燃料電池陰極複合催化劑——焦綠石型三氧化鎢

黃色氧化鎢研究發現,在貴金屬中添加過渡金屬氧化物有利於提高電催化活性。氧化鎢與貴金屬鉑可以形成協同催化效應,並且在酸性環境下的性能表現相當穩定,以三氧化鎢作為載體材料的複合催化劑被廣泛研究。焦綠石型三氧化鎢具有多維孔道的層狀結構,並擁有三維孔道,這一結構有利於離子的快速遷移和交換,提高了離子導電率;並且,同時增強了它的吸附性能,一定的離子可以嵌入到層狀結構中形成插層複合催化材料。
 
水熱合成法合成焦綠石型三氧化鎢粉體,以焦綠石型三氧化鎢和碳粉作為載體,製備Pt/WO3-C複合催化劑,作為質子交換膜燃料電池陰極催化材料。研究表明:
1. 水熱合成初始溶液pH值在1.0~4.0範圍內,隨著pH值的減小,所合成的焦綠石型三氧化鎢的粒徑逐漸變小;
2. Pt/WO3的催化性能相對於Pt/C較差,由於三氧化鎢呈半導體特性,電子導電性較差,影響了其電催化性能;
3. Pt/WO3-C的催化活性顯著的提高,表明單純的機械混合不能使得催化劑充分均勻地擔載在載體上,通過液相直接擔載可以獲得分散度較高的複合催化劑,從而提高催化性能;
4. 均勻分散于碳粉中的焦綠石型三氧化鎢,其表面擔載鉑後形成催化活性點,焦綠石型三氧化鎢的層狀孔道結構有利於離子的脫嵌,在催化反應過程中具有接受和給予質子能力,從而可以引起提高反應速度,與鉑形成協同催化的作用,進而提高複合催化劑的催化活性,最終提高燃料電池的能量轉化效率。
微信:
微博:

 

WO3-Pt/C燃料電池催化劑的抗硫中毒特性

三氧化鎢是一種n型半導體功能材料,因為具有多種可變的價態、優良的陽離子交換性、分子吸附性、氧化還原性和電磁性而廣泛應用於各種催化氧化反應、分離、電化學、光催化等多個領域。除氫氟酸以外,WO3不溶於其它酸,能完全適應燃料電池的高壓、高濕度和低pH值工作環境並穩定存在。另外,WO3的【WO6】八面體結構形成複雜的網路,可以容納各種不同的陽離子或水分子,形成一維隧道結構、二維層狀結構和三維網狀結構等晶型結構。

WPC催化劑抗硫中毒
 
氧化鎢表面具有良好的親水性,容易被部分還原形成表面含羥基的+5和+6價的混合氧化物,由此帶來的表面氧空位和由水解產生的羥基均可以提高電子與表面吸附物質的氧化反應,即提高了氧化鎢與Pt之間介面電子的遷移速率。從而使吸附在催化劑表面的有害物質SOx加速氧化並從催化劑表面脫附,減輕SOx的毒化影響,並促進燃料電池的性能恢復。另外,WO3能夠接受從鉑催化劑傳遞來的活性氫離子,與之結合形成鎢青銅,使得鉑的活性區再度釋放用於吸附其它的氫,進而顯著提高鉑催化劑的催化效率。另外,WO3作為催化劑載體對直接甲酸燃料電池的性能也有較明顯的提高。最優質量配比的WO3-Pt/C催化劑,不僅能使二氧化硫的毒化影響達到最低、性能恢復速率達到最大,而且能夠獲得較好的催化作用和穩定性。
微信:
微博:

 

硬質合金刀具塗層技術

隨著現代機械加工業朝著高精度、高速切削、研磨、低成本以及環保等方向發展,對與硬質合金刀具性能也提出了更高的要求。從理論上說,決定切削加工效率、精度和表面品質的主要因素是刀具的硬度和強度,而他們之間又往往存在著難以平衡的關係。一般硬度高的材料,強度相對較低,提高強度也往往是以降低硬度為代價的。因此,為了有效調和這一對矛盾並進一步提高硬質合金刀具的耐磨性,相關研究人員採用了硬質合金塗層技術。在原本的基體上沉積一層硬質合金塗層,從而形成一個化學屏障和熱屏障,減小了刀具的磨損,塗層較高的摩擦係數可以顯著提高刀具的使用壽命。
通常硬質合金刀具塗層的要求主要包括以下幾點:
1.高硬度以及優良耐磨性;
2.塗層薄膜對基體的韌性影響不大;
3.降低刀具與工件的摩擦係數;
4.使用壽命較長。

如今使用較多的硬質合金塗層技術包括化學氣相沉積法(CVD)、物理氣相沉積法(PVD)、中溫化學氣相沉積法(MTVD)、等離子化學氣相沉積法(PCVD)以及離子輔助物理氣相沉積等。其中化學氣相沉積是使用最為廣泛的一種。其原理是在高溫下塗層材料的混合氣體在硬質合金表面相互作用,使混合氣體中的一些成分分解,並在硬質合金表面形成金屬或化合物的塗層。需要注意的是該沉積反應必須在一定的能量啟動條件下進行。另外,高溫化學氣相沉積塗層優點有:
1.塗層材料的來源相對容易;
2.可以實現TiC、TiN、TiCN、TiB、Al2O3等單層及多元複合塗層;
3.塗層與基體間結合強度高,耐磨性良好。

硬質合金刀具

微信:
微博:

 

盾構硬質合金

隨著科學技術帶動城市的快速發展,對於交通運輸設施,如隧道、地鐵、橋樑等基礎設施工程的需求量越來越大,要求也越來越高。硬質合金具有高硬度、高強度以及優良的耐磨耐蝕性,因而在這些工程施工中具有較為廣泛的運用。而盾構硬質合金是硬質合金產品中的一類,其一般是裝配在盾構機上進行地下掘進。由於地質成分不明確,且盾構機是一種推進力、剪切力都較大的大功率設備,傳統的硬質合金在這樣高強度的推力和剪切力的混合作用下,很容易產生破碎和折斷。目前較為常見的兩種盾構硬質合金產品主要是盾構硬質合金齒以及盾構硬質合金刀片。

盾構硬質合金齒與普通硬質合金球齒相似,但是其作用範圍更廣,作用力可均勻分散在整個齒面上,不易發生磨損和斷裂。而盾構機硬質合金刀是由硬質合金刀片與鋼制刀體組成,主要承受地下土質、水壓等持續變化所帶來的擠壓、衝擊、刮削等作用。有研究表明,在盾構硬質合金中對性能影響最大的兩個因素,其一是鈷Co的含量,另一個是晶粒度的大小。根據實驗資料分析,Co含量存在一個最佳範圍,低於該範圍則相應地盾構硬質合金的韌性下降,容易出現破碎;而Co含量高於該範圍則盾構合金的強度下降且容易出現不耐磨的現象。晶粒度大小的影響也與之類似,晶粒度太小則盾構硬質合金容易出現破裂;晶粒度太大則容易出現不耐磨的現象。

盾構硬質合金

微信:
微博:

 

真空電鍍用鎢加熱子的重要工序說明——待鍍啤件

鎢加熱子注塑行業把注塑機叫做啤機,注塑出來的產品叫啤件,啤機指的是注塑機,啤的意思是製作,注塑。啤機即注射成型機(簡稱注射機或注塑機)是將熱塑性塑膠或熱固性料利用塑膠成型模具製成各種形狀的塑膠製品的主要成型設備。注塑機能一次成型外型複雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質地密緻的塑膠製品,被廣泛應用於國防、機電、汽車、交通運輸、建材、包裝、農業、文教衛生及人們日常生活各個領域。在塑膠工業迅速發展的今天,注塑機不論在數量上或品種上都佔有重要地位,其生產總數占整個塑膠成型設備的20%--30%,從而成為目前塑膠機械中增長最快,生產數量最多的機種之一。

真空電鍍用鎢加熱子對啤件要求特別高:
1.啤件表面要保持清潔沒有任何油漬或者污漬。
2.啤件的表面粗糙度要盡可能降低。
3.啤件的內應力也要最大限度降到最低,內外轉角要倒圓角,啤塑時要用較低的注射壓力,較高的模溫、料溫,以及盡可能慢的注射速度。
4.啤件外形要有助於獲得均勻的鍍層,比如較大平面中間要稍微突起。
5.啤件的壁厚要適當,太薄會容易變形導致降低鍍層的附著力,太厚的話又會容易縮水,影響外觀,一般情況下,薄壁不能小於0.9mm,厚壁不能超過3.8mm。
6.縮水,夾水紋,氣紋,氣泡等注塑缺陷都會影響到電鍍外觀的品質,所以要嚴格控制其程度。

微信:
微博:

真空電鍍用鎢加熱子的重要工序——上底油和烘乾固化

鎢加熱子真空電鍍用鎢加熱子中的上底油和烘乾固化兩道工序需要注意以下事項。首先,從結構上來看,真空鍍膜層的組成部分是底層(底油),鍍層(鍍膜)和表面(面油)三個部分。底油是用來掩蓋或者彌補產品表面可能存在的細小的缺陷,比如針孔,麻點,刮痕等,為真空電鍍提供平整,光滑的基面。另外,它還可以提高膜層的附著力,這對於結晶性較弱,膜層附著力差的塑膠特別重要,比如聚乙烯塑膠和聚丙烯塑膠。除此之外,底油還能減少或者抑制那些含有容易揮發物的塑膠表面的放氣量,從而保證蒸鍍的品質。這就要求底油塗料和塑膠的粘結性要很好,不能與度膜層發生化學反應,並且和塑件有相近的軟化溫度。底油其實是樹脂漆,一般是改性聚酯漆或改性聚氨酯漆作為底料。在上底油的過程中要保持啤件的清潔度,上油要均勻到位,不聚油以防刮花。車間環境要保持乾燥,防塵,防潮。配油要嚴格按工藝的要求,油要過濾,保持乾淨。

真空電鍍的時候還會有脫脂過程。脫脂是為了清除啤件表面的塵垢和油污以此來確保鍍膜有充分的附著力。一般使用的脫脂劑是有機溶劑脫脂,有機溶劑的選擇原則是不能對塑膠表面有所損害,並且最好可以迅速揮發。實際上,脫脂的方法除了採用有機溶劑外,還有酸性除油,鹼性除油等。

微信:
微博:

複合稀土鎢電極商用焊機測試

在實驗過程中採用的是晶閘管控制直流TIG焊接電源,其型號為YC-300TSPVTA,測試的電子碼錶型號為TREREX。遊標卡尺型號為025,編號096583,電子天平型號為AEL-200,數字萬用表型號為Bestillingsnr。

引弧性能:
操作規範:鎢絲直徑為2.4mm,尖部錐角45°,鎢電極伸出長度為8mm,引弧電流80A,電弧持續時間為10S,弧長為3mm,重複30次,氬氣流量為8L/min,直流正接。

測試結果:複合電極在30A、80A和150A焊接電流下,重複引弧30次皆引弧成功,其成功率為100%,具有良好的引弧性能。

電弧靜特性曲線:
操作規範:鎢絲直徑為2.4mm,尖部錐角45°,鎢電極伸出長度為3mm,弧長為3mm,氬氣流量為8L/min,採用直流正接,鎢絲為陰極,水冷紫銅為陽極。

測試結果:從測試結果圖4-24可知,複合電極的靜特性曲線低於釷鎢電極,說明其具有較低的逸出功和較強的電子發射能力,因此其具有較好的焊接性能。

電極燒損率:
操作規範:電極直徑為2.4mm,焊接電流180A,電弧持續時間20min,電極伸出長度3mm,弧長3mm,氬氣流量8L/min,水冷紫銅為陽極,電流為直流正接。

測試結果:從測試結果表圖4-5可以發現,多元複合稀土電極的燒損性能優於釷鎢電極。

通過測試發現,該測試結果與成分篩選時所進行的測試結果一致,說明優化生產技術製備獲得的複合稀土鎢電極性能優良,且超越了同規格的釷鎢電極。

鎢電極性能

微信:
微博:

 

三氧化鎢的電、磁性質

三氧化鎢的理想結構的WO6八面體結構,其材料內部總是存在不同程度的氧缺位元,它的晶體結構是比較複雜的,隨著氧缺位數量的增加,三氧化鎢晶體的內部分佈變得有序,形成所謂的切變面。三氧化鎢的物理性質十分複雜,嚴格滿足化學計量,且無任何雜質的WO3應該是無色透明的絕緣體,室溫下其禁帶寬度為2.9eV。非化學計量的WO3-y陶瓷則呈現n型半導體行為,禁帶寬度2.4~2.8eV,顏色隨著氧含量的變化從亮黃色到黃綠色而不同。1959年報導在WO3單晶上進行電阻率測量結果ρ=1.7*10-1Ω•m。而有一個十分明顯的結論就是,對於WO3-y單晶,它的電學性能隨其結構和氧含量的變化可以分別呈現出金屬或半導體行為。氧含量很大程度上決定了鎢氧化物材料的電學性質。

WO3理想WO6八面體結構
 
WO3的一個極為重要的電學性質是鐵電行為,很早以前人們就意識到WO3晶體是一種鐵電材料,它的鐵電相變溫度T=-40°C或-50°C。在相同工藝條件下,納米前驅體WO3陶瓷的介電常數要比微米基WO3陶瓷提高一個量級,而空氣氣氛燒結又可以將其介電常數提高一個量級。多晶WO3陶瓷與其它的壓敏電阻(ZnO等)一樣,它的非線性電學性質也可以用肖特基勢壘模型來解釋。
 
另外,關於三氧化鎢材料的磁學性質的研究相對較少,主要是通過有關的磁學測量來澄清相應的電子結構和電輸運性質。研究發現此類材料具有Psuli型的順磁性;同時,對三氧化鎢低溫晶相結構和順磁性的研究表明,超低溫狀況下材料也沒有出現超導電性,呈現出順磁性行為。
微信:
微博:

 

鈰摻雜納米WO3的氣敏元件

氣敏感測器是感測器領域的一個重要分支,WO3作為一種n型半導體材料,是一種具有高靈敏度的氣敏材料,特別對氧化氮、硫化氫、氨氣、氫氣等的氣敏材料有靈敏反應。WO3氣敏材料研究和開發應用等方面都已經有了很大的進展,同時需要克服一些困難。如敏感元件在低濃度時的靈敏度低,工作溫度高及回應恢復時間長,穩定性不足,重複性差等缺點。

三氧化鎢和氣敏件
 
摻雜能克服一些難題,特別是稀土摻雜對WO3氣敏性能的提高有明顯效果,其所起的作用大部分歸結於細化晶粒、修飾材料表面、通過摻雜形成雜質缺陷而提高材料的導電性等,進而有效改善了WO3的氣敏性能。鈰是第ΙΙΙ族副族鑭系元素,一種稀土元素,它是一種銀灰色的活潑金屬。文章利用溶膠-凝膠法製備了鈰摻雜的納米WO3氣敏元件,並研究其性能;其製備步驟如下:
1. 將適量的仲鎢酸銨加入到蒸餾水中,在70°C超聲溶解,得到弱酸性的溶液;
2. 用3mol/L的氨水調節上述溶液,使得pH值為7~9,;
3. 滴加適量的硝酸鈰乙醇溶液,得到白色粘稠溶膠;
4. 用硝酸調節上述溶膠至pH值為2~4,然後加熱蒸發30分鐘,直至溶膠濃縮至20~25mL,得到白色凝膠;
5. 轉入鼓風乾燥箱中於80°C乾燥1小時,再在馬弗爐中於500°C煆燒1小時,即得到Ce摻雜的納米WO3粉體。
 
分析表明,不同Ce摻雜量的三氧化鎢元件對乙醇、苯、甲苯、甲醛、CO等的靈敏度有不同程度的反應,如純WO3元件對硫化氫的靈敏度達到2600以上,而對其它氣體的靈敏度都不超過10,摻雜1%鈰的納米WO3元件較其它摻雜量的元件有更好的靈敏度,其中NO靈敏度達360,等。另外,Ce摻雜的WO3氣敏元件有較好的抗濕性。
微信:
微博:

 

鎢銅複合材料在微電子封裝領域的應用

隨著積體電路(Integrated Circuit)晶片技術的飛速發展,對於微電子封裝領域也不斷提出了新的要求,日漸向著小型、輕薄、低成本以及無鉛的方向發展。再者,微電子積體電路的集成規模逐步擴大,積體電路的單位面積功率和發熱量也隨之上升,這也是微電子封裝材料面臨的最主要挑戰。目前微電子封裝複合材料主要有三大類:聚合物基複合材料(Polymer-matrix Composites,PMC)、金屬基複合材料(Metal-matrix Composites,MMC)、碳-碳複合材料(Carbon-carbon Composites,CCC)。而其中的金屬基電子封裝材料是目前研究和發展的重點方向。而向金屬基體內部添加低熱膨脹係數的高性能陶瓷或其他添加劑又可進一步提高金屬基電子封裝複合材料的綜合性能。

鎢銅電子封裝材料就是一種金屬基複合材料,他可以通過調整W和Cu之間的成分比例獲得合理的膨脹係數,進而與微電子器件中的矽片、砷化鎵等半導體材料及陶瓷材料進行很好的匹配聯結,從而避免了熱應力所引起的熱疲勞破壞。與此同時,還能獲得較好的導電導熱性能以及優異的微波遮罩功能。另外,鎢銅作為一種高效散熱的熱沉發汗材料,當工作溫度超過銅的熔點時,由於鎢的熔點遠高於銅,銅液化甚至蒸發帶走了大多數熱量,使得相關設備能夠正常工作。因此,近年來鎢銅複合材料在大型積體電路和大功率微波器件中得到了廣泛的運用,如在微處理器、微波元件、無線電通訊裝置和RF動力裝置等高新技術產品中,其極大地提高了微電子器件的使用功率,促使其進一步小型化。

鎢銅電子封裝片

微信:
微博:

 

 

微信公众号

 

鎢鉬視頻

2024年1月份贛州鎢協預測均價與下半月各大型鎢企長單報價。

 

鎢鉬音頻

龍年首周鎢價開門紅。

金屬鎢製品

金屬鎢製品圖片

高比重鎢合金

高比重鎢合金圖片

硬質合金

硬質合金圖片

鎢粉/碳化鎢粉

鎢粉圖片

鎢銅合金

鎢銅合金圖片

鎢化學品/氧化鎢

氧化鎢圖片