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高温燃气环境下SiCf/SiC和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料力学性能及损伤
被引量：
2
1
作者
王子媛
曹鑫鑫
+3 位作者
蒋婷
洪智亮
张程煜
朱旺
《航空材料学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期46-56,共11页
航空发动机中的碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC)因承受高温高速燃烧气体的氧化腐蚀而发生损伤甚至失效。本工作利用燃气发生装置模拟航空发动机中复杂燃气环境,将以一定比例混合后的航空煤油与液氧燃料点燃,形成高温...
航空发动机中的碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC)因承受高温高速燃烧气体的氧化腐蚀而发生损伤甚至失效。本工作利用燃气发生装置模拟航空发动机中复杂燃气环境,将以一定比例混合后的航空煤油与液氧燃料点燃,形成高温高速燃烧气体对材料进行考核。对SiC_(f)/SiC复合材料分别进行1200℃燃气环境10 h氧化实验和1000次热冲击实验,探究环境屏障涂层(environmental barrier coating,EBC)对SiC_(f)/SiC复合材料的防护作用。对燃气环境考核后的SiC_(f)/SiC复合材料和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料进行单轴拉伸强度测试,并利用扫描电镜对其断口及截面微观形貌进行观察。结果表明:在燃气环境下氧化10 h后,SiC_(f)/SiC复合材料和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料内部没有发生明显的界面层及纤维氧化,单轴拉伸强度下降不到2%;在燃气环境下经过1000次热冲击后,在SiC_(f)/SiC复合材料内部形成多处微裂纹并发生了界面层的氧化腐蚀,单轴拉伸强度下降41.3%;EBC涂层可以有效保护SiC_(f)/SiC复合材料免受高温燃气的氧化腐蚀,SiC_(f)/SiC-EBC复合材料在经过1000次热冲击后的单轴拉伸强度下降16.6%。
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关键词
航空发动机
SiC_(f)/SiC复合材料
环境屏障涂层
高温燃气
剩余强度
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职称材料
SiC/Pt/CdS纳米棒Z型异质结的制备及其高效光催化产氢性能
被引量：
14
2
作者
曹丹
安华
+3 位作者
严孝清
赵宇鑫
杨贵东
梅辉
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2020年第3期93-106,共14页
本文采用简单的化学还原辅助水热法制备了一种新型Si C/Pt/Cd SZ型异质结纳米棒,并将Pt纳米粒子锚定在Si C纳米棒与Cd S纳米粒子的界面间,诱导电子-空穴对沿着Z型迁移路径进行转移。进行一系列的表征来分析该催化体系的结构,形貌和性能...
本文采用简单的化学还原辅助水热法制备了一种新型Si C/Pt/Cd SZ型异质结纳米棒,并将Pt纳米粒子锚定在Si C纳米棒与Cd S纳米粒子的界面间,诱导电子-空穴对沿着Z型迁移路径进行转移。进行一系列的表征来分析该催化体系的结构,形貌和性能。X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)结果表明,成功合成了具有较好晶体结构的光催化剂。通过透射电子显微镜证明,Pt纳米颗粒生长在Si C纳米棒和Cd S纳米颗粒的界面间。UV-Vis漫反射光谱显示,所制备的Z-型异质结样品具有比原始Cd S材料更宽的光吸收范围。光致发光光谱和瞬态光电流响应进一步证明具有最佳摩尔比的Si C/Pt/Cd S纳米棒样品具有最高的电子-空穴对分离效率。通过控制Si C和Cd S的摩尔比,可以有效地调节Si C/Pt纳米棒表面Cd S的负载量,从而使得Si C/Pt/Cd S纳米棒光催化剂达到最佳性能。当Si C:Cd S=5:1(摩尔比)时可以达到最佳产氢性能,其最大析氢速率达到122.3μmol·h-1。此外,从扫描电子显微镜、XRD和XPS分析可以看出,经过三次循环测试后,Si C/Pt/Cd S光催化剂的形貌和晶体结构均基本保持不变,表明Si C/Pt/Cd S纳米复合材料在可见光下产氢时具有稳定的结构。通过选择性光沉积技术在光反应中同时进行Au纳米粒子的光还原沉积和Mn3O4纳米粒子光氧化沉积以证明电子-空穴对的Z-型转移机制。实验结果表明,Cd S导带上的电子主要参与光催化过程中的还原反应,Si C价带上的空穴更容易发生氧化反应,其中,Si C的导带上的电子将与Cd S价带上的空穴复合形成Z型传输路径。因此,提出了在光催化产氢过程中Si C/Pt/Cd S纳米棒催化体系可能的Z-型电荷迁移路径来解释产氢活性的提高。该研究为基于Si C纳米棒的Z-型光催化体系的合成提供了新的策略。基于以上分析,Si C/Pt/Cd S纳米复合材料具有高效、廉价、易于制备、结构稳定等优势,具有突出的商业应用前景。
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关键词
碳化硅
纳米棒
SiC/Pt/CdS
光催化剂
Z型异质结
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职称材料
题名
高温燃气环境下SiCf/SiC和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料力学性能及损伤
被引量：
2
1
作者
王子媛
曹鑫鑫
蒋婷
洪智亮
张程煜
朱旺
机构
中国航发商用航空发动机有限责任公司
上海商用飞机发动机
工程
技术研究中心
上海
大学
材料
所
西北工业大学材料科学与工程学院超高温结构复合材料重点实验室
湘潭
大学
材料
科学与
工程
学院
薄膜
材料
与设备应用
重点
实验室
出处
《航空材料学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期46-56,共11页
基金
国家重点研发计划(2022YFB3707705)
上海市科学技术委员会科技创新计划(21511104802)。
文摘
航空发动机中的碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC)因承受高温高速燃烧气体的氧化腐蚀而发生损伤甚至失效。本工作利用燃气发生装置模拟航空发动机中复杂燃气环境,将以一定比例混合后的航空煤油与液氧燃料点燃,形成高温高速燃烧气体对材料进行考核。对SiC_(f)/SiC复合材料分别进行1200℃燃气环境10 h氧化实验和1000次热冲击实验,探究环境屏障涂层(environmental barrier coating,EBC)对SiC_(f)/SiC复合材料的防护作用。对燃气环境考核后的SiC_(f)/SiC复合材料和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料进行单轴拉伸强度测试,并利用扫描电镜对其断口及截面微观形貌进行观察。结果表明:在燃气环境下氧化10 h后,SiC_(f)/SiC复合材料和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料内部没有发生明显的界面层及纤维氧化,单轴拉伸强度下降不到2%;在燃气环境下经过1000次热冲击后,在SiC_(f)/SiC复合材料内部形成多处微裂纹并发生了界面层的氧化腐蚀,单轴拉伸强度下降41.3%;EBC涂层可以有效保护SiC_(f)/SiC复合材料免受高温燃气的氧化腐蚀,SiC_(f)/SiC-EBC复合材料在经过1000次热冲击后的单轴拉伸强度下降16.6%。
关键词
航空发动机
SiC_(f)/SiC复合材料
环境屏障涂层
高温燃气
剩余强度
Keywords
aircraft engine
SiC_(f)/SiC composites
environmental barrier coating
combustion gas
residual strength
分类号
V257 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
SiC/Pt/CdS纳米棒Z型异质结的制备及其高效光催化产氢性能
被引量：
14
2
作者
曹丹
安华
严孝清
赵宇鑫
杨贵东
梅辉
机构
西安交通
大学
化学
工程
与技术
学院
西北工业大学
材料
科学与
工程
学院
出处
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2020年第3期93-106,共14页
基金
国家自然科学基金(U1862105)
陕西省自然科学基础研究计划(2017JZ001,2018KJXX-008)
+2 种基金
陕西省重点研发计划(2018ZDCXL-SF-02-04)
中央基本科研业务费(cxtd2017004)
王宽诚教育基金会的资助.
文摘
本文采用简单的化学还原辅助水热法制备了一种新型Si C/Pt/Cd SZ型异质结纳米棒,并将Pt纳米粒子锚定在Si C纳米棒与Cd S纳米粒子的界面间,诱导电子-空穴对沿着Z型迁移路径进行转移。进行一系列的表征来分析该催化体系的结构,形貌和性能。X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)结果表明,成功合成了具有较好晶体结构的光催化剂。通过透射电子显微镜证明,Pt纳米颗粒生长在Si C纳米棒和Cd S纳米颗粒的界面间。UV-Vis漫反射光谱显示,所制备的Z-型异质结样品具有比原始Cd S材料更宽的光吸收范围。光致发光光谱和瞬态光电流响应进一步证明具有最佳摩尔比的Si C/Pt/Cd S纳米棒样品具有最高的电子-空穴对分离效率。通过控制Si C和Cd S的摩尔比,可以有效地调节Si C/Pt纳米棒表面Cd S的负载量,从而使得Si C/Pt/Cd S纳米棒光催化剂达到最佳性能。当Si C:Cd S=5:1(摩尔比)时可以达到最佳产氢性能,其最大析氢速率达到122.3μmol·h-1。此外,从扫描电子显微镜、XRD和XPS分析可以看出,经过三次循环测试后,Si C/Pt/Cd S光催化剂的形貌和晶体结构均基本保持不变,表明Si C/Pt/Cd S纳米复合材料在可见光下产氢时具有稳定的结构。通过选择性光沉积技术在光反应中同时进行Au纳米粒子的光还原沉积和Mn3O4纳米粒子光氧化沉积以证明电子-空穴对的Z-型转移机制。实验结果表明,Cd S导带上的电子主要参与光催化过程中的还原反应,Si C价带上的空穴更容易发生氧化反应,其中,Si C的导带上的电子将与Cd S价带上的空穴复合形成Z型传输路径。因此,提出了在光催化产氢过程中Si C/Pt/Cd S纳米棒催化体系可能的Z-型电荷迁移路径来解释产氢活性的提高。该研究为基于Si C纳米棒的Z-型光催化体系的合成提供了新的策略。基于以上分析,Si C/Pt/Cd S纳米复合材料具有高效、廉价、易于制备、结构稳定等优势,具有突出的商业应用前景。
关键词
碳化硅
纳米棒
SiC/Pt/CdS
光催化剂
Z型异质结
Keywords
SiC
Nanorod
SiC/Pt/CdS
Photocatalyst
Z-scheme heterojunction
分类号
O643.36 [理学—物理化学]
O644.1 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
高温燃气环境下SiCf/SiC和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料力学性能及损伤
王子媛
曹鑫鑫
蒋婷
洪智亮
张程煜
朱旺
《航空材料学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
SiC/Pt/CdS纳米棒Z型异质结的制备及其高效光催化产氢性能
曹丹
安华
严孝清
赵宇鑫
杨贵东
梅辉
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2020
14
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