摘要:Inconel 718高温合金是燃气轮机和航空发动机热端部件的关键核心材料，其表面通常制备有铝化物涂层，起到提高抗氧化和热腐蚀性能的作用。理解铝化物涂层的高温氧化行为，是提高部件抗高温氧化能力的关键。采用化学气相沉 积（CVD）技术，在Inconel 718高温合金表面制备了铝化物涂层，在大气环境、950 ℃条件下开展了恒温氧化测试，采用扫描电子显微镜、X射线衍射和X射线能谱等手段，研究了其高温氧化行为，并与Inconel 718高温合金进行对比。结果表明：In-conel 718高温合金表面制备的CVD铝化物涂层，其表面粗糙，具有双层结构。外层为富含Ni和Al元素的β-NiAl层，平均厚度为14.1 μm，内层为富含Fe和Cr元素的σ相与富含Nb、Mo和Fe元素的Laves相共存的互扩散层，平均厚度为5.9 μm 。恒温氧化后，Inconel 718高温合金表面氧化生成了Cr₂O₃膜，而CVD铝化物涂层表面氧化生成了α-Al₂O₃膜。Cr₂O₃膜和α-Al₂O₃膜的生长都遵循抛物线型生长规律，Cr₂O₃膜的生长速率常数为0.86 μm?h^-1/2，α-Al₂O₃膜的生长速率常数为0.15 μm?h^-1/2。此外，观察发现Inconel 718 高温合金发生了内氧化，而 CVD铝化物涂层未出现内氧化，两者氧化行为差异的原因在于CVD 铝化物涂层中的β-NiAl相，其氧化生成均匀、连续、致密的α-Al₂O₃ 膜，阻止了内部金属发生进一步氧化。本研究揭示了Inconel 718高温合金和CVD铝化物涂层的抗高温氧化作用机理，为Inconel 718高温合金用高抗氧化性CVD铝化物涂层的制备及应用提供了技术支撑。

摘要:普鲁士蓝类似物（PBAs）具有较高理论比容量和开放式三维框架结构，被认为是最具应用前景的钠离子正极材料之一。然而，大部分通过水溶液反应合成的PBAs，普遍存在[Fe(CN)₆]^3-/[Fe(CN)₆]^4-空位，水分子不可避免进入PBAs框架中形成配位水，占据了原本Na⁺的容纳点位，影响了Na⁺的正常传输，降低了PBAs材料的比容量。PBAs晶体框架受空位影响，其离子导电性和循环稳定性在长时间循环下退化并变差，同时配位水与电解液发生副反应，进一步降低了电池的电化学性能。为解决上述问题，提高钠离子电池中PBAs基正极的比容量、循环稳定性、倍率性能和整体能量密度，重点介绍了PBAs正极材料的制备及改性方法，并总结了各制备及改性方法的特点及效果。PBAs的制备方法包括水热法、共沉淀法和单一铁源自分解法。改性方法包括制备工艺优化和材料复合改性，其中制备工艺优化包括螯合剂、脱水、提高前驱液Na⁺浓度和结构纳米化，材料复合改性包括元素掺杂、表面涂层、异质结构和复合材料。研究表明，在富含Na⁺的前驱液中，采用螯合剂辅助共沉淀法，通过合成过程的水浴加热及样品制备后的真空干燥，可获得空位少、水分少的高结晶度PBAs。将制备的PBAs样品与导电剂进行复合，可进一步改善其电子导电率及倍率性能，有望获得高容量、高循环特性及满足高倍率需求的正极材料 。综上所述，PBAs作为钠离子正极材料，可通过对其合成方法和改性研究的不断创新，进一步优化其电化学性能，使其在未来具有广阔的应用前景。

摘要:高镍层状氧化物LiNiO₂具有高理论比容量和相对低廉价格，被认为是下一代锂离子动力电池的正极材料之一。当LiNiO₂正极材料应用于锂离子电池时，其循环稳定性无法满足要求，需经改性后才能得以应用。采用固相法合成了Nb掺杂的层状LiNi_1-xNb_xO₂（x=0.005、0.01、0.015）正极材料，利用X射线衍射、扫描电子显微镜和X射线能谱等测试手段，分析了Nb掺杂量（摩尔百分比）对其晶体结构、微观形貌及元素分布的影响，并通过恒电流间歇滴定和交流阻抗测试研究了其电化学性能。结果表明，随着Nb元素掺杂量的提高，LiNi_1-xNb_xO₂材料的晶格晶面间距逐渐扩大，一次颗粒尺寸逐渐减小。在LiNiO₂材料中引入Nb⁵⁺离子，提高了LiNi_1-xNb_xO₂材料的锂离子扩散系数，并通过稳定晶体结构，抑制了Nb掺杂材料在充放电过程中的相变，有利于其电化学性能的提升。当Nb掺杂量为1%时，LiNi_1-xNb_xO₂材料表现出较好的倍率性能，在10 C大电流密度下的放电比容量高达134.1 mAh?g^-1；随着Nb掺杂量的增加，LiNi_1-xNb_xO₂材料循环稳定性同步提升，当Nb掺杂量为1.5%时，LiNi_1-xNb_xO₂材料经150次循环后的容量保持率为73.3%，远高于未掺杂LiNiO₂样品的36.2%。表明，Nb掺杂可改善LiNiO₂正极材料的晶体结构和电化学性能，为其在下一代锂离子动力电池的应用提供了理论依据。

摘要:锂离子电池在首次充放电过程中，其负极表面形成的固态电解质界面（SEI）膜会消耗部分正极材料的活性锂，导致不可逆的容量损失，降低锂离子电池能量密度。为解决此问题，选用氧化锂作为牺牲锂盐以补偿锂离子电池的首次不可逆容量损失，提高电池容量和循环性能。通过将催化剂LiMnO₂、Li₂O和导电炭黑(SP)按一定质量比研磨混合，制备了Li₂O基正极补锂材料LiMnO₂/Li₂O/SP。为研究其补锂性能，选用磷酸铁锂作为正极，石墨作为负极，TCGG-Si作为电解液，组装了2032扣式全电池，通过充放电测试，研究了该正极补锂材料对电池电化学性能的影响。结果表明，当LiMnO₂/Li₂O/SP的质量分数分别为50%、45%和5%时，在 10 mA?g^-1的电流密度下充电至4.3 V，LiMnO₂/Li₂O/SP 复合材料的首次充电比容量可达526.5 mAh?g^-1，首次库伦效率为14.63%，其在首次充电过程中分解释放活性锂的过程是不可逆的，并在第4次后完全丧失容量，说明 Li₂O/LiMnO₂/SP复合材料可以作为补锂材料添加到正极材料中。将质量分数为3.6%的Li₂O/LiMnO₂/SP复合材料加入到磷酸铁锂半电池中，半电池的首次充电比容量为186.5 mAh·g^-1，相较 LiFePO₄比容量（166.8 mAh·g^-1）提高了19.7 mAh·g^-1，说明补锂剂已发挥作用，该部分多余的容量可用于形成石墨SEI膜。将Li₂O/LiMnO₂/SP添加到磷酸铁锂-石墨全电池体系中作为正极补锂剂，不仅可补偿石墨负极的首次不可逆容量损失，还可提高全电池的循环性能。全电池的首次可逆容量为158.2 mAh?g^-1，循环100次的可逆比容量为108.0 mAh?g^-1；相较于未添加情况，全电池首次充电比容量增加了12.9 mAh?g^-1，可逆比容量提高了11.6 mAh?g^-1，经100次循环后容量保持率提升了13.90%。

摘要:电解水制氢是一种清洁、高效和安全的技术，极具发展潜力的制氢手段。电解水制氢过程中，阳极析氧（OER）和阴极析氢（HER）动力学缓慢，需要较高的过电位突破能量壁垒，导致耗能较高。高效OER和HER催化剂的使用是提高电解水效率的关键，开发高活性、高稳定性和低成本的OER和HER双功能电催化剂，可极大促进电解水制氢的产 业化发展。钙钛矿氧化物（结构式ABO₃）电催化剂具有储量丰富、结构与成分易调控等优点，在电催化水分解制氢催化剂的研究中广受关注。钙钛矿氧化物的B位离子掺杂是增强其电催化活性的常见策略，合理选择B位掺杂元素的种 类和含量，不仅可调控钙钛矿氧化物的晶体结构、获得更高的催化活性，还可赋予其双功能催化性能。以La_0.8Sr_0.2CoO_3-δ钙钛矿氧化物为原料，通过高价Mo离子掺杂，采用固相合成法制备了La_0.8Sr_0.2Co_1-xMo_xO_3-δ（LSCM，x=0、0.05、0.1、0.2）系列钙钛矿材料，研究了Mo掺杂量（质量分数）对钙钛矿材料电催化析氧和析氢性能的影响。结果表明，掺杂少量Mo元素，不会改变LSCM的物相和微观形貌，但可有效提升OER和HER的催化活性，其主要原因是Mo掺杂改变了Co的价态、氧空位和晶体结构对称性。适量Mo元素掺杂对LSC钙钛矿氧化物的析氢和析氧性能均有提高，但随着Mo掺杂量增多，LSCM的OER和HER催化活性均开始下降。当Mo质量分数为5%时，La_0.8Sr_0.2Co_0.95Mo_0.05O_3-δ（LSCM-5）具有最优异的OER和HER催化活性，在10 mA?cm^-2电流密度下，OER和HER过电位分别为457和320 mV，Tafel斜率分别为89和32 mV?dec^-1。本研究证明，B位Mo掺杂，对开发低成本、高性能的析氢和析氧双功能钙钛矿氧化物电催化剂具有一定实用价值。

摘要:氢能对于缓解能源危机和环境污染意义重大。电化学水分解过程中，阳极析氧反应（OER）作为能量转换装置的关键半反应，由于电子-质子转移形成了复杂的中间产物，导致动力学缓慢，限制了产氢速率。传统OER催化剂包括二氧化铱、二氧化钌等贵金属，存在储量低、价格昂贵、稳定性差等缺点，因此设计开发高效、廉价的非贵金属OER催化剂是解决OER动力学缓慢问题的关键。尖晶石氧化物（AB₂O₄）具有特殊的电子结构和优异的OER 性能，并可通过杂元素原子掺杂进一步提高其OER性能，被认为是一种具有潜力的非贵金属电催化剂。采用一步水热法，合成了Mn掺杂Co₃O₄电催化剂Mn-Co₃O₄，研究了其电催化性能和稳定性。结果表明，利用Mn原子的掺杂，构建了氧桥连的Mn-O-Co配位结构，通过协同耦合作用，提高了Mn-Co₃O₄的OER催化性能。制备的Mn-Co₃O₄ 催化剂表现出高效的催化活性，在电流密度10和100 mA?cm^-2下，其过电位分别为 270和335 mV。Mn-Co₃O₄同时表现出快速的动力学性能，Tafel斜率低至74 mV?dec^-1。此外，Mn-Co₃O₄还具有优异的稳定性，在电流密度10 mA?cm^-2下可稳定保持40 h。本研究为开发高效的OER催化剂提供了思路 。

摘要:无钴富锂锰基正极材料Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂因高比容量、低成本等优点备受关注，是极具潜力的下一代锂离子电池正极材料。然而，Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂材料存在首次库伦效率低、倍率性能差及容量衰减等问题，限制了其进一步发展。为解决此问题，采用柠檬酸溶液表面处理结合再重新煅烧方法，通过在其表面包覆一层尖晶石相，对Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂开展了表面改性研究，并对改性前后样品进行物理表征和电化学测试分析。结果表明，改性前后的Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂正极材料，形貌基本一致，均为尺寸100—400 nm的不规则颗粒，改性后的粉末颗粒边缘略有不平整。使用柠檬酸溶液表面处理后，Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂材料形成了內部为层状相、表面为尖晶石相的结构。尖晶石相的存在不仅为锂离子扩散提供了三维离子扩散通道、提高倍率性能，还可充当正极材料表面与电解液间的保护层，提高首次库伦效率，改善循环性能。改性后的Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂的首次库伦效率为92. 4%，可逆比容量为292 mAh?g^-1， 与改性前相比分别提高了13.8%和22 mAh?g^-1，并且在不同倍率下的可逆比容量和长循环容量保持率均有明显提升，表明其具有更好的倍率性能和更优的循环稳定性能。本研究提出了一种无钴富锂锰基正极材料表面改性方法，该改性方法操作简单、效果明显，可应用于不同组分的富锂正极材料，为富锂锰基正极材料的进一步发展提供了新的思路 。

摘要:锆合金具有良好的核性能、力学性能和加工性能，是一种重要的结构材料，在核工业、航空航天和医疗设备等领域中应用前景广泛。深入了解锆合金显微组织对于掌握其性能和性质至关重要，其显微组织（如第二相、氧化膜、氢化物等）在加工和服役过程中的演变规律及对性能影响正得到材料科学、核工程领域研究者的广泛关注。先进表征技术，如电子显微分析技术、电子探针显微技术、原位表征技术及原子探针分析技术等已被应用于锆合金显微组织研究。电子显微分析技术，可对锆合金包壳的第二相、氢化物和氧化膜的显微组织特征进行表征，为锆合金包壳材料性能的优化改进提供支持。电子探针显微技术（EPMA）是高分辨率显微技术，可对锆合金的微观结构及表面特征进行分析。原位表征技术，包括透射电子显微镜原位辐照技术、原位电化学阻抗谱技术、原位拉伸实验和原位拉曼光谱。透射电子显微镜原位辐照技术，可用于研究锆合金在辐照条件下的行为及辐照引起的微观结构变化；原位电化学阻抗谱技术，可用于研究锆合金在腐蚀过程中的阻抗模量及氧化膜厚度的变化；原位拉伸实验，可实时观察锆合金的变形行为；原位拉曼光谱，可用于检测锆合金成分及结构的变化。原子探针分析技术，可对锆合金中元素偏聚现象、氧化过程、氢的分布及纳米尺度下原子分布情况的表征。综述了先进表征技术在锆合金微观组织研究中的应用进展及存在的问题，展望了锆合金显微组织的未来研究方向。本研究为深入了解锆合金的微观结构提供了参考，深化了对锆合金组织结构及性能的认识。

摘要:热双金属复合材料是一种利用先进复合技术，使两种及以上具有不同热膨胀系数的金属复合形成冶金结合的层状复合材料。该材料可发挥不同金属的自身性能优势，实现复合材料的性能互补，同时因其形状可随环境温度改变而调控的特性，被广泛应用于电子电器领域。随着电子科学技术飞速发展，对热双金属产品品质的要求也日益提高，总结并展望该材料在该领域的研究现状与前景意义重大。围绕电子电器领域的热双金属复合材料，综述了其制备原理、特性、组元构成、主要性能指标和制造技术。热双金属复合材料的工作原理是通过复合技术将两种及以上的金属层交替叠加并紧密结合，由于不同金属各异的热膨胀系数，当通过环境传导或自我发热方式受到热力刺激时，整个材料发生弹性弯曲变形而发生形状变化。热双金属的组元构成是影响其性能的重要因素，选择合适的金属组元可以使其具备更优异的性能。常见的组元包括钢-铝、铜-铝等，高膨胀层一般为锰铜合金，低膨胀层一般为铁镍合金。通过合理设计不同金属的层厚比例和堆叠顺序，可以调控材料的热膨胀性能和机械强度，主要性能指标包括材料的热膨胀系数、电导率和机械强度等，其中热膨胀系数决定了材料在不同温度下的形状变化程度，电导率影响了材料在电子电器中的导电性能，而机械强度则直接关系到材料的使用寿命和稳定性。制造技术是影响热双金属复合材料品质的关键因素之一，常见的制造技术包括爆炸复合、轧制复合和粉末冶金等。不同的制造技术会影响材料的结合程度、微观结构及性能稳定性，因此在选择制造技术时需要考虑到具体的应用场景和要求。最后，对热双金属复合材料未来的主要发展方向进行了展望。

摘要:喷墨打印镓金属液滴撞击固体表面时会产生空气夹带，造成气泡沉积出现喷墨打印导线不互联现象，深入理解气泡形成的影响因素是解决此问题的关键。为消除气泡，提高打印导线互联性，本研究使用Ansys Fluent软件，采用VOF耦合水平集方法，建立了二维镓金属双液滴撞击固体铜基板过程的仿真模型，研究了水平壁面温度、双液滴间距、倾斜壁面角度、倾斜壁面温度等参数对金属双液滴撞击固体壁面形成气泡过程的影响规律。研究结果表明，对于水平基板，在不同基板温度下气泡的大小呈现双向变化，金属双液滴间距的增加更有利于液滴铺展。当金属双液滴间距S=D₀-2.38D₀时，有气泡形成；当S=2.38D₀-2.5 D₀时，液滴铺展出现断裂，且气泡随温度的增加没有明显变化；当金属双液滴间距S=2.6 D₀时，随着温度的增加不再产生气泡，此时喷墨打印液滴表现出最佳精度，提高了打印导线的互联性。对于倾斜基板，使用参数韦伯数（We_⊥ )和参数（K_⊥ )表征金属双液滴形成的气泡，当撞击倾斜壁面韦伯数We_⊥>15、K_⊥>0. 035时，液滴会在固体表面上形成气泡；当We_⊥>16、K_⊥>0.04时，形成的气泡直径随壁面温度的增加而减小；当15<We_⊥<16、0.035<K_⊥< 0.04 时，液滴出现铺展断裂，并且气泡直径随着壁面温度的增加而减小；当5<We_⊥<15、0.015<K_⊥<0.035时，液滴铺展断裂且气泡直径变大；当We_⊥<5、K_⊥<0.01时，液滴在基板形成的气泡消失，此时为喷墨打印液滴的最佳精度，可提高打印导线的互联性。该研究为优化喷墨打印金属液滴的工艺提供了重要理论依据，有望在实际应用中消除气泡，进一步提高喷墨打印导线的互联性。

摘要:金属多孔材料在制备过程中通常需要掺杂造孔剂以调控孔隙结构，但去除造孔剂需要较长时间，且残留造孔剂会对母材造成污染或腐蚀。以水雾化Cu₆₀Zn₄₀合金粉末为原材料，在未掺杂造孔剂条件下，采用单轴限位模压和烧结工艺制备了多孔Cu₆₀Zn₄₀合金，深入研究了高度压缩比和烧结时间对其孔隙结构的影响。研究结果表明，在未掺杂造孔剂的情况下，粉末冶金制备的多孔Cu₆₀Zn₄₀合金的孔隙结构主要受压制条件和烧结工艺控制。随着压坯高度压缩比从1.6增加至2.0，多孔Cu₆₀Zn₄₀合金的孔隙率降低了48.15%，同时最大孔径、平均孔径和最小孔径分别减小了45.51%、46.72%和66.43%。尽管孔隙形貌未发生明显变化，但该调控方式有效改变了合金的孔隙尺寸。随着烧结时间延长，多孔Cu₆₀Zn₄₀合金的孔隙形状明显趋于球形化，而孔隙率和孔隙尺寸变化幅度较小。因此，采用模压烧结法制备的多孔Cu₆₀Zn₄₀合金，可通过调整高度压缩比灵活调控开孔隙率和孔隙尺寸，可通过调控烧结时间优化孔隙形貌。此外，在多孔Cu₆₀Zn₄₀合金的烧结过程中，锌的挥发量与高度压缩比成反比，与烧结时间成正比。本研究为无掺杂造孔剂调控金属多孔材料孔隙结构提供了可靠的理论和技术支持，对粉末冶金制备金属多孔材料具有重要理论和实际意义。

摘要:Nb-10Zr合金可作为特种薄膜功能材料应用于太阳能行业。深入理解Nb-10Zr合金的热变形行为是实现该应用的前提，然而国内目前围绕该合金热加工过程的材料加工性能相关研究十分匮乏。建立热材料加工图可实现描述指定条件下的材料可加工性，明确合金的变形窗口，指导材料加工工艺的制定和优化。选用均匀化处理后的电铸熔炼铸锭Nb-10Zr合金，采用热模拟试验机开展了热模拟压缩试验，并基于动态材料模型，通过对应变速率敏感系数m、功率耗散系数η和失稳系数ξ的数据分析，建立了材料不同温度和应变速率条件下的流变稳态区和非稳态区的热加工图。同时，通过微观组织观察，分析和验证了加工图的准确性。研究结果表明，Nb-10Zr合金铸锭在1 300 ℃下经24 h均匀化处理后，未出现Zr元素偏聚所形成的缺陷，也未见裂纹、气孔、疏松和夹渣等其他类型的缺陷。铸态组织中存在粗大晶粒和细小晶粒，晶粒尺寸分别为 500—800 μm和 20—30 μm。在应变为0.4和0.6条件下，Nb-10Zr合金存在2个合理的热加工窗口，即变形温度1 060—1 100 ℃和应变速率0.01—0.04 s^-1，以及变形温度1 080—1 100 ℃和应变速率0.3—1 s^-1。在不同变形条件下，变形后的Nb-10Zr合金均获得了细小的动态再结晶组织。在温度1 100 ℃和应变速率0.01 s^-1下，合金晶粒尺寸为80—100 μm；而在温度1 100 ℃及应变速率1 s^-1下，合金晶粒尺寸为40—60 μm。此外，通过不同工艺制备参数下合金组织形貌的观察，证明了所确定加工窗口的合理性 。本研究为Nb-10Zr生产过程中的工艺选择和工艺参数的优化提供了理论指导。

摘要:因瓦合金因其在居里温度下极低热膨胀系数的显著特性，可用于制备尺寸精度高或尺寸要求恒定的元器件，在航空航天和精密仪器等领域中受到广泛关注。然而，因瓦合金较低的强度限制了应用范围，细化晶粒、固溶强化和沉淀强化是提高因瓦合金强度的主要途径。为制备膨胀系数低且力学强度高的高性能因瓦合金，以典型因瓦合金Fe-36Ni为研究对象，在合金熔炼中添加钒（V）和碳（C）元素，借助金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等表征技术，研究了V、C元素添加对热轧成型因瓦合金Fe-36Ni组织形貌的影响及作用机理。研究结果表明，适量添加V和C元素 ，可在基体中形成细小均匀的钒碳化物（VC）颗粒，该颗粒对基体形成沉淀强化，提高了基体奥氏体组织的均匀性，从而提高了基体强度。过量添加V和C元素，不仅容易造成VC颗粒偏聚，同时还会导致合金中的Si元素在晶界聚集，形成大块硅夹杂，使合金塑性变差，热膨胀系数提高。此外，采用合理的热处理工艺，即低温固溶、超长时效的热处理方法，不仅可使VC相在合金基体组织中均匀析出，形成沉淀强化，还可避免合金中的奥氏体组织的在热处理过程中的异常长大。本研究为制备力学强度高且膨胀系数低的高性能因瓦合金提供了理论支撑。

摘要:为应对全球气候变暖和温室效应加剧，欧美中等多国纷纷提出各自碳中和发展战略，在航空航天、交通运输等多个领域推动新能源技术的应用。氢能源是航空业中较为理想、可取代传统石化燃料的能源，目前全球各大航空公司都在着手布局氢能航空体系。氢能源在航空领域的应用十分广泛，但其最重要的1个研究方向—氢燃料航空发动机，仍处于大力发展和技术创新阶段。总结了近期氢燃料发动机在航空领域的新发展，综述了氢燃料发动机在材料应用方面的短板和现实阻碍，具体从氢能航空发展现状、氢能航空发动机关键技术、氢能航空发动机发展的主要制约因素3大方面进行介绍。氢燃料一直备受关注和青睐，国外早已启动开发氢能飞机的研究项目，并在研发氢能飞机、推动氢能航空相关产业方面已取得一定实质性进展，而我国相关研究主要集中在制氢（风能、光能等电解制氢）、储氢、供氢（氢燃料加注站）及氢燃料电池和汽车领域。为推动氢能航空发动机的大力发展，未来必须突破氢动力推进技术、机载氢燃料存储技术及氢燃料生产制备技术等技术壁垒，而提供飞行动力的航空发动机是其中首要核心点。尽管氢能航空的发展前景备受瞩目，但如要大规模推行，仍面临诸多挑战。若要实现氢能航空飞机大范围应用推广，还需在核心动力、交叉技术等方面开展更加深入的研究与开发。

摘要:工业化进程的加快导致全球环境污染日趋严峻，尤其是铬、砷、铅、汞、镉、锌、铜及镍等重金属污染极为显著。重金属在水体中多以离子态存在，难以生物降解，将对生态环境和人类健康构成巨大威胁，因此寻求经济、高效的重金属去除方法刻不容缓。水体中重金属去除的方法主要包括离子交换、混凝沉淀、氧化还原、吸附、膜过滤及电渗析等，其中吸附法具有成本低廉、操作简单和适应性强等诸多优点，被认为是去除水体中重金属的优选方法之一。金属有机框架材料（MOFs），因其比表面积大、孔隙率高、活性位点丰富、可调节性强及热/化学稳定性高等特性，被广泛应用于去除水体中的重金属。重点综述了MOFs及其复合材料对铬、砷、铅、汞、镉、锌、铜及镍重金属离子的去除性能，分析了MOFs初始浓度、重金属离子浓度、接触时间、pH 值、温度及干扰离子等因素对重金属去除效果的影响。同时，明确了MOFs去除重金属离子的机理。其主要作用机理为吸附、沉淀及氧化还原，其中吸附分为物理吸附和化学吸附，物理吸附主要包括静电引力、扩散作用和范德华力，化学吸附主要包括开放金属位点/配位作用、酸碱作用及氢键作用，而沉淀或者氧化还原伴随在吸附过程中。此外，对今后MOFs材料在重金属污染防治领域的研究方向及潜在应用进行了展望，以期为MOFs材料在环境污染修复领域的研究和应用提供理论基础。

摘要:C₆₀富勒烯为零维碳纳米材料，具有笼状空间结构和优异物化特性（如超导、光催化等），在能源、电子、医药及太阳能等领域中具有极大应用潜力。然而，C₆₀自身特殊的分子结构决定了其本征较差的溶解性和加工性能，限制了其实际应用。因此，高效的表面修饰和表面功能化成为C₆₀复合材料当今的研究热点。针对传统C₆₀复合材料制备方法需要使用有机溶剂、产率不高的现状，提出了一种简便的水相合成法，即通过表面羟基化和自由基加成反应，合成具有光敏特性的偶氮苯分子修饰的富勒烯复合材料AZOC-FC₆₀。利用红外光谱、X射线光电子能谱、紫外可见光谱等技术，对复合材料的结构和光致异构特性进行表征。结果表明，AZOC-FC₆₀复合材料中，AZOC与FC₆₀为共价接枝方式，AZOC分子的功能密度约为1∶41（即每41个C原子接枝1个AZOC分子），使AZOC-FC₆₀复合材料具有较高的功能密度。AZOC-FC₆₀复合材料的结构与FC₆₀类似，为球状团聚结构，但其表面凹凸不平，这是由于AZOC接枝在FC₆₀表面所导致。通过增强分子间相互作用，提高了AZOC-FC₆₀复合材料的光响应特性和结构稳定性，使其回复半衰期提高了4个数量级。综上研究，开发了一种工艺简便的富勒烯复合材料的水相合成法，极大拓展了该复合材料在光热存储/光催化等领域中的应用潜力。

摘要:电磁成形具有高速成形和提高材料塑性成形性能的特点，非常适用于准静态下难加工轻质铝合金材料的成形。在电磁系统中加入集磁器可以实现对工件的局部加工，但当电磁集中在小区域内多次成形时，由于两个成形点的距离较小，存在局部变形相互影响的区域，从而影响板料成形的均匀性。为研究逐点连续电磁成形过程中局部变形之间的相互作用机理，采用数值模拟结合实验验证的方法，探究了金属板料小区域逐点连续电磁成形过程中的变形行为，揭示了成形间距对板料成形涉及的电磁力、应变和最终成形效果的影响规律。研究结果表明，在单次电磁成形时，板料受到的电磁力呈环状分布，成形点中心受到径向与切向压应变和轴向拉应变，成形点四周受到径向拉应变和轴向与切向的压应变。在多次成形时，随着两成形点间距减小，板料在第二次成形时受到变形区的影响，影响间距为14 mm，板料中心所受的径向压应变和轴向拉应变增大，板料电磁力逐渐增大。第二成形点中心的成形高度随着两成形点间距的增加逐渐增加，两个成形点衔接处的凹槽深度也越深，而两个成形点衔接处的径向拉应变随着成形间距的增加表现为先增大后减小的趋势。本研究为在铝合金板料多点电磁成形过程中两点变形间距对电磁力和成形效果的影响提供了理论依据。

摘要:超细镍粉诸多物化性质随粉末形貌、粒径等参量的变化发生显著改变，因此针对超细镍粉的粒度的准确测定至关重要。确定激光粒度仪测定超细镍粉平均粒度的最佳测试条件，选用湿法测定方法，以多孔状、片状和球状超细镍粉对研究对象，研究了分散剂种类、超声时间、分散剂质量分数、遮光度及采样轮数等参数对超细镍粉平均粒径测定结果的影响。结果表明，在实验选用的6种分散剂FMES、L64、CAB、PECPM、CTAC和G-18中，添加FMES分散剂测得的超细镍粉D₅₀值最小，而添加G-18分散剂测得的超细镍粉D₅₀值最大，表明FMES分散剂改善了3种形貌的超细镍粉在水中的团聚，使粒度测量的准确性更高。当超声时间为8 min时，孔状超细镍粉测得的D₅₀=4.403 μm，片状超细镍粉测得的D₅₀=1.345 μm，球状超细镍粉测得的D₅₀=1.289 μm。随着超声时间持续延长，3种形貌的超细镍粉测得的D₅₀值逐渐趋于平稳，其中片状和球状形貌超细镍粉测得的D₅₀值与电镜测试结果较为相符，而孔状超细镍粉D₅₀值与电镜测试结果差别明显，表明激光粒度仪湿法测定不适用于孔状形貌的镍粉。采样轮数与粒度测试值具有强线性相关性，超声时间为8 min时，相邻两轮的测试结果更相近，从而确定了适宜的超声时间为8 min。综上所述，确定了片状和球状超细镍粉平均粒度的最佳测试条件为：超声时间8 min、分散剂FMES质量分数1.5%、遮光度10%—20%。在最佳测试条件下重复测试6次，片状和球状超细镍粉的平均粒度数据具有较高的准确性和重现性。

摘要:碳点具有光学性质可调及光稳定性好的特性，被广泛应用于各种工业领域，特别是光致发光领域。碳点的光致发光与碳源的分子结构密切相关，其中碳点自身分散性会影响发光强度。为研究碳点在不同配体中的光致发光性能，采用掺杂合成-溶液透析法，制备了3种分子结构的碳点材料，掺杂碳点NCDs、共掺杂碳点NSCDs及混合碳点NCDs+NSCDs。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射表征了其显微形貌，利用紫外可见光谱仪测试了其吸光强度，配置了乙醇、有机溶液进行紫外和自然光照射发光测试，研究了3种碳点的分散性及发光性能。研究结果表明，NCDs呈二维细片状形貌，NSCDs的掺杂原子负载在其表面，而NCDs+NSCDs的掺杂原子团具有强的单分散性。3种碳点均为均匀分布的纳米颗粒，尺寸大小约1.8 nm。以NCDs的碳特征峰为初始位置基准，NSCDs的特征峰明显向左发生了偏移，NCDs+NSCDs的特征峰也发生了向左偏移，但显著程度低于 NSCDs。其主要原因是掺杂原子团的引入使晶面间距发生变化，影响了碳点晶面间距的大小，表明掺杂原子已引入碳点中。3种碳点在自然光照射下均发出绿色荧光，且随着激发波长越长偏向蓝移，其中NCDs+NSCDs荧光发光颜色最深，表明其具有更强的亲水性和分散性。分散性的增强会使碳点的发光强度增强，NCDs+NSCDs在不同配体中的发光强度最强，表明其分散性强，增强了其光致发光性能。本研究为碳点发光性能在光致发光及其他领域的应用提供了参考。