何科林
,
谢君
,
罗杏宜
,
温九青
,
马松
,
李鑫
,
方岳平
,
张向超
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62759-1
光催化技术是目前解决能源和环境问题最具前景的手段之一,因此寻找高效光催化剂已成为光催化技术的研究热点.而在众多半导体催化剂中,廉价、环保且性能稳定的g-C3N4光催化剂在太阳光开发利用方面尤其引人关注.然而,由于g-C3N4的比表面小,活性位点少,以及光生电子/空穴对易复合等不足,严重导致其较低的光催化量子效率.因此,构造Z型体系和负载助催化剂等策略被广泛应用于提高g-C3N4光催化效率.在过去几年中,TiO2,Bi2WO6,WO3,Bi2MoO6,Ag3PO4和ZnO已经被成功证实可以与g-C3N4耦合而构造Z型光催化剂体系.其中,WO3/g-C3N4光催化剂体系,具有可见光活性的WO3导带中的光生电子和g-C3N4价带中的光生空穴容易实现Z型复合,从而保留了WO3的强氧化能力和g-C3N4的高还原能力,最终大幅度提高了整个体系的光催化活性.在g-C3N4的各种产氢助催化剂中,由于常用的Pt,Ag和Au等贵金属的高成本和低储量等问题严重限制了它们的实际应用,所以近年来各种非贵金属助催化剂(包括纳米碳,Ni,NiS,Ni(OH)2,WS2和MoS2等)得到了广泛的关注.我们采取廉价且丰富的Ni(OH)x助催化剂修饰g-C3N4/WO3耦合形成的Z型体系,开发出廉价高效的WO3/g-C3N4/Ni(OH)x三元产氢光催化体系.在该三元体系中,Ni(OH)x和WO3分别用于促进g-C3N4导带上光生电子和价带的光生空穴的分离及利用,从而使得高能的g-C3N4的光生电子在Ni(OH)x富集并应用于光催化产氢,而高能的WO3的光生空穴被应用于氧化牺牲剂三乙醇胺,最终实现了整个体系的高效光催化产氢活性及稳定性.我们通过直接焙烧钨酸铵和硫脲制备出WO3纳米棒/g-C3N4,并采用原位光沉积方法将Ni(OH)x纳米颗粒负载到WO3/g-C3N4上.随后,我们采取X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)和比表面和孔径分布等表征手段来研究光催化剂的结构与形貌;采取紫外-可见漫反射表征方法来研究其光学性能;采取荧光光谱,阻抗和瞬态光电流曲线等表征手段来测试光催化剂的电荷分离性能;采取极化曲线和电子自旋共振谱等表征手段来证明光催化机理;采取光催化分解水产氢的性能测试来研究光催化剂的光催化活性与稳定性.XRD,HRTEM和XPS表征结果,表明WO3为有缺陷的正交晶系的晶体,直径为20–40纳米棒且均匀嵌入在g-C3N4纳米片上;Ni(OH)x为Ni(OH)2与Ni的混合物,其Ni(OH)2与Ni的摩尔比为97.4 : 2.6,Ni(OH)x粒径为20–50 nm且均匀分散在g-C3N4纳米片上,WO3/g-C3N4/Ni(OH)x催化剂界面之间结合牢固,其中WO3和Ni(OH)x均匀分布在g-C3N4上.紫外-可见漫反射表征结果表明,随着缺陷WO3的负载量增加,复合体系的吸收边与g-C3N4相比产生明显的红移,而加入Ni(OH)x助催化剂使得催化剂体系的颜色由黄变黑,明显地增加了可见光的吸收.荧光光谱,阻抗和瞬态光电流曲线结果表明,WO3和Ni(OH)x的加入能有效地促进光生电子/空穴的分离.极化曲线结果表明,掺入WO3和Ni(OH)x能降低g-C3N4的析氢过电位,从而提高光催化剂表面的产氢动力学.?O2?和?OH 电子自旋共振谱表明成功形成了WO3/g-C3N4 耦合Z 型体系.光催化分解水产氢的性能测试表明,20%WO3/g-C3N4/4.8%Ni(OH)x产氢效率最高(576 μmol/(g?h)),分别是g-C3N4/4.8%Ni(OH)x,20%WO3/g-C3N4和纯g-C3N4的5.7,10.8和230倍.上述结果充分证明,Ni(OH)x助催化剂修饰和g-C3N4/WO3 Z型异质结产生了极好的协同效应,最终实现了三元体系的极高的光催化产氢活性.
关键词:
光催化产氢
,
稳定的Ni(OH)x催化剂
,
g-C3N4
,
Z型体系
,
异质结
田素贵
,
李秋阳
,
郭忠革
,
薛永超
,
曾征
,
舒德龙
,
谢君
中国有色金属学报
通过对不同温度固溶处理合金枝晶干/间区域进行成分分析、蠕变性能测试及组织形貌观察,研究固溶温度对一种无Re单晶镍基合金成分偏析和蠕变行为的影响.结果表明:经不同温度固溶处理后,合金中枝晶干/间区域具有不同的偏析程度,随固溶温度提高,元素偏析程度降低,可明显提高合金的蠕变抗力和延长蠕变寿命.800℃蠕变期间,合金中γ'相仅形成串状结构,未形成完全筏状组织.合金在中温蠕变期间的变形机制是位错在基体中滑移和剪切γ '相,其中,在基体中发生大量位错的单取向、双取向滑移,可产生形变硬化作用,阻碍位错运动,加之γ/γ两相共格界面的应力场作用,可抑制位错剪切进入γ '相,是使合金在稳态蠕变期间保持较低应变速率的主要原因.
关键词:
单晶高温合金
,
成分偏析
,
固溶热处理
,
蠕变
,
变形机制
田素贵
,
谢君
,
周晓明
,
钱本江
,
伦建伟
,
于丽丽
,
汪武祥
材料热处理学报
通过对不同工艺处理FGH95合金进行组织形貌观察及持久性能测试,研究了固溶温度对合金组织与持久性能的影响.结果表明:经热等静压后,合金的组织结构由不同尺寸的γ'相和γ基体所组成;经1140℃较低温度固溶及时效处理后,在颗粒边界区域仍存在较多粗大γ'相和γ'相贫化区,随固溶温度提高,粗大γ'相及γ'相贫化区数量减少.当固溶温度提高到1160℃,合金中粗大γ'相完全溶解,γ'相贫化区消失,且高体积分数细小γ'相在晶内弥散分布,并有粒状MC型碳化合物在晶内及沿晶界不连续析出,可改善晶界的结合强度,使合金在650℃、1034 MPa条件下具有较高的持久强度.在蠕变期间合金的变形机制是位错以Orowan机制饶过γ'相和位错切割γ'相,其中,<110>位错切人γ或γ'相时,可分解形成(1/6)<112>肖克莱不全位错或(1/3)<112>超肖克莱不全位错+层错的位错组态.
关键词:
FGH95合金
,
固溶温度
,
组织形貌
,
持久性能
田素贵
,
谢君
,
周晓明
,
钱本江
,
伦建伟
,
于莉丽
,
汪武祥
稀有金属材料与工程
通过蠕变曲线测定和组织形貌观察,研究FGH95合金的蠕变行为及影响因素.结果表明:经1150℃固溶和时效处理后,在晶界处有粗大γ'相不连续分布,其周围存在γ'相贫化区;经1165℃固溶和时效后,合金的晶粒尺寸明显长大,并在晶界形成连续的碳化物膜;经1160℃固溶后,合金中无粗大γ'相,在晶内弥散析出细小γ'相,其中,有粒状(Nb,Ti)C相在晶内及沿晶界不连续析出,可提高合金的晶界强度,抑制品界滑移,是使合金具有较好蠕变抗力的主要原因.蠕变期间,合金的变形机制是位错剪切或绕过γ'相,蠕变后期,在晶内发生单取向和双取向滑移,并引起应力集中,致使裂纹在晶界处萌生及扩展是合金的蠕变断裂机制.
关键词:
FGH95
,
镍基合金
,
组织结构
,
蠕变
,
变形机制
,
断裂特征
田素贵
,
王欣
,
谢君
,
刘臣
,
郭忠革
,
刘姣
,
孙文儒
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00712
通过组织形态观察和XRD分析,研究了热处理对GH4169G合金相组成和分布规律的影响.结果表明,在实验条件下,合金的组织结构由γ基体、粒状γ’相、圆盘状γ"相和δ相组成,且各相之间保持共格界面,其中,直接时效处理ITF-DA-GH4169G合金由少量γ'相、大量γ"相和γ基体组成,而长期时效处理ITF-DA-LTA-GH4169G合金由少量γ'相、大量γ"相和γ相及针状δ相组成.时效期间,随着合金中Nb原子扩散进入γ'相,使γ'相(001)面的Nb和Ni原子沿1/2<110>方向迁移,L12结构的γ'-Ni3Al相可转变成DO22结构的γ"-Ni3Nb相.随时效时间延长,γ"相长大,γ"相单胞中的平行六面体沿特定晶面发生1/6<112>位移,促使γ"相转变成DOa结构的δ-Ni3Nb.其中,γ"相中的a,b轴与γ基体和γ'相保持共格界面,可使其沿c轴生长成为圆盘状形态；而δ-Ni3Nb相的{200}δ晶面与γ基体的{111}γ晶面保持共格界面,是促使δ相沿(100)晶面生长成为针状的主要原因.
关键词:
GH4169G合金
,
热处理
,
组织结构
,
晶格常数
,
相转变
李晶晶
,
田素贵
,
谢君
,
周晓明
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.z1.044
通过对热处理态FGH95合金进行电解萃取,组织形貌观察及XRD分析,研究了FGH95合金的相组成及γ′相的粒度分布.结果表明,经1140℃固溶和时效处理后,合金的组织结构由γ′,γ相,(Nb,Ti)C、( Nb,W)B2,Nb13B2和Cr23C6等碳、硼化物组成,其中合金中γ′,γ基体相的质量分数分别为47.8％和51.2％,其碳、硼化物的质量分数约为1％.合金中晶内为细小γ′相弥散分布,而粗大γ′相沿较宽的颗粒边界区域不连续析出；其中,在36～60nm之间的γ′相粒子质量分数为30.6％,在60～96nm之间的γ′相粒子质量分数为29.1％,γ′相的结构组成式为:(Ni0.896C00.055Cr0.017Fe0.031)3 (Ti0.224Nb0.134Al0.473Mo0.038W0.066 Cr0.064).
关键词:
FGH95镍基合金
,
电解萃取
,
相分析
,
粒度分布
田素贵
,
舒德龙
,
曾征
,
梁福顺
,
谢君
材料热处理学报
通过对合金进行不同温度的固溶处理、蠕变曲线测定及组织形貌观察,研究了热处理工艺对4.5%Re镍基单晶合金中温蠕变行为的影响。结果表明：提高合金的固溶温度,可降低合金中元素的偏析程度,提高合金的蠕变性能。完全热处理后单晶镍基合金的组织结构由立方γ＇相以共格方式嵌镶在γ基体所组成,在760℃/800 MPa条件下的蠕变期间,合金中γ＇相不形成筏状组织,但在近断口区域,立方γ＇相的扭曲程度增加。在施加的温度和应力条件下,合金具有良好的蠕变抗力和较长的蠕变寿命。合金在蠕变期间的变形特征是位错在基体中运动和剪切γ＇相,其中,切入γ＇相的〈110〉超位错可由{111}面交滑移到{100}面,形成K-W锁,而切过γ＇相的〈110〉超位错在{111}面可发生分解,形成（1/3）〈112〉超肖可莱不全位错＋层错的位错组态,阻碍位错运动和抑制位错的交滑移,是使合金具有良好蠕变抗力的主要原因。
关键词:
单晶镍基合金
,
组织
,
中温蠕变
,
变形机制
田素贵
,
薛永超
,
曾征
,
舒德龙
,
谢君
稀有金属材料与工程
通过对一种镍基单晶合金进行中温不同应力条件下的蠕变性能测试及组织结构与断口形貌观察,研究了合金在蠕变期间的损伤及断裂机制.结果表明:合金在蠕变后期的变形机制是主、次滑移系的交替开动,主/次滑移系的多次交替开动,可在两滑移系交错区域的γ'/γ两相界面萌生裂纹;随蠕变进行,沿与应力轴垂直的γ’/γ两相界面发生裂纹的扩展,形成与＜110＞方向平行的正方形解理面,其中,裂纹在(001)面沿＜110＞方向扩展,与{111)二次解理面相截时,可终止裂纹扩展.这是使(001)解理面具有四方形特征的原因.由于蠕变期间在不同横断面发生多个微裂纹扩展,并在裂纹尖端沿较大剪切应力方向形成撕裂棱或发生二次解理,使多个裂纹连通,直至发生蠕变断裂.这是使合金蠕变断口呈现凹凸不平多层次解理特征的主要原因.
关键词:
镍基单晶合金
,
蠕变性能
,
双取向滑移
,
裂纹萌生与扩展
,
蠕变断裂
孙泰礼
,
谢君
,
郭华
,
王岭
,
田素贵
材料科学与工艺
通过对热挤压态AZ31镁合金进行组织形貌观察、内摩擦应力测定及蠕变性能测试,研究了热挤压AZ31合金的组织结构和蠕变行为.结果表明：热挤压AZ31镁合金的组织具有带状结构特征,并沿轧制方向分布,且有β-Mg17Al12相在合金中弥散析出.蠕变期间,位错运动的内摩擦力有较强的温度敏感性,随温度增加,内应力值明显降低,致使合金具有较高的蠕变速率.合金在蠕变期间,大量位错的形成与运动是蠕变初期的变形机制;蠕变稳态阶段,高密度位错逐渐束集形成位错胞,进一步发生蠕变期间的动态再结晶.随裂纹在晶界处萌生使蠕变进入第三阶段,而裂纹沿晶界韧性撕裂扩展是合金的蠕变断裂机制.
关键词:
AZ31镁合金
,
热挤压
,
组织结构
,
内摩擦应力
,
蠕变行为
谢君
,
田素贵
,
周晓明
,
李晶晶
,
汪武祥
稀有金属材料与工程
通过对不同温度固溶处理的FGH95合金进行组织形貌观察及持久性能测试,研究了组织结构对合金持久性能及其断裂机制的影响.结果表明:经1150℃固溶和时效处理后,合金中有粗大γ'相在较宽的边界区域不连续分布,其周围存在γ'相贫化区;经1160℃固溶及时效处理后,合金中粗大γ’相完全溶解,在晶内弥散分布高体积分数的γ'相,并有粒状(Nb,Ti)C碳化物在晶内及沿晶界不连续析出；经1165℃固溶和时效后,合金的晶粒尺寸明显长大,并有硬而脆的碳化物膜沿晶界连续析出.在650℃/1034 MPa条件下,经1160℃固溶和时效的合金,由于在晶界处不连续析出的粒状碳化物对晶界具有钉扎作用,可有效阻碍晶界滑移,使合金具有较好的抗蠕变性能.合金蠕变后期的变形特征是晶内发生单取向和双取向滑移,随着蠕变进行,滑移迹线增多,并在晶界处引起应力集中,致使裂纹在晶界处萌生及扩展并最终导致断裂.
关键词:
FGH95合金
,
组织形貌
,
持久性能
,
断裂机制
