WO3纳米材料光解水制氢

WO3纳米材料具有无毒、无害、容易制备、性能稳定、价格低廉以及优良的可见光响应等优点,是一种较为理想的光电化学反应体系光阳极半导体材料,在光电化学领域(光解水,光降解有机污染物及太阳能电池)得到了广泛的应用。

1972年,Fujishima和Honda首次报道在光照条件下,采用TiO2半导体电极所组成的光电化学池将水分解为氢气和氧气,继此许多科研工作者对其他氧化物半导体在光解水制氢方面进行了大量的研究工作。

光催化剂

在标准状态下若要把1mol H2O分解为氢气和氧气需要273kJ的能量,即至少需2.46eV的能量才可将水分子分解为氢气和氧气。通常的电解水反应所需的理论电压相对于标准氢电极电势为1.23V,因此如果采用半导体材料对水进行光催化分解反应,理论上材料的禁带宽度必须大于1.23eV. 在实际的电解水反应过程中,由于过电位的存在及电极极化等其他因素造成的能量损失,最适合的半导体禁带宽度为2.0~2.2eV. 由于存在较高的过电位,光解水反应的氧化半反应相对更难发生,阻碍了反应析氧反应的进行,从而制约着光解水效率的提高。

根据材料结构的不同,WO3的禁带宽度为2.5~2.8eV,是一种良好的光解水催化材料。研究发现,在pH=0的条件下,WO3导带底部的电极电势为+0.4V,高于水分解还原半反应的电极电势,因而不能用于析氧反应,但由于其价带空穴具有很强的氧化能力,可用于光催化分解水产氧。

1976年以色列科学家Hobes首次将WO3用于光解水制氢体系,此后众多的科研工作者对进行了广泛的研究与应用。相对于TiO2光催化剂,目前WO3的光转化效率较低。但WO3具有先天的优势,如禁带宽度低,无需进行修饰或敏化即具有良好的可见光响应,从而能利用到更多的太阳光。此外,在实际光催化分解水反应体系中,WO3在长时间光照下能够保持优良的抗光腐蚀性和光生电子传输性能,因此是一种理想的光分解水催化剂。

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钨粉粒度对钨铜药型罩破甲性能的影响

钨铜药型罩是近几年药型罩材料中性能最为突出的一种。药型罩是聚能装药的核心部件,其性能的优劣直接决定了爆破战斗部的侵彻和破甲性能。而粉末药型罩具有高密度、优良的导热性以及断裂延展率、灵活的成分配比,成型性好等优点,根据侵彻流体动力学理论分析,这可以从很大程度上避免杵堵的现象并形成更长且稳定的射流。钨粉的形状、粒度以及粒度组成都能对粉末压制与烧结过程以及产品最终性能产生很大影响,从而影响药型罩的聚能性能和侵彻深度。

有实验采用混合-压制烧结法,将压制成型的药型罩毛坯放入高温管式炉内,经70min逐渐升温至750℃,后保温20min。再采用瞬发电雷管在顶部中点进行起爆进行静破甲威力实验。从粉末药型罩等轴高径向位置的均匀性进行分析,其跳动量和壁厚基本无变化。而从轴向密度分布进行分析,顶部的密度通常最大,底部密度最小,呈至上而下递减趋势。利用阿基米德原理检测粉末药型罩压坯密度,可以发现钨粉粒度在45-62μm之间时,随着钨粉粒度的减小,钨铜粉末药型罩的压坯密度和相对密度以及烧结后密度均呈递增的变化趋势。在保持同分质量分数、工艺过程、粒度等条件相同的情况下,对60°粉末钨铜药型罩进行静破甲试验,可以发现随着钨粉粒度的减小,粉末药型罩的破甲深度呈递增趋势且破甲性能大幅度改善。

钨铜药型罩

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热等静压法制备硬质合金复合轧辊

随着材料种类的不断变化以及轧制技术的不断发展,普通材料制备成的压辊已经难以满足日益复杂变化的需求,因而研究人员采用热等静压(Hot Isostatic Pressing, HIP)扩散连接法制造外层耐磨性高、内层强韧性好的复合轧辊。选用红硬性、耐磨性更好的硬质合金代替粉末高速钢作复合轧辊工作层,可进一步提高轧辊的耐磨性、表面光洁度,从而使得轧制效率大幅度提高、改善工件表面质量。复合轧辊的外层在具备一定韧性和强度的前提下,还应与内层材料具有相近的热膨胀系数,且操作方便、成本合理。以WC-28NiCo硬质合金作为外层,铁基复合材料做内层的复合轧辊为例,其在外层硬质合金辊套的芯部和端部充填铁基复合粉体,将辊套上需复合铁基内层的表面掩埋,然后整体蜜蜂与金属包套内,置于热等静压机中处理。在高温高压下,通过包套的变形传压使铁基粉体烧结致密,同时与外层辊套形成冶金结合。

热等静压后,铁基内层烧结基本致密,硬质相颗粒均匀分布于基体中。铁基内层的致密化为固相烧结过程,根据热等静压粉体固结理论,热等静压时气孔表面张力引起的内压力对致密化作用可忽略不计,粉体致密化的速率与热等静压所施加的压力成正比。从铁基内层拉伸试样断口形貌上看,贴剂中的硬质相颗粒呈解理断裂,铁基呈韧窝断裂,这也说明了硬质颗粒与基体结合良好,结合力已超过了硬质颗粒解理面原子键合力。总的来说,采用热等静压工艺制造的硬质合金复合轧辊可以满足大多数产品的性能要求;单一整体型包套结构会使得硬质合金辊环在热等静压过程中沿径向产生大的内、外压力差,从而产生裂纹;在复合轧辊制造过程中,必须尽可能减小或消除内层金属与外层硬质合金因热膨胀不匹配而产生的残余热应力。

硬质合金轧辊

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稀土钨电极在高强度气体放电灯中的应用

通过对比稀土钨电极和钍钨电极在不同功率的照明金卤灯和汽车金卤灯的发光性能发现,稀土钨电极能够达到钍钨电极灯的水平,能够取代具有放射性污染的钍钨电极,不仅环保,且性能良好。

钨电极

钨电极是高强度气体放电灯的重要部件,按功能可以分为阴极和阳极。阴极是在一定工作温度下发射电子,使电极向阳极移动,阳极接收电子。在交流电中,钨电极不仅是阴极,也是阳极,它在正半周的场合起阳极作用,在负半周场合起阴极作用,因此在交流放电灯中统称为阴极。稀土钨电极应用于高强度气体放电灯中,其性能与放电灯的寿命密切相关。稀土钨电极作为阴极材料满足以下高强度气体放电灯电极材料的要求:

1.逸出功小,具有良好的引弧和稳弧性能;
2.在满足发射电流的要求下,阴极材料的蒸发速率低;
3.结构稳定,高温蠕变小,强度大,耐电子和离子轰击;
4.化学稳定性好,与灯内的填充材料不起化学反应;
5.高强度气体放电灯的工作温度高于2000K,因此电极要耐高温。

稀土钨电极的的制备过程:采用固液掺杂法,将稀土硝酸盐溶液加入氧化钨中,经过还原粉末,将其压制成型,再经过垂熔烧结和加工,制得稀土钨电极。对于掺杂稀土的方法有两种,一种是传统的固液掺杂,即将稀土硝酸盐加入到氧化钨中。第二种是液液掺杂技术,及将钨合金的化合物以液体的形态掺杂混合,掺杂物可以达到分子水平的均匀化混合液,且具有喷雾干燥过程需要的稳定性。

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一种六方晶钨青铜纳米短棒粒子的制备(2/2)

一种六方晶钨青铜纳米短棒粒子的制备方法,包括以下步骤: 
反应前驱液的配制:选取适当的溶剂和诱导剂,配制含M盐和固态胶状钨酸的前驱液,前驱液中M:W的原子摩尔比为(0.1〜1):1,所述的固态胶状妈酸其在反应前驱液中的浓度为0.001〜5mol/L;诱导剂在反应前驱液中的摩尔浓度为0.1〜5.0mol/L,具体过程为: 称取M盐和诱导剂,将其溶解于溶剂中,混合均匀后在搅拌条件下将通过树脂交换-溶胶凝胶法制备获得的固态胶状钨酸搅碎后加入其中,继续搅拌1〜5h,获得反应前驱液;或, 将通过快速酸化法制备的固态胶状钨酸分散在溶剂中,再于搅拌条件下依次向其中加入M盐、溶剂和诱导剂,充分搅拌混合均匀,获得反应前驱液; 其中: 所述溶剂为水、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、环己烷、环己酮、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇、乙醚、乙酸、环氧丙烷、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、乙酰丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙腈、吡啶、苯酚中的一种或其混合物; 所述的诱导剂为草酸、甲酸、酒石酸、乙酸、乳酸、乙醇、柠檬酸、抗坏血酸、山梨醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、聚乙二醇、山梨酸、聚丙二醇、硼氢化钾、硼氢化钠、苯胺、乙酰丙酮、N2H4
 
粉体合成、洗涤及烘干: 将配制的反应前驱液在90〜400°C反应5〜72小时,将反应后的沉淀物依次进行水洗、醇洗,经过离心分离后,在50〜80°C下烘干获得MxWO3粉体。

钨酸
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