纳米颗粒团聚的原因及解决措施
纳米颗粒团聚的原因及
解决措施
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纳米颗粒团聚问题的研究进展
关键词纳米颗粒；表面修饰；复合材料；超声分散；偶联剂
.纳米科技作为21世纪影响人类发展方向的高新技术具有奇妙而光明的应用情景，而其中纳米复合材料由于其优良的综合性能已经成为纳米材料工程的重要组成部分。所谓“纳米复合材料”指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料即把纳米颗粒分散到常规的三维固体中。用这种方法获得的纳米复合材料尤其是有机无机分子存在相互作用的复合材料由于其优越性能和广泛的应用前景已成为当今纳米材料学研究的热点之一，但是纳米颗粒本身极易团聚，因而获得理想的有机-无机纳米复合材料的首要问题是如何将纳米颗粒分散到有机聚合物中。研究表明采用适当的物理、化学方法对纳米颗粒进行有效分散和表面修饰可以解决这个问题，笔者综合了近年来国内外的文献报道，对纳米颗粒的团聚问题作一综述。
1纳米颗粒的团聚原理
1.1纳米颗粒的表面效应所谓“纳米颗粒”是指物质颗粒体积效应和表面效应两者之一显着变化或两者都显着变化的颗粒，纳米颗粒的表面效应是指纳米颗粒的表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后引起的性质上的变化。纳米颗粒具有很高的表面积，当纳米颗粒的粒径在10nm以下时，表面原子的比例迅速增加，当粒径降至1nm时，表面原子比例高达90%以上，原子几乎全部集中到颗粒的表面，处于高度活化状态，导致表面原子配位数不足和高表面能，从而使这些原子极易与其他原子相结合而稳定下来，可见，纳米颗粒具有很高的化学活性，表现出强烈的表面效应。
1.2布朗运动
颗粒与溶剂的碰撞使得颗粒具有与周围颗粒相同的动能，因此小颗粒运动得快，纳米小颗粒在做布朗运动时彼此会经常碰撞到，由于吸引作用，它们会连接在一起，形成二次颗
粒。二次颗粒较单一颗粒运动的速度慢，但仍有机会与其他颗粒发生碰撞，进而形成更大的团聚体，直到大到无法运动而沉降下来。
1.3范德华力和氢键的影响悬浮在溶液中的微粒普遍受到范德华力的作用，很容易发生团聚。范德华力与颗粒直径成反比，纳米颗粒由于尺寸小，因而具有较强的范德华力作用。常见的纳米颗粒如SiO2颗粒是由刚性、实心、极细的球状颗粒组成，生成时众多颗粒熔结在一起，形状很不规则，且纳米SiO2分子表面有很多的-OH，水分子很容易和表面的-OH生成氢键，具有亲水的强极性表面，它们之间由于氢键和范德华力的吸引而容易生成集结群，受力后易分开，但很容易再集结。
2分散方法
纳米颗粒在溶剂中的分散属于溶胶，如果经过较长时间胶体颗粒仍能保持分散状态，这个体系就是稳定的，我们所研究的纳米颗粒的分散属于疏水体系，始终具有热力学不稳定性，需要外力（如超声、搅拌等）的参与使其保持一定的（动力学）稳定性。为了达到胶体化学意义上的稳定状态有两种途径：（1）使颗粒带上相同符号的电荷，彼此互相排斥。（2）通过在颗粒表面吸附某种物质如高分子，阻止颗粒的相互接近，这两种机制结合起来被称为“静电空间位阻稳定作用”。目前常采用的分散方法有物理的和化学的方法。
2.1物理分散方法物理分散方法常用的有机械分散法和超声分散法。机械法主要是利用机械应力作用有目的地对粒子表面进行激活以改变其表面晶体结构和物理化学性质，而超声分散法是近年来研究的热点领域。利用超声波可以有效地将纳米颗粒的软团聚打开，粉体由于强烈的冲击、剪切、研磨后以更为均匀的小的团聚体分散在介质中。超声时间对颗粒的分散性影响较大，他们把超声时间从0.5s增加到1s，颗粒在介质中的分散性明显改善，团聚体体积变小且分布更趋均匀，但超声时间过长时，纳米颗粒的团聚现象反而加
剧，这主要由于超声波能量较高，颗粒表面形成了许多高活性点，颗粒间碰撞的机率增加，容易形成新的团聚体，因此分散性反而变差。
2.2化学分散方法化学分散方法是选择一种或多种适宜的分散剂提高悬浮体的分散性而在悬浮体中加入分散剂，使其在颗粒表面吸附，可以改变颗粒表面的性质，从而改变颗粒与液相介质、颗粒与颗粒间的相互作用，使颗粒间有较强的排斥力。常用的分散剂主要有以下几类：
2.2.1表面活性剂表面活性剂是由亲油基和亲水基两部分组成，是双亲分子，包括长链脂肪酸、十六烷基三甲基溴化铵等，该类分散剂的作用主要是空间位阻效应，亲水基吸附在粉体表面，疏水链伸向溶剂中。
2.2.2小分子无机电解质或无机聚合物如硅酸钠、铝酸钠、柠檬酸铵等，这类分散剂可以发生离解而带电，吸附到粉体表面可以提高颗粒表面电势，使静电斥力增大。
2.2.3聚合物类这类分散剂具有较大的分子量，吸附在固体颗粒表面，其高分子长链在介质中充分伸展，形成几纳米到几十纳米的吸附层，产生的空间位阻效应能有效阻止颗粒间相互聚集。
3纳米颗粒的表面修饰
新型纳米复合材料是否具有各种优异性能很大程度上取决于无机纳米粒子与有机物二者的界面结构即纳米颗粒的分散装态是否良好。直接生成法是制备新型口腔纳米复合材料方法中应用最广的一种，主要是将纳米颗粒分散在聚合物粉体、溶液、熔体中，通过机械共混或熔融共混制得。在实际应用中，纳米粒子极易吸附成团，成为带有若干弱枝连接界面的尺寸较大的团聚体，很难均匀稳定地分散于有机体中。研究表明，利用表面修饰法对无机纳米颗粒进行表面改性处理，降低其表面能可以促进颗粒均匀稳定地分散于有机体中。所谓“纳米颗粒的表面修饰”就是用物理、化学方法改变纳米颗粒表面的结构和状态，从而赋予颗粒新的
机能并使其物性得到改善，实现人们对纳米颗粒表面的控制。许多学者在这一领域进行了研究、探索，提出了多种表面修饰方法，按其原理可以分为表面物理修饰和表面化学修饰两大类；按其工艺可分为7类：表面覆盖修饰、局部化学修饰、机械化学修饰、外膜修饰、高能量表面修饰、沉淀反应修饰。表面物理修饰表面物理修饰
!+#
总的来说就是
通过吸附、涂敷、包裹等物理作用对微粒进行表面修
饰。表面物理修饰主要包括溶液或熔体中聚合物沉
积、吸附改性、单体包敷聚合改性、表面活性剂覆盖
改性、外层膜改性及高能量改性等。近年来报道较多
的是表面活性剂的应用。通过添加高分子表面活性
剂让其吸附在溶胶颗粒周围使粒子间存在空间位阻
力势能，从而使颗粒间势垒变大，达到防止团聚体的
目的。无机纳米颗粒在非极性的油性溶液中分散时，
表面活性剂的极性官能团吸附到纳米微粒表面，而
非极性官能团与油性介质相融合，许多无机氧化物
（如
012
3
）有自己的零电点值，其
89
值为
3:+
，因此
根据零电点值并控制溶液的
89值，可以通过表面
活性剂吸附而获得有机化改性。例如
012
3
的零电点
89值很低，故可在中性或碱性溶液中吸附阳离子表面活性剂而获得有机改性：一种较好的方法是通过某些无机阳离子使
012
3
表面由负电荷变为正电荷，
然后再吸附阴离子表面活性剂即可获得憎水性
012
3
!(+#
。
有人报道
!(*#
采用表面活性剂对
-12
3
;.<纳米复合粒
子进行表面处理取得成功的例子，活性剂吸附在颗粒表面形成微泡状态，颗粒间产生相互排斥力，不发生接触，从而防止团聚体的产生，据电镜观察发现，复合纳米颗粒表现出良好的分散状态，出现一定数量的原生颗粒分布，无大团聚体。表面改性使粒子表面形成了包敷膜，改善了颗粒的分散性和与基体的相容性。由粒度分布仪测试的结果表明：纳米复合颗粒分布范围较窄，属于纳米级分布。也有人利用聚氧乙烯醚
;聚氧丙烯醚;聚氧乙烯醚;嵌段共聚物
（
=5=）作为改性剂对012
3
溶胶
;凝胶过程进行修饰，获
得了一定范围内可控结构和可控粒度的纳米材料
!(&#
。
339
轧辊破坏常见原因分析及对策
轧辊破坏常见原因分析及对策 蔡秀丽李伟薛春福 (承钢集团燕山带钢有限公司,河北承德 067002) 摘要：轧辊破坏乃至断裂，会给企业生产造成极大的损失，本文结合我厂实际描述了几种常见的轧辊破坏形式，并给出了相应解决办法。 关键词：轧辊破坏现象描述解决办法 1前言 承钢热带厂1997年建成投产，生产至今已有10余年，在生产初期经常出现轧辊热裂纹、掉肉、局部破坏、外层剥落、甚至轧辊断裂等事故，轧辊发生故障后一般都需要做换辊处理，不仅增加了岗位作业人员的劳动量，而且降低日历作业率，造成废钢，影响成材率，影响轧机产量，同时更造成巨大的经济损失。通过几年的摸索，对轧辊常见破坏形式进行归纳总结，并给出相应的解决办法。 2轧辊常见破环形式及对策 2.1轧辊断裂 2.1.1热应力断裂 2.1.1.1现象描述 此类断裂多发生在粗轧机，一般在粗轧换辊后开轧10块钢以内，寒冷的冬季出现的几率更大一些。轧辊辊身断层呈径向，起源位于或接近轧辊轴线，断裂面与轧辊轴线垂直，一般发生在辊身中部，如图1所示。 图1：热应力断裂断面形状 2.1.1.2轧辊破坏原因 这种热应力断裂与轧辊表面和轴心处的最大温差有关。过高的温差通常是由于轧辊表面温度升高过快造成的，产生的原因有，轧制过程中轧辊冷却水不足甚至中断，或者轧制钢开始时轧制节奏太快，轧制量过大造成的。有资料表明，在辊役刚开始的临界轧制状态下，辊身表面与轴心之间70℃的温差就可沿轴向产生110Mpa的附加热应力。一旦辊芯中总的轴向拉伸应力超过了材质的极限强度，就会导致突然的热应力断裂破坏。以我厂为例，生产初
期，有一次正值寒冬腊月，室外温度-20℃，厂房内温度较低，备辊正处在风口上，轧辊上线前没有预热，仅烫辊4块，在烫辊效果不好的前提下，温度较低的冷却水很快浇凉辊面，在轧制中与红钢接触，轧辊处于冷热交替中，内外表面温差大。断辊后约10分钟，用手摸断辊边缘，触觉为凉辊，带钢轧制部位的轧辊表面微温，轧辊断口内触觉发凉。同时触摸辊道，则发热或微烫手。排除轧辊铸造缺陷、轧制负荷高等因素后，基本判定为热应力断裂。 2.1.1.3对应措施 ●烫辊要充分，特别是在外界温度较低的冬季，轧辊上线前转移到环境温度较高的位置停放，或者对轧辊做小范围的升温处理，延缓烫辊速度，增加烫辊时间和烫辊材数量，减小热应力的影响。凡是返回的板坯，都要运到粗轧进行烫辊，禁止直接返回。 ●在轧制启动阶段减少轧制量。换辊后开轧30分钟内严格控制轧制节奏，给轧辊充足的内外温度均衡时间。 ●加强轧辊冷却水喷射情况的检查，发现堵塞及时处理，避免轧辊冷却不足。 2.1.2冲击载荷断裂 2.1.2.1现象描述 轧制钢温偏低、有异物轧入、或者轧错规格（导致变形量偏大）等原因出现时，轧件所产生的轧制压力瞬间超过了轧辊本身所能承受的轧辊强度极限所造成的轧辊断裂，断口一般出现在最高应力界面区域，断口颜色为灰白色。一次，我厂在4小时停轧检修后，在轧到第46块钢时发生粗轧断辊，分析原因为轧制节奏太快，在66分钟内轧制了28块钢，超出我厂加热炉的能力，板坯在炉时间短，内部没有完全烧透。另外，虽然明细表上标明为热装料，但因为上午换粗轧辊检修，加热炉尾部和滑钢道上的板坯和随后装入的板坯实际上已经晾凉，成为冷料，这部分板坯需要更长的在炉时间（高的加热温度和更长的加热时间），如果仍按照正常的节奏出钢，这部分板坯在加热段停留时间过短，钢坯内外温度不均，势必造成生芯钢，在轧制过程中给粗轧辊造成损害甚至断裂。 2.1.2.2解决方法 ●岗位操作人员加强责任心，加强日常点检，发现异物及时清除。 ●严格按照作业标准操作，严禁轧制低温钢。 ●在长时间停轧后，上料辊道上热料按冷料设置加热制度，控制出钢节奏，以避免轧制生芯钢。 2.1.3疲劳断裂 2.1. 3.1现象描述 疲劳断裂始于初始裂纹并逐渐发展，产生了一个典型的断面，该裂纹相对光滑，并出现一条临界线，一旦疲劳裂纹达到一定尺寸，便会发生其它部分的自发断裂。此类断口为深褐色，在断面能发现旧痕迹。当出现轧制低温钢、轧线废钢事故、叠轧等情况时初始裂纹可能就生成了。 2.1. 3.2解决方法 ●每次换辊后定期检测（超声波法、涡流法、着色法），及时发现危险的裂纹，并对轧辊进行适度的磨削。 ●其他措施对防止可能出现的局部过载也是必要的，这些措施有:严禁轧低温钢,按辊役周期换辊，防止断带缠绕等轧机事故。 2.2轧辊热裂纹 2.2.1大目格裂纹 2.2.1.1现象描述 这种裂纹与带钢宽度及工作辊与带钢的接触弧度有关。这种裂纹以常见的马赛克形状出现，但与常见的细小热裂纹相比目格尺寸较大，如图2 所示。
颗粒增强铝基复合材料的制备方法及其存在的问题20091311
颗粒增强铝基复合材料的制备方法及其存在的问题 冶金0901班 张莹 20091311
近年来，随着不断追求轻量化、高性能化、长寿命、高效能的发展目标带动牵引了轻质高强多功能颗粒增强铝基复合材料的持续发展。提出的低密度、高比强度、高比模量、低膨胀、高导热、高可靠等优异以及良好的抗磨耐磨性能和耐有机液体和溶剂侵蚀等综合性能要求，传统轻质材料已很难全面满足要求，如铝合金模量低、线胀系数较大; 钛合金密度较大、热导率极低; 纤维增强树脂基复合材料在空间环境下使用易老化等，颗粒增强铝基复合材料经过30 多年的发展，已在国外航空航天领域得到了规模应用，这充分验证了与铝合金、钛合金、纤维树脂基复合材料等传统材料相比具有的显著性能优势，奠定了颗粒增强铝基复合材料在材料体系中的地位和竞争态势。而且更重要的是，在世界范围内有丰富的铝资源，加之易于进行工艺加工成型和处理，因而制各和生产铝基复合材料比其他金属基复合材料更为经济，易于推广，可广泛应用于航空航天、军事、汽车、电子、体育运动等领域，因此，这种材料在国内外受到普遍重视。 颗粒增强铝基复合材料已成为当下世界金属基复合材料研究领域中的一个最为重要的热点，各国已经相继进入了颗粒增强铝基复台材料的应用开发阶段，在美国和欧洲发达国家，该类复台材料的工业应用已开始，并且被列为二十一世纪新材料应用开发的重要方向并日益向工业规模化生产和应用的方向发展。本文旨在探讨颗粒增强铝基复合材料的制备方法及在亟待解决的各方面的问题，推进其应用发展的进程。 主要制备方法介绍： 增强体颗粒的分布均匀性和界面结合状况是影响复合材料性能的重要因素。因此，如何使增强体颗粒均匀分布于铝基体井与铝基体形成良好的界面结台是颗粒增强铝基复台材料制备过程中必须解决的两个最关键问题。以下是制备颗粒增强铝基复合材料的一些方法： 1、原位法 原位法的原理是通过元素间或元素与化合物之间反应制备陶瓷增强金属基复合材料，是近年来迅速发展的一种新的复合工艺方法，目前已成功地在铝基中实现了硼化物、碳化物、氮化物等的原位反应。由于这些增强相引入的特殊性，不仅它的尺寸非常细小，而且与基体具有良好的界面相容性，使得这种复合材料较传统外加增强相复合材料具有更高的强度和模量，以及良好的高温性能和抗疲劳、耐磨损性能。 原位自生铝基复合材料的制备方法较多，下面进行简略介绍。 （1）自蔓延高温合成法：该技术是利用热脉冲使放热反应起始于反应剂粉末压坯的一端，其生成热使邻近的粉末温度骤然升高．发生化学反应并以燃烧波的形式蔓延通过整个反应物，当燃烧波推行前移时反应物转变成产物。该技术的特点是在无需外加热源的情况下，利用高放热化学反应放出的热量使其在引发后自身延续合成材料，节能，粉末纯度高，粒径细小，活性高，易于烧结并能获得高性能的材料。 （2）原位热压放热反应合成法：该技术是在原位热压技术的基础上发展起来的一种新下艺。在制备过程中将反应物的物料混合或与某种基体原料混合后通过热压工艺制备，组成物相在热压过程中原位生成。该技术的突出优点是利用燃烧合成过程的放热反应，在产物处于反应高温时，施加一定的压力。使材料的致密与反应合成同时完成。获得了事半功倍的效果。 （3）放热弥散技术：这种方法法是美国一个实验室在自蔓延法的基础上改进而来的。
铂纳米微粒制备方法的研究
铂纳米微粒制备方法的研究 李明元1,毛立群2,郭建辉2,黄在银1 (1.广西大学化学化工学院,广西,南宁 530004;2.河南大学化学化工学院,河南,开封 475001) 摘 要:分散型铂纳米微粒和负载型铂纳米微粒都是重要的催化剂。制备尺度可控、粒度分布均一的铂纳米微粒,对提高其催化活性和选择性,以及延长其使用寿命具有重要的意义。本文介绍了分散型和负载型铂纳米微粒常用的制备方法,讨论了各方法的制备原理及其优缺点。 关键词:纳米铂;制备方法;分散型;负载型 1 前言 铂及其合金在石油和化学工业中主要用作催化剂,对加氢反应,氧化反应具有较好的催化性能[1-2]。近年来随着纳米科学与技术研究的不断深入,研究工作者发现纳米铂由于具有比表面积高和因而显示出的更高的催化活性,使得关于纳米铂的制备及催化性能研究成为热点[3-5]。铂纳米微粒的制备方法大致分为两类,即化学法(化学还原法、微乳液法等)和物理方法(真空蒸镀法、等离子体溅射法、粒子束外延法等)。铂纳米微粒的催化性能与其制备方法密切相关,微粒的尺度、形貌、化合价等对其催化性能起着至关重要的作用[6],此外,对于载体型纳米铂催化剂而言,载体的性质也同样对纳米铂的催化性能也会产生影响。本文简述了铂纳米微粒的制备方法,主要介绍各种制备方法的原理及其优缺点,以及运用这些方法制备*铂纳米微粒所取得的进展。 2 分散型铂纳米微粒的制备 分散型铂纳米微粒的制备方法主要有化学还原法、微乳液法、吸氢多次还原法等。目前关于负载型铂纳米微粒的制备研究较多,而分散型铂纳米微粒的制备研究相对较少。 2.1 化学还原法 化学还原法制备纳米铂微粒,一般是在含有金属铂的盐或者酸里面加入还原剂还原高价铂到铂单质,然后经过洗涤、过滤、干燥、煅烧等处理后得到催化剂铂纳米粉体。常用的还原剂有甲醛[7]、多聚甲醛[8]、硼氢化钠[9]、硫代硫酸钠、连二亚硫酸钠、乙醇、乙二醇、柠檬酸、葡萄糖、水合肼等。化学还原法具有操作简单,反应条件温和,对仪器的要求低等优点。但是用化学还原法制备铂纳米微粒需要加入还原剂、保护剂等,在后处理过程中需采用高温焙烧的方法将它们除去。而在焙烧过程中容易造成保护剂的碳化和铂纳米微粒的团聚[10],因此化学还原法不容易得到小尺度,且粒度均一的铂纳米微粒。保护剂主要有聚合物、有机配合物、壳聚糖、表面活性剂等[11]。通常,保护剂的加入量对铂纳米微粒尺度有重要影响,铂纳米微粒的团聚程度随着保护剂的加入量的增加而减小。 唐浩林等[12]在碱性条件下(pH=8.5)用无水乙醇还原氯铂酸,并采用Nafion聚离子对生成的铂纳米微粒进行表面修饰,得到平均粒径为4nm的铂纳米微粒。Nafio n憎水性极强的高分子主链和亲水性的磺酸基团对铂纳米微粒具有良好的化学修饰作用,且Nafion聚离子对铂存在位阻作用,使铂纳米微粒稳定吸附在Nafion聚离子上而彼此分散开。陈卫等[13-14]在碱性条件下用甲醇做还原剂还原氯铂酸,分别在加入保护剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和没有加入保护剂的条件下制得了平均粒径为2.5nm 的球状铂纳米微粒。杨玉琴等[15]在加入保护剂PVP 下,用两种还原剂乙醇和硼氢化钠还原氯铂酸制得铂纳米微粒。他们的研究表明,加入的保护剂越多,得到的铂纳米微粒就越小,分散性也越好,但是保护剂加入的越多,制备的铂纳米颗粒的催化性能就越低。他们还发现,用硼氢化钠做为还原剂制备的铂纳米微粒较小并且很少有团聚现象。吕高孟等[16]以吡啶为保护剂,在室温条件下以硼氢化钾为还原剂制得了粒径在2.0～3.0nm的铂纳米微粒。用吡啶作保护剂解决了空气对保护剂的破坏从而使胶体纳米铂可以较长时间地存在。但胶体纳米铂难以分离,因此他们所制备的铂纳米粒子并没有从胶体中分离出来。由Fox研究小组[17]用聚芳醚二硫树枝状分子作保护剂得到启发,张伟等[18]用聚芳醚三乙酸铵树枝分子作为保护剂制得了平均粒径为2.5nm的铂纳米微粒。聚芳醚三乙酸铵树枝分子上的羟基与铂纳米微粒之间有较强的相互作用,使其具有较好的稳定性,不宜发生团聚。 2.2 微乳液法 微乳液中油包水型(W/O)的水核尺寸小且彼此分离,不同水核内不能进行物质交换,因此适当的微乳液可以制备出尺寸和大小都比较均一且分散性好的纳米微粒[19]。微乳液中组分的比例对纳米微粒 5 2007年第12期 内蒙古石油化工 收稿日期:2007-08-14 基金项目:河南省教育厅资助项目(2007150007)
铸造件问题原因及措施
铸件缺陷 铸件表面的砂孔和渣孔通常合称为“砂眼”。 翻砂过程中，气体或杂质在铸件内部或表面形成的小孔，是铸件的一种缺陷。 例：铸件外轮廓精加工后，不得有气孔等铸造缺陷。砂（渣）眼在铸件表面上出现分布不均匀的小空洞，通常呈现不规整，深浅不一且内部较不光洁，无冷口现象。它主要是由于铁水不干净，浇注时夹渣混入，滤渣片下放时铲砂。铸型中残余小砂粒随铁水冲入型腔。合模时，铸型之间或铸型与砂芯之间挤压造成砂粒脱落。铸型砂性能不良（如：水分低，强度低等）方案设计时入水太快易造成冲砂。 铸造砂眼产生的原因 主要原因：1：型腔内沙粒没清净。2：浇注前从浇道或冒口等开放处侵入了沙粒。3：砂型强度不够，受外力作用引起脱落。4：浇注不连续或浇注速度太慢导致型腔内沙粒不能顺利漂浮到冒口上，而滞留在温度较低的地方。5：温度太高、浇注速度太快冲刷浇道卷入沙粒。 砂型铸造中为什么会出现多肉或缺肉 1、当型腔中某一部位的型砂由于各种原因而脱落时，便会留下一个凹坑，当金属液充满型 腔时，凹坑就变成了一块凸出的多肉。砂眼与多肉是一对相辅相成的缺陷。当铸型掉砂时，掉砂的地方便形成多肉，掉下的砂则形成砂眼或缺肉。 2、多肉的另一种可能是涨箱；砂眼与掉下的砂没有明确关系 铸造黑皮 在钢铁铸件外表面形成的一层氧化皮，俗称黑皮。可以采用喷砂的方法去除，当然也可以用机加工手段去除，不方便的地方可以用酸洗的方法去除。有这层氧化皮后，由于这层氧化皮可能脱落，外观变得不好看，不易采取油漆电镀等防腐措施，如果浸在液体中使液体出现杂质。应该讲没有多少正面作用。 1、提高浇铸温度，采用保温冐口，铁水防氧化保护。适当增加加工余量 2、有可能是加工时刀具磨损过度导致刀具和零件产生摩擦产生的。请检查更换刀具。 3、适当增加加工余量
颗粒增强铝基复合材料研究与应用进展
颗粒增强铝基复合材料研究与应用进展摘要：综述了颗粒增强铝基复合材料的研究现状，从基体、增强体的选择，铝基复合材料的制备方法，影响复合材料性能的因素和改善措施等方面进行阐述，并介绍了该复合材料的广泛应用。 关键词：颗粒；铝基复合材料；制备方法; 应用 Abstract ：The research progress of particle reinforced aluminum matrix composite was summarized. The research status of the composite was reviewed in detail from the choice of the reinforcement and the matrix, the preparation technique of aluminum matrix composite, the factors which can affect the performance of the composite. Key words ：particle; aluminum matrix composite; preparation methods; application 1.前言 铝基复合材料是以金属铝及其合金为基体 , 以金属或非金颗粒、晶须或纤维为增强相的非均质混合物。按照增强体的不同 , 铝基复合材料可分为纤维增强铝基复合材料和颗粒增强铝基复合材料。由于颗粒增强铝基复合材料具有高的比强度、比刚度，优良的高温力学性能和耐磨性，并且价格便宜，适于批量生产，良好的耐磨性和导热性能等优点，在航天、航空、汽车、电子、光学等工业领域具有相当广泛的应用前景。 颗粒增强复合材料是指弥散的硬质增强相的体积超过 20％的复合材料，而不包括那些弥散质点体积比很低的弥散强化金属的金属基复合材料[1] 。此外，这种复合材料的颗粒直径和颗粒间距很大，一般大于1μｍ。在这种复合材料中，增强相是主要的承载相，而基体的作用则在于传递载荷和便于加工。这种材料虽然其增强效应远不及连续纤维，但它主要是可以弥补某些材料性能的不足，如增加刚度、耐磨性、耐热性、抗蠕变等。在这种复合材料中，硬质增强相造成的对基体的束缚作用能阻止基体屈服。颗粒复合材料的强度通常取决于颗粒的直径、间距和体积比，但基体很重要。除此之外，这种材料的性能还对界面性能及颗粒排列的几何形状十分敏感[2]。 2.铝基复合材料的选择
纳米铂
纳米铂-L半胱氨酸修饰玻碳电极对 对苯二酚的检测研究 姓名：陈盼盼学号：201004034032 班级：化学一、文献综述 化学工业对人类社会和物质文明做出了重大贡献，人们在享受现代科学与技术给人们带来巨大的便利和快乐的同时，也逐渐意识到人类未来面临的巨大生存危机和困难。20世纪，人们逐步认识化学品的不当生产和使用会对人的健康、社区环境、生态环境产生危害性。据统计，世界每年生产的人工合成有毒化合物约50万种，共400万t，所有这些物质，近一半留在大气江河、湖、海内，另外每年还有将近18万t的铅和磷，3000万t的汞和各种有毒重金属流入水体内，200万t石油流进海洋。中国化学工业排放的废水、废气和固体废物分别占全国工业排放总量的22.5%、7.82%和5.93%，造成环境严重恶化，直接危害人类，又破坏生物圈，长期的影响着人类的生存。 对苯二酚,又名氢醌.化学名1,4-苯二酚，英文名 1,4-Dihydroxybenzene ; Hydroquinone。对苯二酚为白色针状结晶，分子式C6H4(OH)2，分子量110.11，比重1.332,熔点172℃，沸点286℃，闪点165℃，溶于水、乙醇及乙醚，微溶于苯。可燃。自燃点516℃。长期接触对二苯酚蒸气、粉尘或烟雾可刺激皮肤、粘膜，并引起眼的水晶体混浊。操作现场空气中最高容许浓度2mg/m3。 对苯二酚是一种重要的化工原料且应用广泛【1】主要用于显影剂、蒽醌染料、偶氮染料、合成氨助溶剂、橡胶防老剂、阻聚剂、涂料和
香精的稳定剂、抗氧剂等。对苯二酚因具有毒性，而且在自然条件下，不易降解，对人体环境有较大的危害, 因此受到人们的普遍关注，但其微量不容易不检测出来，因而需要更加灵敏的方法来检测目前，微量对二苯酚的测定方法有荧光谱法【2】、薄层色谱法【3】高效液相色谱法【4】动力学光度法【5】因为对苯二酚具有电学活性，可用电化学方法测定其含量，因此用选择性好、灵敏度有高的化学修饰电极测量对对苯二酚已有报道【6-7】，但是因为修饰过程复杂，干扰过多，灵敏度等问题。所以要设计更好的修饰方法来对微量对苯二酚的检测。 玻碳电极，是电化学研究中使用最为频繁的碳材料基础电极【8】。它的表面具有多变的性质，极易受实验条件的影响而发生变化。玻碳电极在应用与电化学研究时，在每次试验前需要对电极进行前处理，以改善其电化学相应信号的重现性【8】。目前，世界上几乎所有的实验室，对玻碳电极最为常采用的的前处理程序都是先在Al2O3磨料浆中打磨电极，随后在超声水浴中清洗。但这样的处理方法再重现性上不尽人意。因次，在这里我们要进行电化学活化以此来满足电分析实验室所需的各种高要求，各种有效的电化学活化方法均采用一个叫高阳极极化电位。电化学活化既可以在酸性、中性溶液中【9】也可以在碱性溶液中【10】，动力学研究表明活化电极的电子传导性质的改善可能以表面的亲水性【11】、清洁度【12】、含氧基团【13】等因素有关。 纳米材料具有表面效应【14】、体积效应【15】和介电限域效应登
颗粒增强镁基复合材料概述
颗粒增强镁基复合材料 颗粒增强金属基复合材料由于制备工艺简单、成本较低微观组织均匀、材料性能各向同性且可以采用传统的金属加工工艺进行二次加工等优点，已经成为金属基复合材料领域最重要的研究方向。颗粒增强金属基复合材料的主要基体有铝、镁钛、铜和铁等，其中铝基复合材料发展最快；而镁的密度更低，有更高的比强度、比刚度，而且具有良好的阻尼性能和电磁屏蔽等性能，镁基复合材料正成为继铝基之后的又一具有竞争力的轻金属基复合材料。镁基复合材料因其密度小，且比镁合金具有更高的比强度、比刚度、耐磨性和耐高温性能，受到航空航天、汽车、机械及电子等高技术领域的重视。颗粒增强镁基复合材料与连续纤维增强、非连续(短纤维、晶须等)纤维增强镁基复合材料相比，具有力学性能呈各向同性、制备工艺简单、增强体价格低廉、易成型、易机械加工等特点，是目前最有可能实现低成本、规模化商业生产的镁基复合材料。 一、制备方法 1、粉末冶金法 粉末冶金法是把微细纯净的镁合金粉末和增颗粒均匀混合后在模具中冷压，然后在真空中将合体加热至合金两相区进行热压，最后加工成型得复合材料的方法。 粉末冶金的特点：可控制增颗粒的体积分数，增强体在基体中分布均匀；制备温度较低，一般不会发生过量的界面反应。该法工艺设备较复杂，成本较高，不易制备形状复杂的零件。 2、熔体浸渗法 熔体浸渗法包括压力浸渗、无压浸渗和负压浸渗。 压力浸渗是先将增强颗粒做成预制件，加入液态镁合金后加压使熔融的镁合金浸渗到预制件中，制成复合材料采用高压浸渗，可克服增强颗粒与基体的不润湿情况，气孔、疏松等铸造缺陷也可以得到很好的弥补。 无压浸渗是指熔的镁合金在惰性气体的保护下，不施加任何压力对增强颗粒预制件进行浸渗。该工艺设备简单、成本低，但预制件的制备费用较高，因此不利于大规模生产。增强颗粒与基体的润湿性是无压浸渗技术的关键。 负压浸渗是通过预制件造成真空的负压环境使熔融的镁合金渗入到预制件
铂纳米颗粒修饰微型电极在毛细管电泳中的应用
铂纳米颗粒修饰微型电极在毛细管电泳中的应用铂纳米颗粒具有比表面积大、表面活性中心多、催化效率高、选择性高等特点，因而被广泛应用于电化学。毛细管电泳电化学法具有进样体积小、分离效率高、灵敏度高、快速简便等优点，特别适于单细胞等微体积环境中电活性物质的测定。 将铂纳米颗粒修饰微电极用于毛细管电泳电化学中，进一步提高了检测灵敏度，扩大了检测范围，是现代分析化学研究的热点之一。本论文研制了两种铂纳米颗粒修饰微电极，与毛细管电泳电化学法联用，实现了对抗坏血酸和过氧化氢的快速灵敏检测，并实现了单细胞中这两种物质的定性与定量检测。 第一章，首先介绍了铂纳米颗粒独特地物理化学性质，详细的总结了铂纳米颗粒修饰电极的制备方法以及在电化学中的应用。然后又介绍了毛细管的基本原理以及常与其联用的检测器，其中重点介绍了毛细管电泳电化学法。 最后对铂纳米颗粒修饰电极的应用发展趋势作了简单介绍。第二章，抗坏血酸（AA）又称维生素C，在哺乳动物细胞中是一种重要的基本营养成分，在不同的酶反应中做辅因子，如胶原蛋白合成。 AA可以减少脂多糖引发的活性氧，从而防止刺激一氧化氮合成酶产生过多的一氧化氮而加剧肝细胞内物质的氧化。此外，有关报道还证明AA能通过生成过氧化氢、活性氧这一细胞毒性反应参与细胞氧化应激。 因此，对于抗坏血酸的检测是非常重要而有意义的。本章利用电沉积的方法将铂纳米颗粒修饰到自制的碳纤维电极表面，并运用扫描电镜（SEM）和循环伏安法对此电极进行了表征，将其用于毛细管电泳安培检测中对抗坏血酸进行了检测。
实验证明该电极对抗坏血酸有良好的催化响应，并具有良好的灵敏度、稳定性和重现性。相对于裸碳纤维电极，铂纳米颗粒修饰电极对AA检测的灵敏度提高了四倍。 信噪比为3时，检测限为0.5μmol/L。在最佳实验条件下对0.1mmol/L的 抗坏血酸进行十次平行测定，迁移时间和峰电流的相对标准偏差分别为1.7%，4.8%。 实验成功地对单个肝癌细胞中的抗坏血酸进行了定性和定量测定。第三章，H2O2是体内较为重要的代谢产物之一，它能穿过细胞膜，并且是比较稳定的一种活性氧。 许多报道还证明适当浓度的过氧化氢可以作为细胞信号传导的第二信使。并且H2O2与肿瘤的发生、发展和凋亡有密切的联系，对 生物体内H2O2的检测可以为诊断和预防由氧化胁迫和 损伤诱导的疾病提供依据。 因此，在细胞水平上对H2O2进行检测是非常重要的。本章通过乙二醇还原法将铂纳米颗粒负载到多壁碳纳米管上，将其分散到Nafion溶液中，再将其蘸到自制的铂微电极表面制成铂纳米颗粒/多壁碳纳米管修饰铂电极，并用SEM和透射电镜（TEM）对该电极进行表征。 将其应用到毛细管电泳安培检测中对H2O2进行检测，并探讨了缓冲溶液、分离电压和检测电势等条件对检测 H2O2的影响。结果表明该电极灵敏度高，稳定性和重现性好。 当信噪比为3时，H2O2的检测限为0.4μmol/L。
常见织疵形成的原因及预防措施
泡泡布 形成原因： 1.氨纶丝未经导丝辊，从侧面进入。 2.导丝轮不转或不灵活。 3.无芯纱流入下工序未卡住。 4.氨纶丝位置不当，导致包覆不良。 预防措施： 1.定期检查芯丝位置，确保芯丝在须条中间偏左位置。 2.精心挑拣已落下的纱，避免无芯纱流入下工序。 3.加强巡回，丝轮不转及时发现，将纱卡下并维修丝轮。 条干布 形成原因： 1.牵伸部件运转不良，如皮辊损伤、偏心、跳动，罗拉粘棉结、 杂物，罗拉轴承座磨损，无下皮圈纺纱，上下皮圈损伤，罗拉偏心、弯曲、上肖失效等。 2.一头缠花严重，另一头继续纺纱（失压）。 3.导纱动程跑偏。 4.罗拉加压不良（并条、粗纱等）。 5.纱条通道不光洁，造成挂花。 竹节纱 （灰竹节） 形成原因：
1.清梳工序漏底花堆积太多，带入棉层。 2.各工序通道粘、缠、挂、堵带入（三角区、龙头，并粗、细纱 牵伸通道） 3.绒板、绒套、绒辊花带入（并条、粗纱、精梳、细纱）。 4.高空清洁积花掉入半成品或正在纺纱机内。 5.各工序清洁方法不当。 6.卡疵把关不严，疵点流入下工序。 7.清洁不彻底（例如粗纱斜坡、车面清洁不及时，巡回吹吸风吹 入，打擦板时的飞花卷入纱条等）。 8.各工序揩车不良，油飞花粘附纱条，半成品棉条、粗纱掉地， 造成污染。 三丝疵布 形成原因： 1.拣花间未拣净，后工序未卡住。 2.个别员工在工作场所梳头，清洁工具破损掉毛仍在使用。 应对措施： 1.加强员工拣色杂责任心教育，后续工序严格执行卡疵把关制度。 2.加强管理，严格要求，杜绝在工作场所梳头现象；同时，车间 定期对清洁工具检查，发现掉毛立即停止使用。 粗经、粗纬 形成原因： 1.粗纱断头、烂纱后未及时停车，飘入邻纱未处理干净。
碳化硅颗粒增强铝基复合材料
碳化硅颗粒增强铝基复合材料 碳化硅颗粒增强铝基复合材料, 是目前普遍公认的最有竞争力的金属基复合材料品种之一。尽管其力学性能尤其是强度难与连续纤维复合材料相匹敌, 但它却有着极为显著的低成本优势, 而且相比之下制备难度小、制备方法也最为灵活多样, 并可以采用传统的冶金工艺设备进行二次加工, 因此易于实现批量生产。冷战结束后的20 世纪90 年代, 由于各国对国防工业投资力度的减小, 即使是航空航天等高技术领域, 也越来越难以接受成本居高不下的纤维增强铝基复合材料。于是, 颗粒增强铝基复合材料又重新得到普遍关注。特别是最近几年来, 它作为关键性承载构件终于在先进飞机上找到了出路, 且应用前景日趋看好, 进而使得其研究开发工作也再度升温。碳化硅颗粒增强铝基复合材料主要由机械加工和热处理再结合其的性质采用一定的方法制造。如铸造法、粘晶法和液相和固相重叠法等。 碳化硅颗粒增强铝基复合材料碳化硅和颗粒状的铝复合而成，其中碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成，再和增强颗粒铝复合而成，增强颗粒铝在基体中的分布状态直接影响到铝基复合材料的综合性能,能否使增强颗粒均匀分散在熔液中是能否成功制备铝基复合材料的关键,也是制备颗粒增强铝基复合材料的难点所在。纳米碳化硅颗粒分布的均匀与否与颗粒的大小、颗粒的密度、添加颗粒的体积分数、熔体的粘度、搅拌的方式和搅拌的速度等因素有关。纳米颗粒铝
的分散的物理方法主要有机械搅拌法、超声波分散法和高能处理法。对复合材料铸态组织的金相分析表明，碳化硅复合材料挤压棒实物照片 颗粒在宏观上分布均匀，但在高倍率下观察，可发其余代表不同粒度、含量的复台材料现SiC颗粒主要分布在树枝问和最后凝固的液相区，同时也有部分SiC颗粒存在于初生晶内部，即被初生晶所吞陷。从凝固理论分析，颗粒在固液界面前沿的行为与凝固速度、界面前沿的温度梯度及界面能的大小有很大关系，由于对SiC颗粒的预处理有效地改善了它与基体合金的润湿性，且在加入半固态台金浆料之前的预热温度大大低于此时的合金温度，故而部分SiC颗粒就可能直接作为凝固的核心而存在于部分初生晶的内部，但是太多数SiC在枝晶相汇处或最后凝固的液相中富集，这便形成了上述的组织形貌。金属中弥敷分布的铝对金属中的品界运动，位错组态及位错运动都有响．纳米碳化硅颗粒增强复合材料具有细小而均匀的组织其原因应该是细小而均匀分布的纳米颗粒高教率地占据空间，颗粒间距较小．有效地控制晶粒的长大；微米碳化硅颗粒增强复台材料中．颗粒尺寸较大，它在空间的分布间距也较大，由于基体热膨胀系数的差异而引起的局部应力也越大，造成了颗粒附近与远离颗粒处基体状态的差异．这种差异是造成微米颗粒增强复合材料组织不均匀的原因。 碳化硅颗粒增强铝基复合材料的航空航天工程应用；1、在惯导系统中的潜在应用；在我国自行研制的诸多型号机载、弹载惯性导航系统中, 不同程度地存在着现用的铸造铝合金结构件比刚度不足、热
钛颗粒增强镁基复合材料的力学性能
钛颗粒增强镁基复合材料的力学性能1 丁浩，师春生，赵乃勤 天津大学材料科学与工程学院，天津（300072） E-mail：wadxr@https://www.docsj.com/doc/f415763792.html, 摘要：本文采用粉末冶金方法制备了钛颗粒增强镁基复合材料，并对得到的复合材料的孔隙和硬度、拉伸强度、弹性模量、压缩强度等进行了分析、比较。得出了初压压力、质量分数、复压、合金化等对复合材料力学性能影响的规律。实验表明，用等静压方法压制的复合材料布氏硬度可达265HB，模压法制备的复合材料的抗拉强度可达到112MPa，优于基体的硬度和拉伸性能。此外，钛颗粒加入及粉末冶金的方法使复合材料的塑性降低，通过实验得到了复合材料的抗压强度40MPa。 关键词：粉末冶金，复合材料，镁，钛颗粒，力学性能 中图分类号：TG1 1.引言 镁是近来金属研究的热点之一。镁的储量丰富，密度小，比强度、比刚度、比模量都优于钢铁、铝、铜等金属材料，甚至超过很多聚合物材料[1]。但是镁的耐蚀性能和抗氧化性能很差，电极电位低，绝对强度、刚度、硬度及耐磨性都很低。所以，工程上常用Al、Zn等金属与其构成合金，或与增强相复合形成复合材料，达到改善镁的性能的目的。近年来，纯镁除了小部分用于化学功能外，大部分镁以镁合金或复合材料的形式应用于门窗、轮彀、自行车构件、汽车配件、仪表等。此外，镁合金作为生物材料已经成功地应用于人造骨骼、人造器官等人体植入材料，性能已基本符合人体需求[2，3]。在未来的生物材料领域，镁合金或复合材料将以其优异的性能发挥更多的功能[4]。 当前，常用于增强镁合金基体的增强相从形态上可分为颗粒（如：SiC颗粒、TiC颗粒）、晶须（如Al2O3晶须，Mg2B2O5晶须）以及纤维（如碳纤维、NiTi纤维）等。按照加入相的尺寸，可以分为纳米相（如纳米碳管）、微米相等[1]。常用的增强相为陶瓷相，陶瓷相一方面会增镁基复合材料近来受到了人们的关注。 P Perez和G Garces a使用粉末冶金的方法探索了金属Ti与金属Mg的复合材料[6，7]。Lu和Froyen等制备、研究了Ti增强镁铝合金的复合材料的显微组织和力学性能[8]。郗雨林等用钛合金增强MB15镁铝合金取得了很好的效果[9]。这些研究表明镁与钛的相容性很好。加之钛的诸多优点，如强度、硬度高，抗腐蚀性能极好，与镁不互溶,故能形成复合材料（镁钛二元相图见图1）等，选择钛增强镁及镁合金容易达到预定的效果。本文主要采用粉末冶金法制备金属Ti颗粒增强镁及镁合金基复合材料研究复合材料的组织结构对其力学性能的影响。 1本课题得到天津市科技发展基金（043186211）的资助。
纳米铂基本性质及生产应用介绍
纳米铂基本性质及生产应用介绍 2016-10-28 14:05来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 【产品说明】 中文名称：纳米铂粒子
英文名称：Platinum nanoparticles 中文别名：铂纳米、铂金纳米、纳米铂金溶液 CAS号：7440-06-4 【产品特性】 外观：黑色液体 PH：7.0±0.5 粒径：3nm 铂金纯度：99.95％ 包装规格：按客户要求包装 保存方法：置于阴凉、干燥处 【详细介绍】 铂纳米颗粒（Platinum nanoparticles）一般是指大小在2-20nm的铂颗粒分散在水内的悬浮体或胶体，与其他金属纳米材料类似由于其形貌和尺寸的原因铂纳米颗粒具有一般金属纳米材料的表面效应、体积效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等性质。在形貌调控方面，目前已经报道的铂纳米结构包括：纳米球、纳米线、纳米管、纳米立方体、纳米轮、和纳米笼等；在尺寸调控方面，传统的调控方法为加晶种法，首先合成特定形貌的晶种，包括纳米球、纳米棒、纳米立方体和纳米多面体等,然后将晶种加入合成体系中分离成核与生长过程，保证每个成核中心有大致相同的生长时间，实现铂纳米材料粒径均一性的调控，并通过调变晶种与铂金属前体的比例控制粒径的大小。 铂纳米颗粒的制备方法大致分为两类，即化学法( 化学还原法、微乳液法、吸氢多次还原法等) 和物理方法( 真空蒸镀法、等离子体溅射法、粒子束外延法等)。铂纳米材料作为一种功能性材料，在催化、传感器、燃料电池、光学、电子学、电磁学等领域具有重要的应用价值。应用于各种生物催化剂、宇航服制作、汽车尾气净化装置、食品及化妆品防腐剂、抗菌剂、美容产品等。
颗粒增强铝基复合材料的研究
颗粒增强铝基复合材料的研究 姓名：陈云班级：10161201 学号：1016120118 【摘要】本文简要介绍了常见的几种颗粒增强铝基复合材料的增强颗粒和性质，以及颗粒增强铝基复合材料的制备方法和应用。 【关键词】颗粒增强铝基复合材料碳化硅氧化铝碳化钛石墨粉末冶金原位反应合成 0 前言 金属基复合材料是以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料。铝基复合材料是金属基复合材料的一种，按照增强体形式不同可以分为长纤维增强铝基复合材料，短纤维增强铝基复合材料，晶须增强铝基复合材料及颗粒增强铝基复合材料。 颗粒增强铝基复合材料的增强颗粒克服了制备过程中出现的纤维损伤，微观组织不均匀，纤维与纤维相互接触，反应带过大等影响材料性能的缺点。同时，颗粒增强铝基复合材料制备成本低廉，回收性和再利用性好，使其在各个领域都具有广泛应用。因此，本文将简要介绍颗粒增强铝基复合材料的部分相关内容。 1 颗粒增强铝基复合材料 颗粒增强铝基复合材料具有密度小，比强度、比刚度高，剪切强度高，热膨胀系数低，热稳定性和导热、导电性能良好，以及抗磨耐磨性能和耐有机液体和溶剂侵蚀优良等一系列优点。颗粒的增强主要是弥散强化，颗粒越小，弥散强化的效果越好，材料的性能也就越佳。 颗粒增强铝基复合材料增强体的选择要求颗粒在基体中高度弥散均匀分散，尺寸大小要适度，与基体间要有一定粘结作用，而且它们之间各方面都要相匹配。常见的增强颗粒有：碳化硅、碳化钛、氧化铝和石墨颗粒。 1.1 碳化硅颗粒增强铝基复合材料 碳化硅颗粒增强铝基(SiC p/Al)复合材料是一种陶瓷颗粒增强金属基复合材料，它是用碳化硅颗粒作为增强体，采用铝或铝合金作基体，按设计要求，以一定形式、比例和分布状态，构成有明显界面的多组相复合材料。通过改变碳化硅颗粒在复合材料中的含量，可以对材料的性能进行调整。一般随碳化硅体积含量的增
铂颗粒粒径效应负载铂纳米颗粒的TiO_2薄膜性质研究
第25卷,第11期 光谱学与光谱分析Vol 125,No 111,pp186121864 2005年11月 Spectroscopy and S pectral Analysis November ,2005 铂颗粒粒径效应:负载铂纳米颗粒的TiO 2薄膜性质研究 华南平1 ,甘玉琴1 ,徐娇珍1 ,邹翠娥1 ,杨 平1 ,徐景坤2 ,杜玉扣 13 1.苏州大学化学化工学院,江苏苏州 215006 2.江西科技师范学院省有机功能分子重点实验室,江西南昌 330013 摘 要 制备了负载不同大小Pt 纳米颗粒的TiO 2薄膜。利用TEM 测定了Pt 粒子的大小,XRD ,UV 2Vis 和测量光电流等方法对TiO 2复合膜进行了表征,以亚甲基蓝降解反应评价了Pt ΠTiO 2薄膜的光催化活性。结果表明,在负载相同物质的量的Pt 情况下,Pt 颗粒的大小直接影响TiO 2薄膜的性能,显示较强的粒径效应,当负载平均粒径约5nm 的Pt 粒子后,薄膜具有最高的光电流和光催化活性。主题词 Pt 纳米粒子;TiO 2薄膜;光催化降解;亚甲基蓝 中图分类号:TQ42618 文献标识码:A 文章编号:100020593(2005)1121861204 收稿日期:2004212226,修订日期:2005204220 基金项目:国家自然科学基金(90207026)和江苏省教委自然科学基金项目(04K JB150120)资助 作者简介:华南平,1946年生,苏州大学化学化工学院副研究员 3通讯联系人 引 言 纳米TiO 2作为一种稳定,无毒的高效光催化剂而被广泛研究。但其禁带宽度仅为E g =312eV ,只有在波长小于 387nm 的紫外光辐射激发下,价带电子才能跃迁到导带上, 形成光生电子2空穴对的分离,因此对太阳能的利用率不高。 另外,光生载流子很容易重新复合,影响光催化活性。因此, 人们采取了半导体复合[1,2],过渡金属离子掺杂[326] ,贵金属 沉积[7213] 等手段对TiO 2光催化剂进行表面修饰以提高其光催化活性。在催化剂表面沉积贵金属相当于在TiO 2表面构成一个以TiO 2和金属为电极的短路微电池,降低电子和空穴的复合率,提高催化剂的催化活性[14]。 K amat [10,11] 等系统研究了TiO 2ΠAu 催化剂,发现Au 沉积于TiO 2表面后,提高了光电流和光电压,加速了电子转移过程;同时还探讨了Au 纳米粒子的大小对TiO 2费米能级的影响。Alexander [12] 等研究了Pt 的价态对TiO 2光催化氧化 丙酮和CO 的影响;Bo [13]等研究了Pt 的含量对TiO 2光催化氧化苯酚的影响。但Pt 颗粒的大小对TiO 2光电性质和光催化性能的影响,还未见报道。相比Au 颗粒而言,Pt 纳米粒 子大小的控制手段相对缺乏。本工作通过化学还原法得到Pt 溶胶,再利用吸氢还原法得到不同大小的Pt 纳米粒子,将Pt 溶胶和TiO 2溶胶进行混合即可得到Pt ΠTiO 2光催化剂。本文研究了Pt 纳米颗粒的大小对TiO 2薄膜光电流的影响,以亚甲基蓝降解反应评价了Pt ΠTiO 2薄膜的光催化活性,研究了光催化活性和金属Pt 颗粒大小之间的关系。1 实验部分 111 Pt 纳米粒子的制备 将一定量的PVP (聚乙烯吡咯烷酮)溶于H 2PtCl 6溶液中,混合均匀。在剧烈搅拌下滴入新鲜配制的NaBH 4溶液 (PVP ∶H 2PtCl 6∶ NaBH 4=15∶1∶15),继续搅拌3h ,即可得到黑色透明的Pt 溶胶。用透析的方法可除去多余的无机离子。 取出一定量的Pt 溶胶,充分吸氢之后,转移至另一容器,加入适量的H 2PtCl 6溶液共搅拌,充分反应后即可得到长大的Pt 纳米颗粒。重复此步骤,能得到不同生长次数后的Pt 纳米颗粒。本工作中选用未经生长(平均粒径约2nm )、经8次生长(平均粒径约5nm )、15次生长(平均粒径约8nm )之后的Pt 纳米颗粒。 用溶胶2凝胶法制备TiO 2纳米薄膜。1mL 的Ti (OBu )4溶于20mL 异丙醇中,在剧烈搅拌下逐滴滴入50mL PVP 的水溶液(用1mol ?L -1 HNO 3调节至p H ≈115)中,继续搅拌6h 得透明无色的TiO 2胶体溶液。 将一定量的Pt 溶胶与TiO 2溶胶混合(ω(Pt )=011%),即可得到负载不同大小Pt 纳米粒子的二氧化钛溶胶。 采用浸渍2提拉法制备薄膜,先对普通玻片和石英玻片进行如下处理:先用铬酸洗液浸泡,自来水冲洗,再进行超声清洗,最后用去离子水冲洗。掺In 导电玻璃片经超声清洗和去离子水多次冲洗。将洁净的基片浸泡在溶胶中015h ,然后以一定的速度将基片垂直提起,接着在100℃的环境中干燥10min ,即完成一次镀膜过程。在此膜上再镀一层,在
轧辊失效方式及其原因分析
轧辊失效方式及其原因分析 摘要：介绍了轧辊存在剥落、断裂、裂纹等几种失效方式，并重点分析了轧辊剥落和断裂产生的机理，为分析生产实践中轧辊失效原因和采取相应改进措施以提高轧辊使用寿命提供了依据。 关键词：轧辊；失效原因；剥落；断裂；裂纹 1 前言 轧机在轧制生产过程中，轧辊处于复杂的应力状态。热轧机轧辊的工作环境更为恶劣：轧辊与轧件接触加热、轧辊水冷引起的周期性热应力，轧制负荷引起的接触应力、剪切应力以及残余应力等。如轧辊的选材、设计、制作工艺等不合理，或轧制时卡钢等造成局部发热引起热冲击等，都易使轧辊失效。 轧辊失效主要有剥落、断裂、裂纹等形式。任何一种失效形式都会直接导致轧辊使用寿命缩短。因此有必要结合轧辊的失效形式，探究其产生的原因，找出延长轧辊使用寿命的有效途径。 2 轧辊的失效形式 2.1 轧辊剥落 轧辊剥落为首要的损坏形式，现场调查亦表明，剥落是轧辊损坏，甚至早期报废的主要原因。轧制中局部过载和升温，使带钢焊合在轧辊表面，产生于次表层的裂纹沿径向扩展进入硬化层并多方向分枝扩展，该裂纹在逆向轧制条件下即造成剥落。 2.1.1支撑辊辊面剥落支撑辊剥落大多位于轧辊两端，沿圆周方向扩展，在宽
度上呈块状或大块片状剥落，剥落坑表面较平整。支撑辊和工作辊接触可看作两平行圆柱体的接触，在纯滚动情况下，接触处的接触应力为三向压应力，如图1所示。在离接触表面深度（Z）为0.786b处(b为接触面宽度之半)剪切应力最大，随着表层摩擦力的增大而移向表层。 图1 滚动接触疲劳破坏应力状态 疲劳裂纹并不是发生在剪应力最大处，而是更接近于表面，即在Z为0.5b的交变剪应力层处。该处剪应力平行于轧辊表面，据剪应力互等定理，与表面垂直的方向同样存在大小相等的剪应力。此力随轧辊的转动而发生大小和方向的改变，是造成接触疲劳的根源。周期交变的剪切应力是轧辊损坏最常见的致因。在交变剪切应力作用下，反复变形使材料局部弱化，达到疲劳极限时，出现裂纹。另外，轧辊制造工艺造成的材质不均匀和微型缺陷的存在，亦有助于裂纹的产生。若表面冷硬层厚度不均，芯部强度过低，过渡区组织性能变化太大，在接触应力的作用下，疲劳裂纹就可能在硬化过渡层起源并沿表面向平行方向扩展，而形成表层压碎剥落。 支撑辊剥落只是位于辊身边部两端，而非沿辊身全长，这是由支撑辊的磨损型式决定的。由于服役周期较长，支撑辊中间磨损量大、两端磨损量小而呈U 型，使得辊身两端产生了局部的接触压力尖峰、两端交变剪应力的增大，加快了疲劳破坏。辊身中部的交变剪应力点，在轧辊磨损的推动作用下，逐渐往辊身内