现状和进展,进而对二维材料在光催化领域的前景进行展望,提高其实际应用价值。...
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