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通过感应熔炼制备La0.65RE0.10Mg0.25Ni3.55i0.15(RE =La,Ce,Pr,Nd,Sm)合金.采用X射线衍射方法分析了合金的相结构,研究了其电化学性能,并采用电化学阻抗谱分析了合金电极的放氢动力学特性.研究结果表明,合金是以LaNi5、LaNi3为主相的多相结构,同时合金中少量的Si元素与Mg和Ni元素形成了少量的Mg2 Si相和Ni2Si相.Ce,Pr,Nd,Sm部分替代La以后,合金的放电容量下降,Ce的替代使合金容量大幅度降低.对于本系列合金,La被其他稀土元素部分替代后,合金经过100次循环后的容量保持率略有下降,但除了Pr元素以外,变化值均较小.合金电极的电化学阻抗谱分析表明,中低频区的容抗弧半径依次为Ce ＞La＞ Nd ＞Sm ＞Pr,这表明采用Nd、Sm、Pr替代La后合金电极在碱液中放电过程电荷传递电阻Rct减小,即合金表面活性增加,但Ce替代却导致Ret急剧增大,这可能与Ce在碱液中易形成氧化物降低了合金的表面活性有关.

关键词: 储氢合金 , 放电容量 , 稀土 , 电化学阻抗谱

Mg-Ni基储氢合金的研究进展与发展趋势

郭佩佩 , 林玉芳 , 赵海花 , 郭世海 , 赵栋梁

材料导报

系统阐述了近年来Mg-Ni基储氢合金的研究开发概况,指出Mg-Ni基储氢合金具有放电容量高、资源丰富、价格低廉等突出优点,分析了影响Mg-Ni基储氢合金储氢性能的主要因素,总结了近年来采用的行之有效的改进方法,主要有制备非晶/纳米晶、元素替代、添加催化剂等,并对Mg-Ni基储氢合金今后的发展方向进行了探讨与展望,指出Mg-Ni基储氢合金虽然前景可观,但是要实现实际应用仍然存在一些问题需要解决.

关键词: Mg-Ni , 非晶/纳米晶 , 元素替代 , 催化剂

金属离子掺杂对皮胶原纤维基吸波剂的雷达吸波性能影响

刘一山 , 郭佩佩 , 廖学品 , 石碧

功能材料

将皮胶原纤维(CF)与水杨醛(Sa )反应,获得含有席夫碱结构(-C=N-)的胶原纤维(Sa-CF),再进一步用Fe3+、Mn2+、Co2+、Cu2+和Zn2+过渡金属离子对Sa-CF进行"掺杂",制备了具有雷达波吸收性能的皮胶原纤维(M-Sa-CF).分别将CF、Sa-CF和M-Sa-CF压制成膜,采用探针法对其电导率进行测定,利用弓形法测定其对雷达波(频率0.5～18.0GHz)的反射损失(RL).结果表明,CF的电导率仅为1.08×10-9S/cm,而Sa-CF电导率可提高3个数量级,达到2.86×10-6S/cm;再经金属离子掺杂后其电导率进一步提高,如Zn2+掺杂后的电导率达到8.37×10-4S/cm.Sa-CF和M-Sa-CF的吸波机理为电损耗型,Sa-CF经金属离子掺杂后,电导率提高,对雷达波的反射损失增强,但不同金属离子掺杂后反射损失增加的幅度不同,Sa-CF雷达波反射损失在8.8GHz处最高为7.57dB,经Cu2+掺杂后雷达波反射损失在8.29GHz处最高达到8.35dB,而经过Fe3＋掺杂后雷达波反射损失在8.11GHz处最大可达14.68dB.采用Fe3+、Mn2+和Zn2＋具有半满壳和全满壳电子构型的金属离子掺杂,对雷达波的反射损失可大幅度提高,且吸收频段加宽.另外,掺杂量不同,最大反射损失和最大反射损失所处的频率均发生了变化.

关键词: 胶原纤维 , 金属离子 , 掺杂 , 雷达波 , 反射损失

铸态及退火态La（0.75）Mg（0.25）Ni（3.5）Si（0.10）储氢合金相结构和高温电化学性能的研究

郭佩佩 , 林玉芳 , 赵海花 , 郭世海 , 赵栋梁

功能材料

研究了铸态及退火（940℃、8h）La0.75Mg0.25Ni3.5Si0.10储氢合金相结构,及在30、45、55和70℃环境温度下电化学性能,包括放电容量、寿命、高倍率和自放电行为。X射线衍射分析表明,两合金均为La-Ni5、（La,Mg）2Ni7和（La,Mg）Ni3相组成的多相结构,退火处理使LaNi5和（La,Mg）Ni3相减少,（La,Mg）2Ni7相增多,但两合金主相均为LaNi5。研究发现,铸态和退火态合金活化性能都较优异,最大放电容量均随测试温度升高而减小,并且退火处理能提高每个温度点的放电容量,70℃高温下最为显著,合金放电容量从238.4mAh/g增加到342.5mAh/g。随温度升高,铸态合金的高倍率放电性先增大后减小,而退火合金高倍率放电性随温度升高单调增加。合金的荷电保持率随温度升高而降低,退火处理可提高各个温度点的荷电保持率。

关键词: 储氢合金 , 退火 , 高温 , 相结构 , 电化学性能

La0.75Mg0.25Ni3.5Si0.10贮氢合金高温动力学性能的研究

林玉芳 , 郭佩佩 , 郭世海 , 张羊换 , 赵栋梁

功能材料

贮氢合金在高温下会表现出与常温不同的电化学特性,以La0.75Mg0.25Ni3.5Si0.10合金为研究对象,采用交流阻抗谱和电位阶跃方法,对其高温使用环境下（30～70℃）的高倍率放电特性和动力学性能进行了深入的研究。研究结果表明合金的动力学性能是由电化学反应与氢的扩散共同控制的,合金的电荷传递电阻随温度升高而减小,高温有助于电极表面电化学反应速度的提高;但对于La0.75Mg0.25Ni3.5Si0.10合金存在最佳氢扩散温度,当温度高于其最佳温度时,由于释氢等副反应的进行,以及氧化腐蚀反应的加剧等,使合金的扩散系数反而减小;在合金表面电化学反应速度与氢扩散系数共同作用下,La0.75Mg0.25Ni3.5Si0.10合金高倍率放电性能在45℃时最优异,当温度高于45℃时反而降低。

关键词: 贮氢合金 , 高温 , 电化学阻抗 , 氢扩散系数

La2Ni7和LaMgNi7储氢合金电子结构的研究

林玉芳 , 董小平 , 赵海花 , 郭佩佩 , 郭世海 , 赵栋梁

功能材料

采用密度泛函理论研究了La2Ni7和LaMg-Ni7储氢合金的电子结构,探讨了微观结构和合金宏观性能之间的关联性.结果表明,含Mg元素的LaMgNi7体系形成成键作用的Ni-Mg键,体系稳定性高于纯La2Ni7体系.同时LaMgNi7体系中的Ni-Ni键强度弱于La2Ni7体系中的相应键,降低了H进入体系的能量壁垒,改善了合金的动力学性能,降低了合金的吸氢平台压力.

关键词: 密度泛函理论 , LaMgNi7 , 电子结构

油田污水中碳钢表面生物膜生长规律及腐蚀电化学行为

叶琴 , 李克娟 , 郭佩佩 , 刘宏芳

腐蚀科学与防护技术

采用环境扫描电镜(ESEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、自腐蚀电位与电化学阻抗谱方法,研究了胜利油田集输管线系统污水中碳钢生物膜生长特性及管线材料的腐蚀行为.结果表明,在碳钢表面首先形成铁氧化物；随着生物膜的形成逐步转变成致密硫化亚铁,即腐蚀产物的内层；随后,生物膜在第8d趋于成熟,大量含碳胞外聚合物组成疏松外层膜,至第11d部分生物膜脱落造成基体表面有裸露点蚀坑出现.电化学数据表明,随着生物膜层逐渐致密,碳钢电极容抗弧变大,第11d由于生物膜脱落,电荷传质电阻迅速减小,腐蚀加速,后期高频容抗弧消失,生物矿化产物增加了生物膜的扩散阻力,出现扩散控制,且部分生物膜脱落,局部腐蚀加剧.

关键词: 集输管线 , Q235碳钢 , 生物膜 , 硫酸盐还原菌 , 电化学阻抗谱