碳化硼陶瓷电场辅助制备研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

碳化硼是一种重要的无机非金属材料,是世界上硬度仅次于金刚石、立方氮化硼的超硬材料,同时它密度小(2.52g/cm3)、熔点高(2450℃)、化学性能稳定、中子吸收截面大,[1,2]且原料来源广泛、成本较低,近年已广泛应用于军工装甲、航天涂层[3,4]与反应堆保护层等高端结构部件。因此长期以来对于碳化硼的研究主要集中于烧结方法、陶瓷力学性能及增韧机理[5,6,7]等。

但最近碳化硼在电化学等领域对特定反应优异的催化与耐腐蚀性能[8,9,10]、对部分粒子的强吸附作用及精细结构的优越力学性能使研究人员开始着手研究其非典型纳米结构合成及应用性能。

应用性能上,liu tao等人以碳纳米线(cnf)为基板催化生长了碳化硼纳米线[11],作为了li-s电池的双功能阴极衬底。实验表明b4c@cnf具有极强多硫吸附性且提高了多硫化物的转换速率,实现了9 mah cm#8722;2的面容量,50次循环后125 mah的放电能力,500次循环后仍保持80%的初始电容量。wen-bin luo等人以碳纳米管(cnt)为基板,合成了一种应用于锂氧空气电池的新型双功能电催化剂b4c纳米线[12]。其高效的催化活性再加上b4c纳米线和碳纳米管复合材料中丰富的催化位点,在锂氧电池的氧还原和进化反应中表现出极大的催化活性。在容量受限、电流密度为0.4 ma cm2的情况下, 120次循环后,终端放电电压高于2.2 v,具有良好的循环性能。xinyong tao等人以废旧天然棉织物为基板[13],催化生长了b4c纳米纤维,afm弯曲测试显示其模量高达428.1gpa且弯折至53°未断裂,uv系列吸收率高于99.8%。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:以b、b2o3等类似物质为硼源,甲烷、石墨烯、氧化石墨烯及其制品为碳源,在硝酸镍等催化剂作用下,通过固相反应或气相反应制备含有碳化硼纳米结构的材料;

材料表征;通过xrd、eds、edp、xps、ir、raman等手段表征试样元素、化学组成;用sem、fesem表征其形貌;tem表征其晶格结构;维氏硬度仪、万能试验机等表征其相关制品力学性能;电化学工作站表征其相关制品电化学性能。

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3. 研究计划与安排

第1周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第2-5周:按照设计方案,制备各体系碳化硼纳米形貌试样。

第6-8周:采用xrd、fesem等测试技术对试样的物相、显微结构等进行测试。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] vladislav domnich et al. boron carbide:structure, properties, and stability under stress. journal of the americanceramic society. 2011(94) 3605-3628

[2] suri ak et al. synthesis andconsolidation of boron carbide: a review. international materials reviews.2010(55) 4-40

[3] xie kelvin y et al. microstructuralcharacterization of a commercial hot‐pressed boroncarbide armor plate. journal of the american ceramic society. 2016(99) 2834-2841

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