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  • 什么是纳米涂层材料?

    涂层材料在我们生活中随处可见,当然最常见的还是日常生活中的,比如墙面漆、木器涂层等。但是说到纳米涂层材料,可能我们都不甚了解,不知...快速预览

    涂层材料纳米涂层材料纳米技术纳米

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    什么是纳米涂层材料?

    涂层材料纳米涂层材料纳米技术纳米

    颗粒在线 | 1月前

    涂层材料在我们生活中随处可见,当然最常见的还是日常生活中的,比如墙面漆、木器涂层等。但是说到纳米涂层材料,可能我们都不甚了解,不知道纳米是什么,也不知道纳米材料是什么。下面让我们来全面的了解一下吧。


    什么是纳米?


    纳米是一种长度单位,原称”毫微米”,就是10亿分之一米。纳米科学与技术,有时简称为纳米技术,是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。


    什么是纳米材料?


    纳米材料是指由尺寸小于100nm(0.1-100nm)的超细颗粒构成的具有小尺寸效应的零维、一维、二维、三维材料的总称。纳米材料的概念形成于80年代中期,由于纳米材料会表现出特异的光、电、磁、热、力学、机械等性能,纳米技术迅速渗透到材料的各个领域,成为当前世界科学研究的热点。


    纳米涂层材料的定义是什么?



    纳米涂层材料示意图


    外文名:Nanocomposite Coating

    分类:复合材料

    特点:无毒无味

    可降解:二甲苯、甲醛

    Coating既可以指涂料,又可以指涂层。


    纳米涂层材料必须满足的条件:


    1)至少有一相尺寸在1~100nm;


    2)因为纳米相的存在而使涂料的性能有明显提高或有新功能。


    科学地讲,纳米涂层材料应称为纳米复合涂料(Nano Coating),因为涂料本身就是复合材料的一种,之所以叫纳米涂层材料,正如纳米塑料、纳米陶瓷等一样,只是一个习惯叫法而已,严格地说,也应称为纳米复合塑料、纳米复合陶瓷。 有关纳米涂料的定义和叫法需要进一步指出的是: 首先,并不是用了纳米材料的涂料都是纳米涂料; 其次,并不是性能很好就是纳米涂料; 最后,纳米复合涂料的叫法更科学,但作为习惯,叫纳米涂层材料也未偿不可。 例如,我们平时称的丙烯酸乳胶漆、水性木器漆,大多数情况下我们向客户介绍它们都是是环保涂料。因此,某种涂料确实满足了纳米涂料的两个条件,我们可以称之为纳米涂料。


    纳米材料涂层的组成与体系是什么?


    根据纳米涂层材料的组成将其分为三类:完全为一种纳米材料体系、两种(或以上)纳米材料构成的复合体系,称0—0复合;添加纳米材料的复合体系,称为O—2复合。


    传统涂层技术添加纳米材料,可使传统涂层的功能得到飞跃提高,技术上勿需增加太大的成本。这种纳米添加的复合体系涂层很快就可走向市场展示出强劲的应用势头。


    利用现有的涂层技术,针对涂层的性能,添加纳米材料,都可以获得纳米复合体系涂层。纳米涂层的实施对象既可以是传统材料基体,也可以是粉末颗粒或是纤维,用于表面修饰、包覆、改性或增添新的特性。


    纳米材料涂层的功能与相关应用有哪些?


    1、高硬度和耐磨性


    在硬度高的,耐磨涂层中添加纳米相,可进一步提高涂层的硬度和耐磨性能,并保持较高的韧性。


    2、超润滑、耐高温、抗腐蚀和抗氧化


    将纳米颗粒加入到表面涂层中,可以达到减小摩擦系数的效果,形成自润滑材料,甚至获得超润滑功能。涂层中引入纳米材料,可显著地提高材料的耐高温、抗氧化性。如,我司的纳米二氧化硅涂层,涂层固化后具有优秀的耐候性,出色的屏蔽效果,优良的耐酸性及耐腐蚀性,优秀的抗刮性。


    3、耐候性、杀菌保洁功能


    纳米材料涂层可以提高基体的腐蚀防护能力,达到表面修饰、装饰目的。在油漆或涂料中加入纳米颗粒,可进一步提高其防护能力,能够耐大气,紫外线侵害,从而实现防降解,防变色等功效;另外,还可以在建材产品,如卫生洁具、室内空间、用具等中运用纳米材料涂层,产生杀菌、保洁效果。


    4、纳米材料涂层具有广泛变化的光学性能


    它的光学透射谱可从紫外波段一直延伸到远红外波段。纳米多层组合涂层经过处理后在可见光范围内出现荧光,用于多种光学应用需要,如传感器等器件。在各种标牌表面施以纳米材料涂层,成为发光、反光标牌;改变纳米涂层的组成和特性,得到光致变色,温致变色,电致变色等效应,产生特殊的防伪,识别手段。在诸如玻璃等产品表面上涂纳米材料涂层,可以达到减少光的透射和热传递效果,产生隔热作用;在涂料中加入纳米材料,能够起到阻燃,隔热,起到防火作用。


    5、经过纳米复合的涂层材料,具有优异的电磁性能


    利用纳米粒子涂料形成的涂层具有良好的吸波能力,能用于隐身涂层。纳米氧化钛、氧化铬、氧化铁和氧化锌等具有半导体性质的粒子,加入到树脂中形成涂层,有很好的静电屏蔽性能。


    由于纳米涂层材料的功能强大,相对应的,应用也就广泛。对于名字你会陌生,但是当你深入研究其中,你会发现它的强大,就像你会诧异为什么水会在荷叶上形成水珠,展现给我们的都是美好的。


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  • 胶凝材料

    胶凝材料是指在物理、化学作用下,能从浆体变成坚固的石状体,并能胶结其他材料,具有一定机械强度的物质。快速预览

    浏览量 77 颗粒在线 | 1月前

    胶凝材料

    颗粒在线 | 1月前

    胶凝材料是指在物理、化学作用下,能从浆体变成坚固的石状体,并能胶结其他材料,具有一定机械强度的物质。所以,胶凝材料又称为胶结料。胶结料分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类。水泥、石灰、石膏、沥青、树脂被统称为五大胶凝材料。其中沥青和各种树脂属于有机胶凝材料。


    无机胶凝材料按照硬化调条件,又可分为水硬性胶凝材料和非水硬性胶凝材料两种。


    水硬性胶凝材料:在拌水后既能在空气中又能在水中硬化,通常称为水泥。如硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。


    非水硬性胶凝材料:只能在空气中硬化,又称为气硬性胶凝材料。如石灰、石膏、耐酸胶结料等。

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  • 什么是生物质颗粒机?

    什么是生物质颗粒机,生物质颗粒机是干什么用的?快速预览

    生物质颗粒机生物质颗粒颗粒

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    什么是生物质颗粒机?

    生物质颗粒机生物质颗粒颗粒

    颗粒在线 | 1月前

    什么是生物质颗粒机,生物质颗粒机是干什么用的?最近几年,生物质这个词语开始慢慢的传遍大街小巷,有很多人就不知道了,生物质颗粒机是干什么用的?其实,通俗点来讲,生物质颗粒机就是将秸秆、木屑、稻壳、花生壳等的原材料经过加工压制成颗粒进行燃烧,而生产出的这种颗粒直径一般为6~8毫米,长度为其直径的4~5倍,破碎率小于1.5%~2.0%,干基含水量小于10%~15%,灰分含量小于1.5%,硫含量和氯含量均小于0.07%,氮含量小于0.5%。由于生物质颗粒燃料不含硫磷,燃烧时不产生二氧化硫和五氧化二磷,因而不会导致酸雨产生,不污染大气,不污染环境。


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  • 无机粉体表面改性方法原理及工艺技术

    无机粉体的表面改性是根据使用行业所需求粉体具备的性能而进行的对应表面改性,以满足现代新材料、工艺和技术的发展需求,提升原有产品的性...快速预览

    无机粉体表面改性粉体加工粉体

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    无机粉体表面改性方法原理及工艺技术

    无机粉体表面改性粉体加工粉体

    颗粒在线 | 1月前

    无机粉体的表面改性是根据使用行业所需求粉体具备的性能而进行的对应表面改性,以满足现代新材料、工艺和技术的发展需求,提升原有产品的性能特点,而且还可以提升对应的产能以及生产效率,在粉体加工行业也越来越受到重视,目前无机粉体表面改性的方法主要为6大类。


    1、方法一:物理涂覆


    方法原理:利用高聚物或树脂等对粉体表面进行处理,一般包括冷法和热法两种。

    粉体改性剂:高聚物、酚醛树脂、呋喃树脂等。

    影响因素:颗粒形状、比表面积、孔隙率、涂敷剂的种类及用量、涂敷处理工艺等。

    适用粉体:铸造砂、石英砂等。


    2、方法二:化学包覆


    方法原理:利用有机物分子中的官能团在无机粉体表面的吸附或化学反应对颗粒表面进行包覆,一般包括干法和湿法两种。除利用表面官能团改性外,该方法还包括利用游离基反应、鳌合反应、溶胶吸附等进行表面包覆改性。

    粉体改性剂:如硅烷、钛酸酯、铝酸酯、锆铝酸盐、有机铬等各种偶联剂,高级脂肪酸及其盐,有机铵盐及其他各种类型表面活性剂,磷酸酯,不饱和有机酸,水溶性有机高聚物等。

    影响因素:粉体的表面性质,粉体改性剂种类、用量和使用方法,改性工艺,改性设备等。

    适用粉体:石英砂、硅微粉、碳酸钙、高岭土、滑石、膨润土、重晶石、硅灰石、云母、硅藻土、水镁石、硫酸钡、白云石、钛白粉、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铝等各类粉体。


    3、沉淀反应


    方法原理:通过无机化合物在颗粒表面的沉淀反应,在颗粒表面形成一层或多层“包膜”,以达到改善粉体表面性质,如光泽、着色力、遮盖力、保色性、耐候性、电、磁、热性和体相性质等。

    粉体改性剂:金属氧化物、氢氧化物及其盐类等各类无机化合物。

    影响因素:原料的性质(粒度大小和形状、表面官能团),无机表面改性剂的品种,浆液的pH值、浓度,反应温度和反应时间,洗涤、脱水、干燥或焙烧等后续处理工序。

    适用粉体:钛白粉、珠光云母、氧化铝等无机颜料。


    4、机械力化学


    方法原理:利用超细粉碎及其他强烈机械作用,有目的的对粉体表面进行激活,在一定程度上改变颗粒表面的晶体结构、溶解性能(表面无定形化)、化学吸附和反应活性(增加表面活性点或活性基团)等。

    改性设备及药剂:球磨机、气流粉碎机、高速机械冲击磨等,助磨剂、分散剂、改性剂等。

    影响因素:粉碎设备的类型、机械作用的方式、粉碎环境(干、湿、气氛等)、助磨剂或分散剂的种类和用量、机械力的作用时间以及粉体物料的晶体结构、化学组成、粒度大小和粒度分布等。

    适用粉体:高岭土、滑石、云母、硅灰石、钛白粉等各类粉体。


    5、插层改性


    方法原理:利用层状结构的矿物粉体颗粒晶体层之间结合力较弱(如分子键或范德华力)或存在可交换阳离子的特性,通过离子交换反应或化学反应改变粉体的界面性质和其他性质的改性方法。

    粉体改性剂:季铵盐类、聚合物、有机单体、氨基酸等有机插层剂,羧基钛、金属氧化物、无机盐等无机插层剂。

    影响因素:原料的性质、反应环境、插层剂种类和用量等。

    适用粉体:高岭土、石墨、云母、水滑石、蛭石、累托石、金属氧化物以及层状硅酸盐等。


    6、高能表面改性


    方法原理:指利用紫外线、红外线、电晕放电、等离子体照射和电子束辐射等方法对粉体进行表面改性的方法。例如:

    用ArC3H6低温等离子处理碳酸钙,可改善碳酸钙与PP的界面黏结性。

    用红外照射法在炭黑表面接枝聚苯乙烯等聚合物,可显著改善炭黑在介质中的分散性。

    用微波辐射和空气等离子体处理对多孔二氧化硅表面有激活作用,可使其表面羟基含量增加,水合效果增强。

    随着科技的发展,无机粉体表面技术、操作工艺等方面也会随之提升以至于能实现工业化的生产,在终端制品方面也会有质的提升。


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  • 石棉真的会致癌吗?

    石棉是一种被广泛应用建材,防火板的硅酸盐类矿物纤维,也是惟一的天然矿物纤维,它具有良好的抗拉强度和良好的隔热性与防腐蚀性,不易燃烧...快速预览

    石棉天然矿物纤维隔热性

    浏览量 230 颗粒在线 | 4月前

    石棉真的会致癌吗?

    石棉天然矿物纤维隔热性

    颗粒在线 | 4月前

    石棉又称“石绵”,为商业性术语,指具有高抗张强度、高挠性、耐化学和热侵蚀、电绝缘和具有可纺性的硅酸盐类矿物产品。它是天然的纤维状的硅酸盐类矿物质的总称。下辖2类共计6种矿物(有蛇纹石石棉、角闪石石棉、阳起石石棉、直闪石石棉、铁石棉、透闪石石棉等)。石棉由纤维束组成,而纤维束又由很长很细的能相互分离的纤维组成。石棉具有高度耐火性、电绝缘性和绝热性,是重要的防火、绝缘和保温材料。但是由于石棉纤维能引起石棉肺、胸膜间皮瘤等疾病,许多国家选择了全面禁止使用这种危险性物质。


    2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,石棉(各种形式,包括阳起石、铁石绵、直闪石、温石棉、青石棉、透闪石)在一类致癌物清单中。


    石棉是一种被广泛应用建材,防火板的硅酸盐类矿物纤维,也是惟一的天然矿物纤维,它具有良好的抗拉强度和良好的隔热性与防腐蚀性,不易燃烧,故被广泛应用。


    石棉纤维对人体的危害


    石棉的种类很多,以温石棉含量最为丰富,用途最广,石棉本身并无毒害。它的最大危害来自于它的纤维,这是一种非常细小,肉眼几乎看不见的纤维,当这些细小的纤维被吸入人体内,就会附着并沉积在肺部,造成肺部疾。 


    暴露于石棉纤维可引致下列疾病:肺癌 、间皮癌-胸膜或腹膜癌 、石棉沉着病-因肺内组织纤维化而令肺部结疤(石棉肺) 与石棉有关的疾病症状,往往会有很长的潜伏期,可能在暴露于石棉大约10至40年才出现(肺癌一般15—20年、间皮瘤20—40年)。石棉已被国际癌症研究中心肯定为致癌物。 


    石棉纤维是一种国际上公认的淘汰建筑材料,早在多年前就被很多国家明令禁止生产和使用,因为吸入石棉纤维后会导致肺部疾病及肺癌。从2010年开始,国内很多城市也开始禁止石棉瓦等建材在新建筑上使用。2011年6月1日起实施的《墙体材料应用统一技术规范》GB50574-2010明确指出:“不得采用含有石棉纤维、未经防腐和防虫蛀处理的植物纤维的墙体材料。”


    从事石棉加工业的相关人员吸入石棉纤维的量要大大高于正常接触的人群,因而导致癌症的几率也比正常接触的人群高得多。从事石棉加工的人员最好通过戴口罩来避免吸入石棉纤维,而且需要定期进行身体检查,如果条件允许可变换工作岗位,避免长期接触石棉纤维。

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  • 石英坩埚

    石英坩埚,具有高纯度、耐温性强、尺寸大精度高、保温性好、节约能源、质量稳定等优点,应用越来越广泛。快速预览

    石英坩埚

    浏览量 231 颗粒在线 | 4月前

    石英坩埚

    石英坩埚

    颗粒在线 | 4月前

    石英坩埚,可在1450度以下使用,分透明和不透明两种,具有高纯度、耐温性强、尺寸大精度高、保温性好、节约能源、质量稳定等优点。


    石英坩埚简介:

    1、石英坩埚可在1450度以下使用,分透明和不透明两种。用电弧法制的半透明石英坩埚是拉制大直径单晶硅,发展大规模集成电路必不可少的基础材料。

    2、不能和HF接触,高温时,极易和苛性碱及碱金属的碳酸盐作用。

    3、石英坩埚适于用K2S2O7,KHSO4作熔剂熔融样品和用Na2S207(先在212度烘干)作熔剂处理样品。

    4、石英质脆,易破,使用时要注意。

    5、除HF外,普通稀无机酸可用作清洗液。


    国内常用拉制单晶硅用石英坩埚18英寸和20英寸22英寸也有厂家使用22及以上的坩埚。目前国内坩埚生产大厂家生产的坩埚技术都比较成熟。其生产使用原料石英砂由美国进口和挪威高纯石英砂两种。也有小厂使用国产料其原料生产的石英坩埚对拉制单晶硅时其稳定性都有一定影响。


    目前坩埚生产涂层技术已被大多数厂家使用就是在普通石英砂溶制的坩埚表面涂上一层二氧化钡溶液使其形成致密层,其致密层能阻止单晶硅高温拉制过程中硅与石英坩埚反应提高成晶率。


     石英坩埚生产工艺流程:高纯石英砂→高纯石墨模具→真空装料成型→真空电弧熔制→自然冷却脱模→石英坩埚初步检测→冷加工喷砂、切断、倒角→石英坩埚二次检测→超净清洗、超声、高压喷淋、自动烘干。加温烘烤,喷涂→石英坩埚三次检验→真空包装→成品入库。


    石英坩埚使用及维护:

    (1)石英坩埚主要化学成分是二氧化硅,除氢氟酸外不与其它酸作用,易与苛性碱及碱金属碳酸盐作用。

    (2)石英坩埚对热的稳定性很好,可直接放在火焰上加热。

    (3)石英坩埚和玻璃器皿一样,容易破碎,使用时要特别小心。

    (4)用石英坩埚可以用硫酸氢钾(钠),硫代硫酸钠(在212摄氏度烘干)等作为熔剂,熔融温度不许超过800摄氏度。


    参考文献:

    百度百科——石英坩埚

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  • 分布式能源

    什么是分布式能源?快速预览

    分布式能源

    浏览量 171 颗粒在线 | 4月前

    分布式能源

    分布式能源

    颗粒在线 | 4月前

    所谓“分布式能源”(distributed energy resources)是指分布在用户端的能源综合利用系统。一次能源以气体燃料为主,可再生能源为辅,利用一切可以利用的资源;二次能源以分布在用户端的热电冷(值)联产为主,其他中央能源供应系统为辅,实现以直接满足用户多种需求的能源梯级利用,并通过中央能源供应系统提供支持和补充;在环境保护上,将部分污染分散化、资源化,争取实现适度排放的目标 ;在能源的输送和利用上分片布置,减少长距离输送能源的损失,有效地提高了能源利用的安全性和灵活性。

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    • 储氢材料

      氢气是一种清洁能源,其能量密度高,可实现大规模储存,易于实现氢/电/热转换,因此作为一种高效清洁的二次再生能源受到广泛关注。氢能的...快速预览

      氢气是一种清洁能源,其能量密度高,可实现大规模储存,易于实现氢/电/热转换,因此作为一种高效清洁的二次再生能源受到广泛关注。氢能的开发利用主要包括氢的生产、应用、储存及运输这4个方面。氢的生产及应用技术已经足够成熟,但其储存很不方便,因而人们需要考虑氢在储存中的安全、高效和无泄漏损失。


      氢气的大量储存问题成为制约氢能推广的关键,氢能储存问题的解决会影响到其他相关问题的解决。传统的氢能储存方式主要有3种,即气态储氢、液态储氢和固态储氢。




      气态储氢技术通过高压来实现氢气的储存,是将氢气压缩于高压容器中,对高压容器本身材质有很高要求。气态储氢的关键是能否开发出性能良好且安全性高的储氢容器。


      液态储氢技术是采用低温技术将液化后的氢气储存在容器内。该技术的优点是储氢量大、储氢容器体积小、液氢体积密度高等,但存在液化过程能耗高、储存容器对绝热性能要求高导致成本高昂、有泄漏风险的安全隐患等缺点,目前难以实现大规模应用。


      固体储氢技术是通过物理或化学方式使氢气与储氢材料结合来实现氢气的储存,能有效改善气态储存及液态储存方式的不足,优点为储氢密度大、安全性高且运输方便。储氢密度是相同温度压力条件下气态储氢的1000倍左右,而且吸放氢速度适宜,缺点为理论研究与发展不够完善。


      近些年所发现的具有良好性能的储氢材料主要包含碳基储氢材料、有机框架储氢材料、金属氢化物储氢材料、液体有机氢化物储氢材料及其他固体储氢材料等。


       


      1碳基储氢材料


      1.1活性炭

      活性炭(AC)又称碳分子筛,是一种独特的多功能吸附剂。优点有孔隙度高、比表面积高、吸附能力大、表面活性高、循环使用寿命长、储氢量高及成本价格低廉等。活性炭储氢是利用其非常高的比表面积在中低温( 77-273 K) 、中高压( 1-10 MPa) 的条件下以吸附方式储氢;氢气吸附量与碳材料比表面积呈正比,比表面积越大,吸附量越高;储氢量也与温度和压力密切相关,温度越高、压力越小,储氢量越少。


      1.2石墨纳米纤维

      石墨纳米纤维( GNF) 是一种由含碳化合物经金属催化剂分解后层层沉淀堆积在一起的石墨材料,主要类型为薄片状、管状、带状、棱柱状和鲱鱼骨状。由于石墨纳米纤维结构特征及复合特性的特殊性,在储氢领域的发展前景非常广阔。研究表明改变石墨纳米纤维的形状可以改变储氢容量。


      1.3碳纳米纤维

      碳纳米纤维的比表面积很大,表面能够吸附大量的氢气,便于氢气进入碳纳米纤维;氢气分子的动力学直径小于碳纳米纤维的层间距,因而大量氢气可以进入碳纳米纤维的层间;碳纳米纤维有中空管,氢气可凝结在中空管中,因而碳纳米纤维储氢密度较高。由此可见,影响碳纳米纤维储氢量的因素有直径、结构及质量。在一定范围内,碳纳米纤维的储氢量与质量呈正比,与直径呈反比。


      1.4碳纳米管

      碳纳米管具有纳米尺度中空孔道、高活性等特性,因而有良好的储氢性能。研究表明比表面积不同,碳纳米管的储氢量不同,两者呈正比。


      2有机框架储氢材料


      2.1金属有机框架化合物储氢材料

      金属有机框架化合物(MOFs)是由含氧、氮等的多齿有机配体(大多是芳香多酸或多碱)与过渡金属离子自组装而成的配位聚合物。以新型阳离子、阴离子及中性配体形成的MOFs材料具有孔隙率高、孔结构可控、比表面积大、化学性质稳定、制备过程简单等优点。MOFs材料储氢性能与储氢机理、结构的关系、影响机理等有待研究,常温常压下MOFs材料的储氢性能有待提高,目前关于影响MOFs 材料储氢性能的研究主要是采用密度泛函理论等进行,在理论模拟及量化计算MOFs材料的储氢性能及改进方法方面已取得较为深入了解。


      2.2共价有机骨架化合物( COFs) 储氢材料

      COFs是近年来新开发的一种在储氢领域应用前景较广阔的多孔材料,优点为比表面积高、密度低、结构可调控性强以及热稳定性高等。研究表明COFs 对氢气的吸附无论在低压范围、高压范围、低温范围、高温范围都是一个可逆的物理过程,COFs 的储氢性能都比较理想。不过对COFs的一系列研究工作目前还欠缺实际的实验数据,仅仅处于计算机模拟阶段,对COFs的储氢机理的研究也有待完善,常温下的储氢性能亦有待提高,COFs 作为一种很有研究价值和发展前途的储氢材料在未来的氢能发展过程中必将发挥重要的作用。


      3金属氢化物储氢材料


      在金属氢化物中,氢与碱金属以共价键结合生成离子型氢化物,研究表明一定的温度和压力条件下,金属氢化物对氢气的大量吸收、储存和释放过程是可逆的。金属氢化物的优点是储氢量大、无污染、安全可靠、制备技术和工艺成熟等。但储氢性能还有待提高。


      3.1钒系储氢材料

      钒系合金已较早地应用于氢的储存、净化、压缩及氢的同位素分离等领域。具有bcc结构的钒系合金的优点为储氢量大VH2的理论储氢密度为3.8%(质量分数)]、吸放氢容易、反应速度快等。缺点为合金的表面容易被氧化从而生成一层氧化膜使其活化难度增大、熔点高、金属钒的价格高昂导致其制备成本高、常温常压下放氢不彻底等。一系列问题的存在对钒系储氢材料实现大规模应用相对比较困难,成本问题是实现应用的关键所在。


      3.2镁系储氢材料

      镁系合金作为储氢材料被认为是最有发展前途的储氢材料,备受各国专家及学者的青睐,优点为质量轻密度小、储氢量高、资源丰富、价格低廉、无污染等,缺点为工作温度高、吸/放氢动力学性能差等。


      3.3稀土系储氢材料

      稀土系合金以LaNi5为代表,优点为储氢性能优良( 储氢质量分数1.4%) 、吸氢能力强、易活化、对杂质不敏感、吸释氢不需高温高压等,缺点为吸氢后晶胞体积膨胀较大、易粉化、吸释氢能力易失、成本高昂等。为解决稀土合金的成本问题及改善合金吸释氢的压力、活化速率、吸释氢速率等热力学、动力学性能,可采用多元合金化、非化学计量、热处理、快速凝固法等手段提高稀土系储氢材料的储氢性能。


      3.4钛系储氢材料

      钛系储氢材料。优点是成本低、资源丰富等,缺点是活化需高温高压( 450℃、5MPa) 较难、抗杂质能力差、反复吸释氢后性能差等。合金的活化性能和吸放氢速率在催化元素铅( Pd) 的影响下可以明显提高;纯氩气环境下对FeTi球磨30h,加入少量Ni,吸放氢性能能够显著提高;Mn、Ni等过渡元素代替FeTi中的Fe,即将 Fe 替换掉后,活化性能明显改善。


      3.5锆系储氢材料

      锆系合金优点是吸氢量大、反应速度快、易活化、无滞后效应等,缺点为稳定性较差等。研究表明通过添加Ni、Mn、Cr、V等元素能改善储氢性能,Zr-Ni合金吸氢容量较大、室温下较稳定、吸释氢所需压力低、催化活性和耐腐蚀性强、电化学性能好,但存在吸/释氢可逆性差等问题;将微量稀土元素加入Zr-Cr-Ni合金中,在稀土元素影响下,活化性能显著提高,储氢量增大、电化学容量增加、循环寿命变长,但存在活化难、放电能力差、成本高等问题。


      4液体有机氢化物储氢材料


      液体有机氢化物储氢的原理是不饱和液体有机物与氢的可逆反应,即加氢反应和脱氢反应。液体有机物储氢的优点是储氢量大、储存和运输简单、可重复使用、加氢反应放出大量热可供利用。研究表明,从储氢过程的能耗、储氢量、物理化学特性等方面考虑,烯烃、炔烃和芳烃等不饱和有机物储氢材料中,单环芳烃的储氢性能是最好的;苯、甲苯的储氢量较大并且加脱氢过程可逆,是一类不错的有机储氢材料。


      5其他储氢材料


      5.1玻璃微球储氢材料

      中空玻璃微球体可以用作储氢材料。MgAlSi、石英、聚酰胺、聚乙烯三酚盐酸、N29等均为中空玻璃微球,储氢量为质量分数15%-42%。温度200-400℃ 、直径25-500μm范围内,壁厚度<1μm 的玻璃微球的穿透率增大,在一定压力下氢气进入玻璃体内,玻璃微球的穿透性随着温度降低而降低,当温度降到一定程度时,玻璃微球的穿透性变为0,氢气便留在玻璃微球体内;玻璃微球的穿透性随着温度的升高又逐渐增大,氢气便从玻璃微球内释放。


      5.2硼烷氨储氢材料

      硼烷氨作为一种新型高能储氢材料,储氢容量能达到质量分数19.6%,放氢温度相比之下比较低,低于350℃。研究表明,硼烷氨脱氢过程在离子液体中进行,能够大大地提高氢的释放量及释放速率;同时在硼烷氨中掺入Ni基催化剂,氢的释放量显著增多。当前硼烷氨合成工艺非常成熟,而再生技术却不完善,严重阻碍了硼烷氨及其衍生物的发展应用。


      参考资料:

      林静. 储氢材料及研究进展

      汪云华. 固体储氢材料的研究进展

      陈军. 高容量储氢材料的研究进展

      杨小平. 固体储氢材料的研究进展

      郭浩. 固体储氢材料的研究现状及发展趋势

      张四奇.固体储氢材料的研究综述

      马通祥. 固体储氢材料研究进展

      杨静怡. 储氢材料的研究及其进展

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    • 铀元素

      铀是一种带有银白色光泽的金属,比铜稍软,具有很好的延展性,很纯的铀能拉成直径0.35毫米的细丝或展成厚度0.1毫米的薄箔。让我们一起来...快速预览

      铀元素铀矿

      浏览量 356 颗粒在线 | 6月前

      铀元素

      铀元素铀矿

      颗粒在线 | 6月前

      一起来认识铀元素


      我们知道,铀是一种带有银白色光泽的金属,比铜稍软,具有很好的延展性,很纯的铀能拉成直径0.35毫米的细丝或展成厚度0.1毫米的薄箔。


      铀的比重很大,与黄金差不多,每立方厘米约重19克,象接力棒那样的一根铀棒,竟有十来公斤重。



      铀棒


      铀的化学性质很活泼,易与大多数非金属元素发生反应。块状的金属铀暴露在空气中时,表面被氧化层覆盖而失去光泽。


      粉末状铀于室温下,在空气中,甚至在水中就会自燃。


      美国用贫化铀制造的一种高效的燃烧穿甲弹—“贫铀弹”,能烧穿30厘米厚的装甲锕板,“贫铀弹”利用的就是铀极重而又易燃这两种性质。


      铀元素在自然界的分布相当广泛,地壳中铀的平均含量约为百万分之2.5,即平均每吨地壳物质中约含2.5克铀,这比钨 、汞 、金 、银 等元素的含量还高。



      水硅钙铀矿


      铀在各种岩石中的含量很不均匀。


      例如在花岗岩中的含量就要高些,平均每吨含3.5克铀。依此推算,一立方公里的花岗岩就会含有约一万吨铀。



      绿铀矿


      海水中铀的浓度相当低,每吨海水平均只含3.3毫克铀,但由于海水总量极大,且从水中提取有其方便之处,所以目前不少国家,特别是那些缺少铀矿资源的国家,正在探索海水提铀的方法。


      由于铀的化学性质很活泼,所以自然界不存在游离的金属铀,它总是以化合状态存在着。


      已知的铀矿物有一百七十多种,但具有工业开采价值的铀矿只有二、三十种,其中最重要的有沥青铀矿(主要成分为八氧化三铀)、(二氧化铀)、铀石和铀黑等。



      硅钾铀矿


      据历史记载,当年克拉普罗德发现的铀实际上是二氧化铀,法国化学家佩利戈特在1841年证实了这一点,并用钾还原四氯化铀,成功地获得了金属铀。


      世界铀资源量超过1500万吨。


      据WISE资料,截止2003年1月1日,世界已知常规铀可靠资源回收成本小于130美元/kg铀的资源量为316.92万吨。


      其中回收成本小于40美元/kg铀资源量约173.05万吨;回收成本小于80美元/kg铀资源量约245.82万吨。


      世界铀资源量较多的国家有澳大利亚、哈萨克斯坦、美国、加拿大、南非、纳米比亚、俄罗斯、和尼日尔,铀资源量均在10万吨以上。



      硅镁铀矿


      我国铀矿资源也十分丰富。


      铀及其一系列衰变子体的放射性是存在铀的最好标志。


      人的肉眼虽然看不见放射性,但是借助于专门的仪器却可以方便地把它探测出来。


      因此,铀矿资源的普查和勘探几乎都利用了铀具有放射性这一特点:若发现某个地区岩石、土壤、水、甚至植物内放射性特别强,就说明那个地区可能有铀矿存在。


      通常来说,铀主要含三种同位素 ,即铀238、铀235和铀234,其中只有铀235是可裂变核元素,在中子轰击下可发生,可用作原子弹的核装料和核电站反应堆的燃料。


      铀属高毒性元素,进入人体的铀颇难以体内排出,由它发射的阿尔法射线所引起的体内辐照损伤是高度累积性的,易蓄积在肝肾部位。



      钒铀钡铅矿


      其显示的化学毒性与汞相似,会引起肾脏病变、肝炎及神经系统病变。


      但除非是战事或突发性职业事故,日常生活中经人体摄入多量铀的事故是极为罕见的。

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    • 硅酸盐矿物——埃洛石

      埃洛石是一种硅酸盐矿物,它有点像高岭石。有两种形式,一种类似高岭土,一种是水合物。说它是水合物是因为在它的晶体里面含有水,因此也被人称...快速预览

      埃洛石硅酸盐矿物

      浏览量 289 中国粉体网 | 6月前

      硅酸盐矿物——埃洛石

      埃洛石硅酸盐矿物

      中国粉体网 | 6月前

      埃洛石是一种典型的高岭石族矿物。埃洛石是地球上唯一存在的天然高岭石水合物,按水合程度的不同可分为10埃-埃洛石、7埃-埃洛石和层间距处于它们之间的x埃-埃洛石(x表示(001)底面间距)。埃洛石的用途与高岭石相似,也是优质陶瓷的原料,在化学工业上可以合成分子筛和作催化剂的载体,在塑料、橡胶和油漆工业中用作填料等。近年来已被广泛用作缓释容器、催化剂载体、有机聚合物填充材料、储氢材料和纳米材料模板等,具有重要的应用价值。

       

      埃洛石的命名


      埃洛石(halloysite)最早由Berthier于1826年命名,是为了纪念比利时科学家Omaliusd’Halloy发现了一种存在于石炭纪石灰石中的矿物材料。在之后相当长一段时间里,很多材料被描述为”halloysite”,Dana曾经列出了16种具有“halloysite”命名的矿物。到二十世纪初,随着X射线衍射仪(X-RayDiffraction,XRD)的诞生,人们才开始了对埃洛石真正意义上的研究。


      长期以来,不同研究者对埃洛石进行不同的实验,所以埃洛石也经历了不同的命名阶段。


      埃洛石的命名历史

       


      埃-埃洛石结构


      10埃-埃洛石


      10埃-埃洛石的化学式为Al2O3•2SiO2•4H2O或Al2Si2O5(OH)4•2H2O,可由脱水后产物的XRD衍射结果,以及脱水过程中失重曲线等和高岭石对比得到;其基本结构为高岭石片层夹着一层水分子。在关于10埃-埃洛石的结构细节中,最被广泛接受的是Hendricks和Jeffersons提出的模型(如下图所示):高岭石片层间的水分子连接成六边形网状结构,其氧原子位于同一平面上。由于结构稳定性需要和水分子几何外形的影响,四分之一的氢原子没有和其它水分子作用,而是和相邻的层间四面体氧形成氢键;在另一侧,层间羟基氢中有三分之一和水分子氧形成氢键,其余的羟基氢和周围的层间羟基氧形成与三水铝石结构类似的氢键。他们认为高岭石片层离子性更强,因而层间结合力要比其和水分子间的要大,所以埃洛石一旦脱水便不可恢复。


      10埃-埃洛石以及层间水分子的结构示意图


      7埃-埃洛石


      7埃-埃洛石是10埃-埃洛石脱水后的产物,结构类似于高岭石,但由于保留了10埃-埃洛石层间堆垛的紊乱,有序度甚至低于b轴无序高岭石,但有少量较为规则的晶粒表现出双层三斜或单斜的晶胞特性。


      其它底面间距埃洛石


      10埃-埃洛石在脱水时,根据脱水条件的不同(湿度、温度、压强、时间等),会产生出不同的衍射底面间距,如1.0nm(0.99nm),0.95nm,0.86nm,0.79nm,0.75nm(0.74nm)和0.73nm(0.72nm)等。除1.0nm和0.72nm外,其它底面间距的埃洛石是单相还是混层或者是混合物,是人们关注的重点。目前最普遍的观点是这些中间产物为10埃-埃洛石和7埃-埃洛石的区域混层产物。


      埃洛石形貌


      据文献中报道,埃洛石有管状、棒状、纤维状、球状或假球状、片状、板状、羽毛状、薄的圆柱状或盘状、网箱状织物或螺旋状、颗粒状,带卷曲边缘的不规则羽毛状、菌褶状等。


      埃洛石在外观上呈各种颜色,主要为白色,其次为浅蓝色、黄白色、黄棕色及杂色。拥有蜡状或油脂光泽。贝壳状断口。比重为2:1,失水后可增高到2.6左右。空间分布上,黄棕色矿石主要分布在矿体上部,白色或浅蓝色在下部,常呈似层状,矿体底部常为黑色或黑白相间。

       

      a-管状;b-球状;c-盘状;d-菌褶状;e-网箱状;f-片状


      矿物分布


      埃洛石是一种主要的粘土矿物,是典型的风化作用的产物,在风化壳中常与高岭石、三水铝石和水铝英石等共生。中国四川叙永、贵州习水一带和山西阳泉等地风化壳中均有产出,并因产地而又得名为叙永石。它也产于金属硫化物矿床的氧化带中,有时也少量产于现代沉积物中,与大量高岭石共生。


      参考文献:

      百度百科

      牛继南等.埃洛石的命名结构、形貌和卷曲机制

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