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目的基于微弧成膜机制形成的类陶瓷氧化膜层中存在大量孔洞、裂纹和凸起,使得膜层的致密性和耐磨性不够理想。通过在钛合金微弧氧化膜中引入镍,从而改善膜层的组织结构,提高膜层的抗磨性能。方法利用不同含量纳米镍颗粒的碱性电解液,在TC4钛合金表面制备微弧氧化膜层。利用SEM、EDS、XRD、XPS对微弧氧化膜层的微观结构、截面形貌、相组成和元素组成进行分析,采用显微维氏硬度计和摩擦磨损试验机检测膜层的硬度和摩擦学性能。结果纳米镍颗粒的引入,使得微弧氧化膜的厚度增加,提高了膜层的致密性。当纳米镍颗粒的加入量(质量浓度)为2 g/L,且微弧氧化时间为45 min时,膜层表面微孔分布均匀,凸起和微裂纹较少。微弧氧化膜主要由金红石相和锐钛矿相组成,进入膜层的Ni主要以NiO的形式存在。在添加2 g/L纳米镍颗粒、微弧氧化时间为45 min时,制备的膜层硬度为452HV,抗磨性能表现最好,其摩擦因数一直稳定在0.75左右,抗磨性能相较于基础膜层提升了约67%。结论适当加入纳米镍颗粒及采用合理的微弧氧化时间能够减少膜层的微孔和微裂纹,进一步提高膜层的硬度和抗磨性能。 ...
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锑(Sb),因其具有较高的理论比容量(660 mAh·g-1)、较低储钠电位(0.5–0.8 V vs.Na/Na+)和较高的密度(6.68 g·cm-3)等特点,被认为是一种理想的钠离子电容器的阳极材料。然而,在Na+脱嵌过程中,Sb电极会发生较大的体积变化,导致其容量快速衰减以及倍率性能变差,阻碍了Sb电极的实际应用。因此,本文提出一种可用于制备锚定在具有碳涂层的二维石墨烯表面的无定型Sb纳米颗粒的电化学置换方法。所制备Sb/石墨烯复合材料具有典型的二维复合结构,可大幅增加与电解液界面接触面积,缩短离子扩散路径,促进离子迁移与电子转移。进一步利用该复合材料作为阳极,自制活性炭作为阴极,构建出一种新型钠离子电容器。研究证实,该钠离子电容器工作电压可达4.0 V,可输出140.75 Wh·kg-1的最大能量密度和12.43 kW·kg-1的最高功率密度。综上,该研究结果可为钠离子储能器件用高容量锑基阳极材料的优化设计提供可借鉴的思路。 ...
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认识盐水中的Na+对纳米SiO2的作用过程,可为优化纳米SiO2在石油开采领域的应用参数提供依据。以无定形纳米SiO2粒子为研究对象,构建了一种既有饱和稳定的硅醇基团,又有脱质子化的硅醇基团的纳米SiO2粒子模型。通过分子模拟方法,刻画了Na+在纳米SiO2表面的运移特征、扩散行为、对氢键的影响以及体系中的相互作用能。结果表明,在纳米SiO2-NaCl溶液体系中,当Na+运移至距纳米SiO2粒子表面6.540A时,短程力开始起作用;当Na+运移至距纳米SiO2粒子表面2~3A时,二者发生电荷交换,Na+产生振荡运动。在NaCl质量浓度为3 g/L时,Na+与水分子主要进行水合作用,形成稳定的溶剂化层,Na+与纳米SiO2粒子之间的作用力弱,Na+更易在溶液中扩散。随着NaCl质量浓度增至7 g/L,Na+突破溶剂化层,和水分子一起被吸附到纳米SiO2粒子的表面,发生电荷置换,Na+的运移能力减弱,扩散系数由1.39×10-4A2/ps下降至3.75×10-5A2/ps,斯特恩层的厚度由0.88A下降至0.72A,亥姆霍兹层的厚度由0.64A下降至0.20A,纳米SiO2与Na+之间的相互作用能由-14 000 kcal/mol变为-22 000 kcal/mol,纳米SiO2的稳定性逐渐被破坏。Na+与纳米SiO2粒子的静电相互作用是影响纳米SiO2粒子表面性质的主要作用力,氢键和范德华力则是次要作用力。研究结果可为纳米SiO2材料在油气开采领域及其他相关行业的应用提供基础理论认识。 ...
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以偏钨酸铵、乙酸铜等为原料,通过控制掺杂比,采用简单的水热法,合成了形貌不同的前驱体,随后结合高温退火法,在碳纸上成功实现了Cu掺杂WN松枝状自支撑纳米阵列(Cu-WN-5:1)的原位生长;利用SEM、TEM、XRD、XPS等测试手段对样品的形貌和结构进行表征分析,进而利用电化学测试方法评估了催化剂的析氢性能。结果表明,W和Cu的掺杂比(n(W)/n(Cu))对催化剂的析氢性能具有重大影响;当n(W)/n(Cu)为5:1时,催化剂具有最优的析氢活性;Cu元素的成功掺杂改变了WN的电子结构,增加了其活性位点的数量,加速催化过程中的电荷转移速率,从而提升了材料的HER活性;Cu-WN-5:1在KOH浓度为1.0 mol/L、电流密度为10 mA/cm2时所需的过电位为195 mV,Tafel斜率为192 mV/dec,说明Cu-WN-5:1具有较快的电化学析氢反应动力学速率;该材料在KOH浓度为1.0 mol/L的条件下持续反应36 h,表现出优异的长期稳定性。 ...
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本文基于自组装原理,以Na2WO4·2H2O、亚砷酸钠和LaCl3·6H2O为主要原料,采用一锅法将稀土金属La~Ⅲ与缺位结构的多钨氧簇构筑单元结合得到了一例新型稀土基砷钨氧簇合物,并借助单晶X射线衍射、X射线粉末衍射(PXRD)、傅里叶红外光谱(IR)等手段确认了其结构和组成。单晶X射线衍射结果表明:该配合物属于单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数为a=3.59556(14)nm,b=1.22248(4)nm,c=2.24734(9)nm,β=117.1170(10)°,V=8.7923(6)nm3,Z=4,其分子式为[(CH3)2NH2]8H3.56[{LaO(H2O)2}{WO(H2O)}{W0.24(H2O)2}{AsW_9O33}2]。在该化合物中,聚阴离子簇[{LaO(H2O)2}{WO(H2O)}{W0.24(H2O)2}{AsW_9O33}2]~(11.56-)具有三明治结构,可以看作是由两个{AsW9O33}单元夹心1个{LaO(H2O)2}片段、1个{WO(H2O)}组分和1个{W0.24(H2O)2}片段组成。本文进一步探究了该化合物对于罗丹明-B的催化降解性质,结果表明,在300 W的汞灯照射条件下,该化合物表现出了良好的光催化活性,降解效率为74%。 ...
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