發(fā)布時間：2017-09-16 13:16

  本文關鍵詞：鋁鎵合金和含鎵氧化物的制備及其性能的研究

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【摘要】：近年來,隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,低碳經(jīng)濟、綠色能源、環(huán)境保護等理念的普及深入,在現(xiàn)代科技中金屬鎵具有重要的利用價值,它是半導體材料、太陽能材料、磁性材料及氫能材料等領域的主要原料之一,本文主要研究金屬鎵和含鎵復合氧化物分別在產(chǎn)氫合金、半導體氣敏材料兩方面的應用。為了確定后續(xù)熔鹽電解鋁鎵合金的熔鹽體系及陰極材料,實驗首先在850℃溫度下,分子比為1.59的Na3AlF6-Al F3-Al2O3熔鹽體系中,以Al3+/Al為參比電極,鎢絲、鉬絲為工作電極,石墨為輔助電極;運用循環(huán)伏安法、計時電位法先研究Al3+在不同陰極材料上的電化學行為。再結合恒電壓電解結果以及電解產(chǎn)物的掃描電鏡和X射線衍射等表征結果可知:當工作電極為鎢或鉬時,Al3+的電化學反應過程都是由擴散控制的準可逆過程,擴散系數(shù)分別為0.93×10-5 cm2/s和1.28×10-5 cm2/s;但是鋁在兩種電極上沉積時,都會與兩種電極材料發(fā)生合金化反應,對電解產(chǎn)物的干擾較大,因此鎢鉬不適合作為后續(xù)熔鹽電解鋁鎵合金的陰極材料。然后在相同的熔鹽體系中加入氧化鎵,以鐵絲為工作電極的三電極體系下,先采用循環(huán)伏安法研究Al3+、Ga3+的陰極電化學行為,再進行熔鹽電解實驗制備鋁鎵合金。最后研究鋁鎵合金與水反應的產(chǎn)氫性能。結果表明:通過熔鹽電解直接制備產(chǎn)氫鋁鎵合金的方法是可行的。并且該鋁合金在水溫為30℃時,能與水快速反應產(chǎn)氫氣,產(chǎn)氫速率在5s時達到最高。隨著水溫增加,合金的產(chǎn)氫量及產(chǎn)氫速率也隨著增加,只是當水溫高于50℃時,合金的產(chǎn)氫性能隨水溫變化的趨勢逐漸減弱。因此熔鹽電解制備產(chǎn)氫鋁鎵合金的方法不僅工藝簡單、反應溫度低、能耗小且對環(huán)境友好。通過共沉淀法制備CuGa2O4粉體,結合X射線衍射、掃描電鏡等表征結果研究其在不同的沉淀劑,沉淀終點pH值及熱處理溫度等條件下氣敏性能的變化。結果表明:不同工作溫度下,在氨氣、甲醛、三甲胺等七種常見氣體中,CuGa2O4樣品元件只對三甲胺有較高的靈敏度。而且沉淀劑、熱處理溫度和沉淀終點pH值等條件的變化,都對CuGa2O4樣品元件的氣敏性能有較大影響。其中相比于氨水,氫氧化鈉作沉淀劑所得CuGa2O4(pH=6,8004℃,4h)樣品元件對三甲胺有良好的選擇性和較高的靈敏度,靈敏度最高可達310。而以氨水為沉淀劑時,CuGa2O4(pH=7,700℃,4h)樣品元件對三甲胺的最高靈敏度僅為51.6。最后采用溶膠凝膠法來制備CuGa2O4粉體。同樣也結合X射線衍射、掃描電鏡等表征結果研究其在不同氣體中和不同熱處理溫度下氣敏性能的變化。結果表明:對于三甲胺、乙醇和乙醛等六種常見氣體,CuGa2O4(600℃,4h)氣敏元件在工作溫度50℃時對三甲胺有最高的靈敏度,為6.7;而且該元件還在工作溫度285℃時對丙酮有一定的靈敏度,為2.81。除此之外,熱處理溫度的高低對CuGa2O4氣敏元件的氣敏性能也有影響。
【關鍵詞】：熔鹽電解 鋁鎵合金 產(chǎn)氫 CuGa_2O_4 氣敏性能
【學位授予單位】：安徽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG139.7;TB381
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-25
• 1.1 氫能的發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.1.1 氫能的簡介12-13
• 1.1.2 氫氣的制備及儲存13-14
• 1.2 儲氫鋁材料的研究14-16
• 1.2.1 金屬鋁的特點14-15
• 1.2.2 鋁表面氧化層的破壞方法15-16
• 1.3 鋁鎵合金的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.1 金屬鎵的特點16-17
• 1.3.2 鋁鎵合金水解反應的研究現(xiàn)狀17
• 1.3.3 鋁鎵合金的制備方法17-18
• 1.4 氣體傳感器18-21
• 1.4.1 氣體傳感器分類18-19
• 1.4.2 半導體氣體傳感器19-20
• 1.4.3 半導體氣體傳感器氣敏機理的研究20-21
• 1.5 半導體氣體敏感材料21-24
• 1.5.1 金屬復合氧化物氣敏材料21-22
• 1.5.2 氣敏材料的制備方法22-24
• 1.6 本課題研究意義及內(nèi)容24-25
• 1.6.1 研究意義24
• 1.6.2 研究內(nèi)容24-25
• 第二章 低溫熔鹽中Al3+在鎢鉬電極上的陰極電化學行為25-35
• 2.1 前言25
• 2.2 實驗25-28
• 2.2.1 實驗試劑與材料25-26
• 2.2.2 實驗主要儀器26
• 2.2.3 實驗過程26-28
• 2.3 結果與討論28-34
• 2.3.1 循環(huán)伏安曲線28-31
• 2.3.2 計時電位曲線31-32
• 2.3.3 恒電位電解及電解產(chǎn)物表征32-34
• 2.4 結論34-35
• 第三章 熔鹽電解法制備產(chǎn)氫鋁鎵合金35-43
• 3.1 前言35-36
• 3.2 實驗36-37
• 3.2.1 實驗試劑及材料36
• 3.2.2 實驗主要儀器36
• 3.2.3 實驗過程36-37
• 3.3 結果與討論37-42
• 3.3.1 循環(huán)伏安曲線37-38
• 3.3.2 熔鹽電解實驗38-41
• 3.3.3 鋁鎵合金產(chǎn)氫實驗41-42
• 3.4 結論42-43
• 第四章 共沉淀法制備CuGa_2O_4及其氣敏性能研究43-62
• 4.1 前言43-44
• 4.2 實驗44-46
• 4.2.1 實驗試劑44
• 4.2.2 材料表征儀器44
• 4.2.3 CuGa_2O_4的制備44-45
• 4.2.4 氣敏元件的制作45-46
• 4.3 結果與討論46-61
• 4.3.1 以氫氧化鈉為沉淀劑的CuGa_2O_4的材料表征46-51
• 4.3.2 以氫氧化鈉為沉淀劑的CuGa_2O_4的氣敏性能分析51-54
• 4.3.3 以氨水為沉淀劑的CuGa_2O_4的材料表征54-59
• 4.3.4 以氨水為沉淀劑的CuGa_2O_4的氣敏性能分析59-61
• 4.4 結論61-62
• 第五章 溶膠凝膠法制備CuGa_2O_4及其氣敏性能研究62-70
• 5.1 前言62
• 5.2 實驗62-64
• 5.2.1 實驗試劑62-63
• 5.2.2 材料表征儀器63
• 5.2.3 CuGa_2O_4的制備63
• 5.2.4 氣敏元件的制作63-64
• 5.3 結果與討論64-69
• 5.3.1 CuGa_2O_4的材料表征64-67
• 5.3.2 CuGa_2O_4的氣敏性能分析67-69
• 5.4 結論69-70
• 全文總結70-72
• 參考文獻72-82
• 在校研究成果82-83
• 致謝83

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