多孔矽基底WO3納米薄膜氣敏感測器

三氧化鎢(WO3)氣敏材料由於對NOx、NH3等氣體靈敏度高、回應時間和恢復時間短、易於測量與控制、價格低廉等優點而被認為是最具應用前景和發展前途的氣敏材料之一。然而,純WO3氣敏感測器存在著工作溫度高(250°C左右)的缺點,增加了傳感系統集成化、微小型化的複雜性和不穩定性,為此降低WO3氣敏感測器的工作溫度成為了研究重點。

納米多孔矽圖片三氧化鎢圖片
 
為此,多孔矽引起了研究員的關注,其表面通過腐蝕形成的具有大比表面積的多孔性疏鬆結構,具有很高的化學活性,對氨氣具有敏感特性,是一種很有潛力的新型室溫氣敏材料。但是,多孔矽存在靈敏度略低、反應速度慢、恢復時間長等缺點。為此,有研究指出一種多孔矽基底WO3納米薄膜氣敏感測器,是一種具有較高靈敏度的新型室溫氣敏感測器,綜合了多孔矽和WO3的優勢,兩者相輔相成,具有工作溫度低(室溫)、靈敏度高的特點。
 
多孔矽基底WO3納米薄膜氣敏感測器的製備步驟如下:
1. 採用雙槽電化學腐蝕法在單面拋光的ρ+單晶矽片表面製備多孔矽層基底;
2. 將多孔矽層基底置於超高真空對靶磁控濺射設備的真空室,以純鎢為靶材進行磁控濺射,製備多孔矽基底WO3納米薄膜;
3. 將制得的多孔矽基底WO3納米薄膜置於400~600℃高溫加熱爐內進行退火處理;
4. 再進行鍍電極,制得多孔矽基底WO3納米薄膜氣敏感測器。
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三氧化鎢氫氣光纖傳感器

氫氣(H2)被認為是一種非常清潔的能源,並且燃燒熱值十分高。然而,由於氫氣的爆炸濃度範圍非常大(4%到75%),點燃能量非常低(0.02mg),並且傳播速度非常快;同時,極小的分子尺度也導致了它的儲藏和運輸非常困難。因此,開發能精確、快速地應用到各種環境的氫氣濃度探測的高靈敏度的氫氣光纖傳感器,已經成為了一個研究熱點。目前,市面上存在的氫氣感測器主要是基於貴重金屬的多模二氧化矽光纖,然而,這些感測器存在著靈敏度較低、成本較高、壽命短、易受環境污染等缺點。
 
三氧化鎢(WO3)是一種過渡金屬氧化物,屬於n型半導體,為半導體氣敏感測器,三氧化鎢已被認為是檢測NOx、SOx、NH3、CO、氫氣、硫化氫等最有前景的新型氧化物氣敏材料之一。基於三氧化鎢的氫氣氣敏感測器的研究很多,大多是結合了鈀、鉑等貴金屬的薄膜,1975年,Lund-strom提出的Pd-MOSFET結構的氫氣感測器開啟了薄膜領域的研究,2012年有學者提出鈀催化三氧化鎢薄膜對氫氣的感應熱性的研究等。

氫氣光纖傳感器三氧化鎢WO3照片
 
有研究指明一種基於標準的多模二氧化矽氫氣光纖傳感器,具有62.5微米直徑的纖核和125微米直徑的包層,其鎢薄膜通過射頻濺射沉澱在光纖頭部,再腐蝕為鎢酸薄膜,而後控制一定溫度煆燒,得到三氧化鎢光纖傳感器。後續實驗表明,三氧化鎢光纖傳感器是以近紅外光作為光源;在0.06%的氫氣濃度下,反應強度為6%的反射變化率;在1%的氫氣濃度下,反應強度增大為12%的反射變化率,由此顯示出三氧化鎢感測器對氫氣的高靈敏度。
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硬質合金階梯鑽

硬質合金階梯鑽也被稱為臺階鑽或寶塔鑽,主要用於3mm以內的薄鋼板鑽孔加工,一支鑽頭可以代替多支鑽頭使用,根據需要加工不同直徑的孔,並可實現大孔一次性加工完成,不需要更換鑽頭和打定位孔等。硬質合金階梯鑽還有許多種類,根據以下幾種不同的分類方式,其可以分為:
根據產品的槽型可分為:直槽、圓弧槽以及螺旋槽三類;
根據刃數可分為:單刃、雙刃、三刃、四刃以及多刃階梯鑽;
階梯鑽有國家標準尺寸,但在日常工業生產中多數都為按客戶要求的非標定做。

從工藝方面進行分析:
1.工藝基準:直柄階梯鑽頭結構比較簡單,且在裝配工作狀態下以較長的大直徑為主要定位面,因而以大直徑軸線為基準不僅能夠滿足功能要求,而且在加工和檢查時採用模擬基準比較容易;
2.尺寸精度:大、小直徑(D、d)的尺寸精度對孔徑的影響很明顯,如果鑽頭直徑超差,那麼所加工的孔必然超差。工藝中可經過粗、精磨,保證磨削出的鑽頭直徑在中差左右比較理想;
3.位置精度:為了避免孔徑超差,在刃磨鑽頭時應以基準軸線為定位基準,製作相應的夾具,以保證工藝要求;
4.表面品質:表面品質主要指鑽頭表面層的狀況,包括表面粗糙度及表面硬度,如果不滿足要求,將影響刀具的耐磨性、疲勞強度和抗腐蝕性。

硬質合金階梯鑽

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三氧化鎢SCR脫硝催化劑的重要指標

目前普遍使用的脫硝催化劑是以二氧化鈦為載體,以V2O5為主要活性組分,WO3為助催化劑的鎢釩鈦體系,即V2O5- WO3/TiO2。催化反應器中裝填的催化劑是SCR工藝的核心,金屬氧化物催化劑中以五氧化二釩(V2O5)的催化活性最高,同時,V2O5能將二氧化硫氧化成三氧化硫。因而SCR 工藝中常添加三氧化鎢(WO3)作為助催化劑,從而將V2O5的負載量減少到1.5%(重量百分比)以下,在保持催化還原NOx 活性的基礎上減少對二氧化硫的催化氧化。三氧化鎢的加入能提高水熱穩定性,抵抗煙氣中As 等有毒物質。

三氧化鎢照片SCR脫硝催化劑
 
三氧化鎢SCR脫硝催化劑的重要指標有活性溫度、幾何特性參數等,其具體影響如下:
1. 活性溫度,這是三氧化鎢SCR脫硝催化劑的最重要指標。因為,反應溫度不僅決定反應物的反應速度,而且決定催化劑的反應活性。通常V2O5-WO3/TiO2催化劑的反應溫度大多設在280~420℃之間,若溫度過低,則反應速度慢,甚至生成不利於NOx降解的副反應;而溫度過高,則會出現催化劑活性微晶高溫燒結的現象。
2. 幾何特性參數:節距/間距、比表面積、孔隙率和比孔體積、平均孔徑和孔徑分佈。
1) 節距/間距是SCR脫硝催化劑的又一重要指標,表示為P,P=d+t,其中d為板與板之間寬,t為板的厚度,其大小影響催化反應的壓降和反應停留時間、孔道堵塞與否;
2) 比表面積是指單位品質催化劑所暴露的總表面積,直接影響催化劑表面活性,多孔顆粒可以巨大提升催化劑的表面積;
3) 孔隙率是催化劑中孔隙體積與整個顆粒體積之比,是催化劑結構最直接的一個量化指標,決定了孔徑和比表面積的大小,而比孔體積則指單位品質催化劑的孔隙體積;
4) 催化劑中的孔徑分佈很重要,當大部分孔徑接近平均孔徑時,催化劑的活性最佳。
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硬質合金磨片

硬質合金磨片一般是由磨料以及結合劑樹脂所製成的中央帶通孔的圓形固結模具,可對金屬或非金屬工件的外圓、內圓、平面和各種型面等進行粗磨、半精磨和精磨以及開槽和切斷等。按照不同的分類方式,硬質合金磨片可以分為:
按材料可分為硬質合金、石材、灰口鐵、鎳硬白口鐵、高鉻鑄鐵、鎳鉻合金、多元合金、不銹鋼、碳化鎢、高分子聚乙烯、改性尼龍、陶瓷、金剛砂等材料磨片;
按不同用途可分為錐形磨片、圓盤磨片、熱磨機磨片、疏解機磨片、熱分散磨片等(每個規格的磨片還分別有數十種齒形);除此之外,還有軟磨片、拋光片、含磨粒團磨片、金屬磨片、電鍍磨片、曲面磨片等。

作為增強高速磨削工具,它具韌性較高的衝擊強度,磨削率高,使用方便,安全。最高使用速度可達80m/s,安裝在各式磨光機上作自由磨削,使用方便,廣泛用於汽車,船舶,機器製作和冶金,化工建設各個方面。清理焊逢,焊點,打磨鑄件,毛刺,毛邊,修理金屬表面缺陷等。用於普通鋼材、鋼管、角鋼、不銹鋼、薄板鋼、石材、混凝土切斷等。磨片在使用過程中,當磨粒磨鈍時,由於磨粒自身部分碎裂或結合劑斷裂,磨粒從磨具上局部或完全脫落,而磨具工作面上的磨料不斷出現新的切削刃口,或不斷露出新的鋒利磨粒,使磨具在一定時間內能保持切削性能。

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