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MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)S型异质结的构建及光催化性能研究

无机材料学报 2023年第10期38卷 1176-1182页

作者：马润东郭雄施凯旋安胜利王瑞芬郭瑞华内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014010 稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室包头014010

制备高效稳定的光催化剂对于光催化技术的发展至关重要。本研究采用超声辅助沉积加低温煅烧的方法制备了2H相MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)S型异质结光催化剂(MGCD),并综合考察了材料的相结构、微观形貌、光吸收性能、X射线光电子能谱、电化学... 详细信息

制备高效稳定的光催化剂对于光催化技术的发展至关重要。本研究采用超声辅助沉积加低温煅烧的方法制备了2H相MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)S型异质结光催化剂(MGCD),并综合考察了材料的相结构、微观形貌、光吸收性能、X射线光电子能谱、电化学交流阻抗和光电流等对光催化性能的影响。结果表明:经过超声辅助沉积-煅烧处理,MoS_(2)微米球发生破碎分散结合在g-C_(3)N_(4)纳米片层表面上并形成异质结。可见光下5%MGCD(添加5%MoS_(2))对罗丹明B(RhB)在20 min时的降解率达到了99%,且样品重复使用5次后对RhB的降解率仍能达到95.2%,表现出良好的光催化性能及稳定性。从内建电场形成的角度进一步分析表明,异质结中MoS_(2)与g-C_(3)N_(4)间耦合形成的内建电场引起的能带弯曲可以有效引导载流子的定向迁移,并促进光生载流子的分离,从而提高了光催化反应效率。异质结光催化剂的自由基捕获实验表明:O_(2)^(–)和·OH在催化降解RhB中是主要的活性物种,h^(+)的贡献次之。

关键词：石墨相氮化碳 MoS_(2) S型异质结稳定性光催化机理

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3D核壳结构NiMoO_(4)@CoFe-LDH纳米棒的高效析氧及全解水性能研究

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无机材料学报 2024年第11期39卷 1254-1264,I0006,I0007页

作者：岳全鑫郭瑞华王瑞芬安胜利张国芳关丽丽内蒙古科技大学1.材料科学与工程学院内蒙古自治区先进陶瓷材料与器件重点实验室轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室包头014010

电解水制氢因具有绿色环保、制氢纯度高等优点而得到了科学界的广泛关注。然而,电催化水分解过程中缓慢的阳极析氧反应(OER)极大地阻碍了电解水制氢的发展进程,使其在实际应用中面临着许多挑战。本研究采用水热和电沉积相结合的策略,成... 详细信息

电解水制氢因具有绿色环保、制氢纯度高等优点而得到了科学界的广泛关注。然而,电催化水分解过程中缓慢的阳极析氧反应(OER)极大地阻碍了电解水制氢的发展进程,使其在实际应用中面临着许多挑战。本研究采用水热和电沉积相结合的策略,成功在导电泡沫镍(NF)基底上制得了一种以晶体NiMoO_(4)纳米棒为“核”、非晶态CoFe-LDH纳米片为“壳”的新型三维(3D)核壳异质结构催化剂。这种特殊的3D核壳结构充分激发了NiMoO_(4)和CoFe-LDH的电催化潜力,极大地提升了电化学水分解反应的效率。通过NiMoO_(4)和非晶态CoFe-LDH的协同作用,NiMoO_(4)@CoFe-LDH/NF纳米催化剂产生了更多的活性位点,表现出了高效的电子转移能力和优异的OER电催化活性。电化学测试表明,当电沉积时间为60 s时,NiMoO_(4)@CoFe-LDH/NF具有最优异的电化学性能,在10和100 mA·cm^(−2)下的过电位η10和η100只有168和216 mV,且具有极小的Tafel斜率和出色的长期稳定性。同时,NiMoO_(4)@CoFe-LDH||NiMoO_(4)全解水系统也表现出了较低的驱动电压,在1.57 V电压下即可产生10 mA·cm^(−2)的电流密度。这项工作为设计开发高效的电解水催化材料提供了新的思路。

关键词：析氧反应水热和电沉积法 3D核壳结构全解水

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PEG对碳酸铈晶体形貌的影响研究

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稀土 2025年第2期46卷 45-52页

作者：刘娇娇胡艳宏柳召刚吴锦绣孙德贇刘鹏罗宁内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室

利用Materials Studio软件构建聚合物层以及聚乙二醇(PEG)分子与碳酸铈三个晶面的吸附模型，并计算PEG与碳酸铈三个晶面的相互作用能，分析PEG调控碳酸铈形成针状的机理。模拟计算结果表明，在PEG控制碳酸铈生长过程中，采用选择性吸附... 详细信息

利用Materials Studio软件构建聚合物层以及聚乙二醇(PEG)分子与碳酸铈三个晶面的吸附模型，并计算PEG与碳酸铈三个晶面的相互作用能，分析PEG调控碳酸铈形成针状的机理。模拟计算结果表明，在PEG控制碳酸铈生长过程中，采用选择性吸附，降低了碳酸铈结晶表面的生成速度，碳酸铈晶面吸附性由强到弱的顺序为(200)>(222)>(020)。随着碳铵加入，碳酸铈晶体变大，PEG发生弯曲扭转，在其牵引缠绕下，碳酸铈颗粒逐渐靠近，形成针状。

关键词： MS模拟聚乙二醇(PEG) 碳酸铈机理晶体生长

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水-空交替循环控时淬火对低合金钢组织与性能的影响

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金属热处理 2024年第11期49卷 155-160页

作者：王川杰程军胡宇赵凌波赵胜培内蒙古科技大学、稀土产业学院、轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室内蒙古包头014010

针对低合金耐磨钢ZG30CrMnSiMoVTi经淬火-配分(Q-P)处理后组织分布不均匀的问题,采用水-空交替循环控时淬火(ATQ)工艺进行热处理,通过模拟计算分析了不同条件下试验钢的冷却曲线,确定了ATQ处理工艺细节。借助OM、SEM、EDS、洛氏硬度计... 详细信息

针对低合金耐磨钢ZG30CrMnSiMoVTi经淬火-配分(Q-P)处理后组织分布不均匀的问题,采用水-空交替循环控时淬火(ATQ)工艺进行热处理,通过模拟计算分析了不同条件下试验钢的冷却曲线,确定了ATQ处理工艺细节。借助OM、SEM、EDS、洛氏硬度计、冲击试验机和拉伸试验机对不同循环次数下ATQ处理试验钢的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,经过ATQ处理的试验钢中出现了大量的马氏体和少量的贝氏体组织。经过ATQ循环3次的试验钢的组织分布最为均匀,贝氏体含量最多,而且力学性能最优。ATQ循环3次的试验钢的平均洛氏硬度为46.45 HRC,冲击吸收能量为29.1 J,抗拉强度为1551.69 MPa,屈服强度为1293.07 MPa,断后伸长率为12.6%。

关键词：水-空交替控时淬火低合金耐磨钢组织性能

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基于仿真软件对ZG30CrMnSiMoVTi钢热处理工艺优化与验证

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金属热处理 2024年第12期49卷 262-267页

作者：赵胜培程军胡宇王川杰赵凌波内蒙古科技大学稀土产业学院轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室内蒙古包头014010

为解决低合金耐磨钢塑韧性不足的问题,利用JmatPro和ANSYS软件对ZG30CrMnSiMoVTi钢的淬火-回火(Q-T)工艺进行优化改善。采用金相显微观察、硬度测试、冲击和拉伸等试验手段研究了试验钢在两种热处理工艺下的组织和性能。结果表明,通过对... 详细信息

为解决低合金耐磨钢塑韧性不足的问题,利用JmatPro和ANSYS软件对ZG30CrMnSiMoVTi钢的淬火-回火(Q-T)工艺进行优化改善。采用金相显微观察、硬度测试、冲击和拉伸等试验手段研究了试验钢在两种热处理工艺下的组织和性能。结果表明,通过对?60 mm×250 mm的钢件模拟分析,得到水淬时间10 s、空淬时间8 s、循环3次的水-空交替循环控制冷却+回火工艺可以作为优化后的热处理工艺。对于从心部到表面的平均硬度,Q-T处理后的49.75 HRC和循环3次后的46 HRC相差不大,但循环3次+回火后的不同位置的硬度更均匀。与Q-T处理的试样相比,水-空循环冷却3次+回火后试样的抗拉强度由1246.3 MPa提升至1551.7 MPa,屈服强度由1038.6 MPa提升至1293.1 MPa,断后伸长率由10.5%提升至12.6%,冲击吸收能量由17.7 J提升至29.1 J。与Q-T处理试样相比,水淬时间10 s、空淬时间8 s、循环3次+回火后试样的组织更加均匀,其硬度分布更均匀,且抗拉强度、屈服强度和冲击吸收能量等都有一定幅度的提升。

关键词： JmatPro软件 ANSYS软件低合金耐磨钢 Q-T热处理水-空交替循环控制冷却+回火工艺

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硫酸钙晶须表面无机磷酸三钠-有机硬脂酸复合改性

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硅酸盐学报 2024年第9期52卷 3063-3073页

作者：吴锦绣张一鸣马玉龙柳召刚胡艳宏张晓伟李健飞冯福山内蒙古科技大学稀土产业学院内蒙古包头014010 轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室内蒙古包头014010

聚合物中天然橡胶(NR)的填充补强剂主要是炭黑等材料,炭黑等会在生产过程中造成大量的碳排放,因此可将硫酸钙晶须(CSW)作为新型补强剂应用到橡胶复合材料中替代炭黑。硫酸钙晶须表面是亲水性的,与有机基体相容性较差,本工作首先使用稀... 详细信息

聚合物中天然橡胶(NR)的填充补强剂主要是炭黑等材料,炭黑等会在生产过程中造成大量的碳排放,因此可将硫酸钙晶须(CSW)作为新型补强剂应用到橡胶复合材料中替代炭黑。硫酸钙晶须表面是亲水性的,与有机基体相容性较差,本工作首先使用稀土石膏作为原材料制备硫酸钙晶须,然后采用无机磷酸三钠-有机硬脂酸对晶须表面进行改性。重点优化改性温度、时间和改性剂用量等工艺条件对改性效果的影响,实现了CSW稳定性和疏水性。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、Fourier红外光谱、热重-差示量热分析和X射线光电子能谱等检测手段进行表征分析。结果表明:CSW加入量为20.00 g/L,硬脂酸加入量为CSW的6%,改性时间为15 min,改性温度为80℃和0.02 mol/L磷酸三钠为最佳改性工艺条件。改性后最佳产物的接触角达到104.23°,修饰层实现纳米级,其厚度为121.26 nm。改性机理为磷酸三钠在晶须表面生成CaHPO_(3)和Ca(OH)_(2),然后其与硬脂酸发生键合反应,生成C_(17)H_(35)COO-Ca-表面层。该改性工艺实现了CSW的疏水性,为纤维型晶须在NR中的应用提供了实验和理论基础。

关键词：稀土石膏硫酸钙晶须表面复合改性改性机理

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GdPO_(4):Sm^(3+)荧光粉的焙烧温度和掺杂浓度的优化及发光和磁性能

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无机化学学报 2023年第6期39卷 1179-1192页

作者：吴锦绣王倩倩吴宝龙柳召刚胡艳宏齐源昊张晓伟冯福山李健飞内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014010 轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室包头014010 内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室包头014010

以GdPO_(4)为基质,Sm^(3+)为激活剂,采用水热法合成了纳米荧光粉前驱体,分别在800、900、1000、1100和1200℃下焙烧,得到一系列GdPO_(4):Sm^(3+)荧光粉。首先探究了GdPO_(4):Sm^(3+)的最佳焙烧温度;其次研究了Sm^(3+)掺杂浓度对GdPO_(4):Sm^(3+)荧光性能的影响;最后研究了GdPO_(4):2%Sm^(3+)的高温荧光性能和磁性能。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、磁强计和荧光分光光度计(FL)对荧光粉的晶体结构、形貌、发光和磁性能进行了表征。结果表明:荧光粉的晶体结构由前驱体六方晶系GdPO_(4)·H_(2)O:Sm^(3+)变为单斜晶系的GdPO_(4):Sm^(3+),形貌由纳米棒变为无规则块体。当焙烧温度为1000℃,Sm^(3+)掺杂浓度为2%时,荧光粉的发光强度和荧光寿命达到最大值。GdPO_(4):2%Sm^(3+)中Sm^(3+)之间能量传递类型为电偶极-电偶极相互作用,能量传递的临界距离为1.646~1.884 nm。最佳样品Gd PO_(4):2%Sm^(3+)有优异的热稳定性,热猝灭活化能为-0.157 eV,且具有良好的顺磁性,质量磁化率为1.22×10^(-4)emu·g^(-1)·Oe^(-1)。

关键词： GdPO_(4):Sm^(3+) 焙烧温度浓度猝灭机理发光性能磁性能

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钙镧类水滑石的合成及对PVC热稳定性能的影响

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中国稀土学报 2024年第2期42卷 339-348,I0005页

作者：杜桂芳赵金钢柳召刚陈明光黄旭博杨羽轩胡艳宏吴锦绣内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室内蒙古包头014010 包头稀土研究院内蒙古包头014010

用水热法制备了钙镧类水滑石(Ca-La-LDHs),研究了阳离子配比、水热时间和水热温度对Ca-La-LDHs的结构及PVC热稳定性能的影响,得到最佳的合成条件为:n(Ca^(2+)):n(La^(3+))=3:1,水热温度170℃,水热时间8h,并对最佳条件产物进行了XRD及红... 详细信息

用水热法制备了钙镧类水滑石(Ca-La-LDHs),研究了阳离子配比、水热时间和水热温度对Ca-La-LDHs的结构及PVC热稳定性能的影响,得到最佳的合成条件为:n(Ca^(2+)):n(La^(3+))=3:1,水热温度170℃,水热时间8h,并对最佳条件产物进行了XRD及红外光谱、热分析、SEM表征。通过刚果红实验、高温老化实验、转矩流变实验、拉伸实验和电导率实验,研究了Ca-La-LDHs对PVC的热稳定性能、塑化性能及力学性能的影响,结果表明,钙镧类水滑石能显著提升PVC的热稳定性能,其静态热稳定时间为87min。Ca-La-LDHs样品降低了平衡转矩,提升了动态热稳定时间,显著延缓了PVC释放HCl的速率,从而提升了动态热稳定性。Ca-La-LDHs提升了PVC板材的抗拉强度和断裂伸长率。Ca-La-LDHs热稳定剂阻碍了PVC中的C-Cl和C-H键的断裂,抑制HCl和C=C键的生成,减少了HCl对PVC降解的进一步催化。

关键词：镧类水滑石聚氯乙烯热稳定性能

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含二苯甲酮结构的稀土配合物对PVC光稳定性能的影响

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中国稀土学报 2024年第1期42卷 160-167,I0005页

作者：黄旭博柳召刚杜桂芳陈明光胡艳宏吴锦绣内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室内蒙古包头014010 包头稀土研究院内蒙古包头014010

兼具热和光稳定性的稀土稳定剂,对降低聚氯乙烯(PVC)加工成本,提高PVC的生产效率和打开稀土稳定剂的应用领域具有重要的意义,因此,通过人工加速紫外老化实验和户外自然光老化实验,研究了2,4-二羟基二苯甲酮镧(LBP)、2-苯甲酰苯甲酸镧(L... 详细信息

兼具热和光稳定性的稀土稳定剂,对降低聚氯乙烯(PVC)加工成本,提高PVC的生产效率和打开稀土稳定剂的应用领域具有重要的意义,因此,通过人工加速紫外老化实验和户外自然光老化实验,研究了2,4-二羟基二苯甲酮镧(LBP)、2-苯甲酰苯甲酸镧(LBA)及三元复合稳定剂对PVC光稳定性能的影响。结果表明:添加含LBP和含LBA的两种三元复合稳定剂(LBP∶ZnSt_(2)∶PE=2∶1∶2,LBA∶ZnSt_(2)∶PE=1∶1∶3)的PVC片材,人工紫外老化10 d后,失重率分别为2.7%和6.2%,自然光老化35 d后,拉伸强度保留率分别为87.6%和81.8%,复合稳定剂提高PVC的光稳定性能最佳。稀土稳定剂可以吸收PVC降解产生的氯化氢,降低氯化氢的浓度,从而减弱氯化氢对PVC降解的催化作用,抑制PVC脱去HCl形成双键,防止双键在氧作用下,形成过氧化物生成羰基化合物。

关键词：聚氯乙烯热稳定剂光稳定剂二苯甲酮结构稀土

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三维石墨烯/富含氧空位Fe_(2)O_(3)复合材料的构建实现超级电容器超高能量密度

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化学学报 2025年第3期83卷 256-265页

作者：孙伟辛国祥刘飞鞠藤程宇通宋金玲包金小布林朝克内蒙古科技大学材料科学与工程学院包头014010 内蒙古自治区先进陶瓷材料与器件重点实验室包头014010 轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室(内蒙古科技大学) 包头014010

氧化铁(Fe_(2)O_(3))具有高的理论电容,氧空位工程策略可改善其导电率低的不足,将含氧空位的Fe_(2)O_(3)(OV-Fe_(2)O_(3))与高导电率的石墨烯复合,有望获得高能量密度.本研究在水热还原条件下采用络合-还原法构建三维还原氧化石墨烯/OV-... 详细信息

氧化铁(Fe_(2)O_(3))具有高的理论电容,氧空位工程策略可改善其导电率低的不足,将含氧空位的Fe_(2)O_(3)(OV-Fe_(2)O_(3))与高导电率的石墨烯复合,有望获得高能量密度.本研究在水热还原条件下采用络合-还原法构建三维还原氧化石墨烯/OV-Fe_(2)O_(3)(3D rGO/OV-Fe_(2)O_(3))复合材料.通过形貌观察,纳米级OV-Fe_(2)O_(3)呈不规则几何多面体在3D rGO表面或三维孔隙内均匀分布.X射线衍射谱、电子顺磁共振谱和X射线光电子能谱表明Fe_(2)O_(3)中氧空位的存在.电化学测试表明,3D rGO/OV-Fe_(2)O_(3)比电容高达928.3 F·g^(-1).组装的非对称超级电容器3D rGO/OV-Fe_(2)O_(3)|3D rGO的能量密度高达95.1Wh·kg^(-1),20000次循环后的电容保持率达94%.3D rGO/OV-Fe_(2)O_(3)|3D rGO理想的超电容性能归因于Fe_(2)O_(3)晶格结构中氧空位的产生改善了Fe_(2)O_(3)的导电率,同时3D rGO的构建也为OV-Fe_(2)O_(3)提供了三维导电通道.3D rGO/OV-Fe_(2)O_(3)作为超级电容器电极材料具有广阔前景.

关键词：水热还原氧空位氧化铁还原氧化石墨烯高能量密度非对称超级电容器

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