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氧化物掺杂ATO纳米粉体的制备及其性能研究王小兰 【摘要】：本研究纳米透明导电材料的制备及应用研究在国外特别是美国、日本很受重视，目前已经进入生产阶段。而我国在这方面的研究才刚刚起步，产品主要依靠进口。本试验目的是提高产品性能，替代进口。 以SnCl_45H_2O和SbCl_3为原料，采用醇盐水解法制备锑掺杂二氧化锡(ATO)纳米导电粉体，重点研究多种氧化物掺杂ATO提高粉体的光电性能，取得了显著的成效。 系统研究了醇盐水解法的工艺，并考察了醇化温度、水解温度、掺杂浓度、水解酸度、表面活性剂种类以及煅烧温度等对粉体粒径及电学性能的影响规律，对实验结果进行了讨论，优化实验条件，并进行了综合实验研究。 为使粉体的各项性能得到提高尝试着用多种氧化物掺杂，发现在一定掺杂范围内，掺杂氧化锰粉体的电阻率降低57.9％，掺杂氧化锌粉体的电阻率将降低54.3％。 掺杂氧化锆，膜的透光率将会降低12％；掺杂氧化锌，膜的透光率降低7.33％。掺杂氧化锆，氧化锰，氧化锌对粉体颜色变化不大。而掺杂氧化钛，氧化硅，氧化铁，氧化铬对粉体颜色变化大，尤其随着掺杂量的增加变化更大，粉体颜色趋于发白。 掺杂氧化硅和氧化铁显著减小粒径，同时氧化硅使得制备薄膜时对基体的粘附性更好。掺杂氧化锆将会稍微减小粒径，掺杂氧化锰和氧化钛对粉体粒径影响不大，而掺杂氧化铬和氧化锌将会增大粉体的粒径。所有掺杂的氧化物都会减少团聚。 运用差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、测量比表面等现代检测手段对微粉进行了表征，并测量了粉体的电阻率和透光率。选用最佳试验条件所制备的综合样品的结晶粒度为5.5nm，实际颗粒度为7.95nm，电阻率达1.094Ω·cm，粉体晶型仍为四方晶系，透光率达70.5％。电阻率比没掺杂的粉体低32％，透光率降低6％，各项性能指标符合生产要求。 新方法工艺设备简单、污染小、成本较低，产品质量高，可以替代进口产品。创造了一个适合生产开发的新工艺。【关键词】：掺杂 纳米粉体 电阻率 透光率 粒度
属于工程技术类专业，偏向于材料制备工艺，如粉体制备，烧结材料制备，材料特性检测，本科毕业后工作比较好找，如果选择继续深造读研究生，，在论文方面更有优势。。传统工程类专业不好发表高质量论文，粉体材料科学与工程属于机械与材料结合学科，多学科结合专业，更容易发表高质量论文，潜心研究，未来不可限量。加油。。
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期刊名 APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSINGAPPL PHYS A-MATER。
出版周期 Monthly。
出版ISSN 0947-8396。
通讯方式 SPRINGER, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA, NY, 10013。
偏重的研究方向 工程与材料，无机非金属材料，数理科学，无机非金属类光电信息与功能材料，物理学I，凝聚态物性 II ：电子结构、电学、磁学和光学性质，半导体材料，发光材料，纳米材料，材料，凝聚态物性I:结构、力学和热学性质。
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参考资料来源：百度百科-杂志
JCR分区， 工程技术3区 MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY材料科学：综合4区PHYSICS, APPLIED物理：应用4区 不是top期刊
期刊名 APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSINGAPPL PHYS A-MATER 出版周期 Monthly 出版ISSN 0947-8396 通讯方式 SPRINGER, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA, NY, 10013 期刊主页网址 在线投稿网址 邮箱投稿 其他相关链接 Science Citation IndexScience Citation Index ExpandedCurrent Contents - Physical, Chemical & Earth Sciences 偏重的研究方向 工程与材料(7) 无机非金属材料(6) 数理科学(3) 无机非金属类光电信息与功能材料(3) 物理学I(3) 凝聚态物性 II ：电子结构、电学、磁学和光学性质(2) 半导体材料(2) 发光材料(1) 纳米材料(1) 材料(1) 凝聚态物性I:结构、力学和热学性质(1) 投稿录用比例 85% 审稿速度 平均 3.92308 个月的审稿周期
一点感受：【杂志名称】tetrahedron letter【杂志文章包含专业】chemistry【投稿联系方式】E-mail【投稿费用】none【杂志级别】Sci 影响因子2.48【投稿感受】接收的速度较快，大概1个月左右接收。文章的内容要求不是特别多，但需要你的新意。【杂志名称】journal of inclusion phenomena and macrocycles【杂志文章包含专业】chemsitry 主要是超分子类别【投稿联系方式】网上投稿【投稿费用】none【杂志级别】sci 影响因子0.8左右【投稿感受】接收比较快，大概一个月左右。编辑比较宽容语法错误，他们注重的是文章的内容。但出版的时间太慢，周期一年左右。【杂志名称】chemical communication【杂志文章包含专业】chemistry【投稿联系方式】onweb【投稿费用】none【杂志级别】Sci 影响因子接近4吧（2004年）【投稿感受】据说速度较快，communication嘛。但也有例外的情况，比如说审稿人不能按时提供审稿意见。文章短小，2 or 3个page，但很重视论文的创新性和研究价值，缺一免谈【杂志名称】langmuir【杂志文章包含专业】chemsitry 【投稿联系方式】onweb【投稿费用】none【杂志级别】sci 影响因子3.29左右【投稿感受】接收比较快，大概一个月左右。出版的时间也挺快的。审稿严格，同样强调工作的创新性。【杂志名称】chemistry letter【杂志文章包含专业】所有与化学有关的文章【投稿联系方式】E-mail【投稿费用】无【杂志级别】Sci 影响因子1.57【投稿感受】接收的速度较快，大概1个月左右接收。【其他】要求文章要有创新点【杂志名称】Sensors Actuators: B. Chemical 【杂志文章包含专业】Materialsor Chemical 【投稿联系方式】Elsevier网投【投稿费用】No【杂志级别】SCI Ei SCIif(2004)=2.38【投稿感受】比较容易，就是时间比较长。提前一年投稿【其他】传感器和气敏材料方向比较权威的杂志【杂志名称】Journalof Electrochemical society 【杂志文章包含专业】 电化学 燃料电池【投稿联系方式】网投【投稿费用】No【杂志级别】SCI Ei SCIif(2004)=2.4【投稿感受】不太容易，时间比较长。【其他】电化学方向比较权威的杂志，许多电化学测试仪器的说明书也都参考这里的杂志【杂志名称】Journalof Molecular Catalysis A: Chemical【杂志文章包含专业】有机化学,催化反应方面的.【投稿联系方式】onweb, SD【投稿费用】无【杂志级别】SCI IF=2.316(2004)【投稿感受】一般三个月有消息,如果没有可去e-mail问一下.【其他】none【杂志名称】Tetrahedron:Asymmetry【杂志文章包含专业】有机化学不对称合成方面.【投稿联系方式】onweb【投稿费用】none【杂志级别】SCIIF=2.386(2004)【投稿感受】接收的速度较快，文章的内容要求不多，但需要有创新。【其他】反应的ee值一般要在95%以上. 【杂志名称】 New Journal of Chemistry【杂志文章包含专业】chemistry【投稿联系方式】onweb 专用入口【投稿费用】none【杂志级别】Sci 影响因子2.72【投稿感受】接收的速度较快，大概2个月左右接收。文章的内容要求不是特别多，但需要你的新意。化学各个学科的都接受!通讯比较好写!【其他】需要注册帐号,需要推荐3-4个编辑【杂志名称】Cryst Eng Comm【杂志文章包含专业】chemistry【投稿联系方式】onweb 专用入口【投稿费用】none,【杂志级别】Sci 影响因子2.69【投稿感受】接收的速度较快，大概45天左右接收。文章的内容要求不是特别多，但需要你的新意。化学各个学科的都接受!通讯比较好写!只要是单晶结构类,可以有多媒体设计和任意彩色,免费!!【其他】需要注册帐号,需要推荐3-4个编辑,rsc【杂志名称】Chemical Communication【杂志文章包含专业】化学个专业、方向【投稿联系方式】网投【投稿费用】无【杂志级别】高impact factor 4.038 (2004)【投稿感受】速度快，不到一个月便有反馈。【其他】文章要有较高的创新性，地道的英语表达。以前是两页，今年开始三页以内。【杂志名称】Journal of the solid state electrochemistry【杂志文章包含专业】固体电化学基础及应用研究【投稿联系方式】网投【投稿费用】无【杂志级别】impact factor 1.19【投稿感受】因为是约稿，故很快接受了。但发表时间过长，算起来从投稿到网上先行发表，大约用了半年时间。【其他】要有创新性，如果已经在较高档次文章的通讯上(如前面的Chem. Commun.)发表了,再将详细的研究论文发在该刊上应该是比较容易了。【杂志名称】Journal of the Chinese Chemical Society【杂志文章包含专业】化学学科各方向【投稿联系方式】EditorialOffice of JCCSJournal of the Chinese Chemical SocietyTel: 886-2-23644304Fax: 886-2-23648940Email: jccs#chem.sinica.edu.tw可以网投【投稿费用】无需【杂志级别】sci【投稿感受】毕竟是英文的，有一定的难度，审稿人有水平。【其他】编辑的工作效率还不错【杂志名称】Drug Development and Industrial Pharmacy【杂志文章包含专业】药剂学【投稿联系方式】直接网上投稿，ddc#submit.dekker.com【投稿费用】哈哈，free!【杂志级别】IF大约0.9【投稿感受】这个杂志IF不高，投稿三个月就有答复，修复一个星期就定稿，所以搞药剂的感觉做的深度不高的可以先发这个杂志！【其他】这个杂志不难投稿！【杂志名称】science【杂志文章包含专业】general【投稿联系方式】E-mail【投稿费用】none【杂志级别】Sci 影响因子24.63 （2002年）【投稿感受】一般很快，如果通不过编辑部的话，一周左右有消息，大概有70％的文章在这里就被枪毙掉了。如果送审的话也很快，一般不超过一个月。开始有两个审稿人，如果一个接受一个拒的话，主编会请第三个审稿人来仲裁。文章不仅要立意新，更主要的是要有普遍的适用性。【其他】none 催化类的杂志：1. Journal of Catalysis （IF～4）催化Article期刊的No.1，要求工作量极大，老编反应极快。主要表现在：拒的快（title不吸引眼球的，俺身上可以是刀伤累累呀，两次重伤）；审的快（一般来说在一个半月～两个月以内）；发表快（不服不行）。2. Applied Catalysis B: Environmental （IF～4）除非你有内线或者你博一就作出很novel的工作，否则我坚决不推荐，主要因为：审稿人的水平参差不齐，很容易出现“外行审内行、不懂就拒”的悲惨情景；老编（小日本）审稿极慢一般都在4个月左右（我今年6月份投的稿，过了五个月告诉我拒了，而且没有收到任何可行的建议，靠！）3. Applied Catalysis A: General （IF～2.3）Article类的top3～4吧，历史悠久，我很欣赏的杂志，审稿时间一般在3个月左右（我一篇3.5月、一篇3个月），老编态度和蔼、工作认真，审稿人队伍庞大、懂行的容易找，只要你的水平够一般都能中。4. Catalysis Letters （IF～1.8～2）办刊思路起伏不定的letters期刊。照例来说，letters就应该短、精、一语中的，可是这个杂志最近明显鼓励longpaper（可能是中国人投的文章太多的缘故吧嘿嘿）。审稿较松，强烈推荐！！！5. Catalysis Communications （IF～1.9）刚刚创刊的杂志，去年一有IF就高达1.9，有前途呀。审稿还行，速度、comments都对得起"communications"这几个字。强烈推荐！！！【杂志名称】polymer【杂志文章包含专业】高分子相关【投稿费用】free【杂志级别】IF(2004)2.43【投稿感受】初审2个月以内，2个审稿人，如果意见不符，请第三人仲裁。修改稿一般1个月左右有结果【其他】一般侧重从分子角度考虑和解释问题。【杂志名称】Tetrahedron Letters【杂志文章包含专业】有机化学方面的快报，发表重要和全新的研究。需要给地区审稿人邮寄纸版本的稿件三份，中国区是上海有机所的林国强教授：China, Professor Lin Guo-Qiang, Shanghai Institute of Organic Chemistry,Chinese Academy of Sciences, 354 Fenglin Road, Shanghai 200032, China(manuscripts from Taiwan may be sent to Professor Lin, or to the usual Editor inJapan, at the choice of the authors). Fax: +86 21 641 66263; e-mail:tetrahed#pub.sioc.ac.cn【投稿费用】FREE；发表后还有稿费，具体多少不记得了。我是第二作者，分了$20【杂志级别】有机化学的常用文献来源,（IF2.484,2004年）【投稿感受】发的比较快。稿件要有新意。投第一稿的时候是7月份，工作只做了一个方面，但是是全新的工作。所以马上投稿。然后继续进行工作的扩展研究。结果9月份编辑回信说工作不错，但需要扩展一下应用范围。正好我们的扩展研究有了阶段性结果。马上加进去。编辑一周后回复录用。11月底发表。感觉编辑和我们的思路对上了。因为老板是美国回来的，编辑没有在行文方面给出建议。【杂志名称】Angew.Chem.Int.Ed.【杂志文章包含专业】chemistry【投稿联系方式】web【投稿费用】none【杂志级别】Sci 影响因子9.2【投稿感受】接收的速度较慢，大概2个月左右接收。文章的内容要求不是特别多，但需要你的新意。【其他】none 【杂志名称】synlett【杂志文章包含专业】有机化学类【投稿联系方式】E-mail【投稿费用】free 接收后好象还有稿费【杂志级别】SCISCIif(2004)=2.738【投稿感受】比较快,一般在十二天左右就有消息.对合成方法方面要求较高.要求你的合成方法新且应用范围较广.【其他】fast 【杂志名称】journal of agriculture and food chemistry【杂志文章包含专业】chemistry【投稿费用】none【杂志级别】Sci2005 Impact Factor 2.5, 中信所top期刊【投稿感受】接受速度较快，从投稿到接受两个月，审稿人3-4人，难度较大，关键是要有创新点，能让老外surprise一下【杂志名称】Synlett【杂志文章包含专业】organicchemistry【投稿联系方式】E-mail【投稿费用】none【杂志级别】Sci 影响因子2.78(2004)【投稿感受】接收的速度较快，两周的时间回信，修改后到接受网上出版大概2个月。文章的内容要求不是特别多，但需要你的新意。当时亚洲地区的审稿人是日本人(现在中国大陆是香港中大的黄乃正院士)，感觉很负责，把审稿人批注的修改稿从日本给我寄过来了。后来还要通过国际特快专递将手稿的纸版和电子版寄到德国的出版社，花了近300百。【其他】免费寄20份单行本或当期杂志一本和自己文章的电子版【杂志名称】Bioorganic Medicinal Chemistry Letters【杂志文章包含专业】bioorganic chemsitry 【投稿联系方式】E-mail【投稿费用】none【杂志级别】sci 影响因子2.333(2005)【投稿感受】接收比较快，大概两个半月时间上网。主要是接受生物有机方面的文章，但也接受单纯是有机合成方面的(较少，我的就是)；刚开始要推荐审稿人，没理会，耽误了一周的时间。后来把审稿人的意见用信也寄过来了(编辑是东京大学药学系的)。【其他】免费寄25份单行本【杂志名称】Journal of heterocyclic chemistry【杂志文章包含专业】organic chemsitry 【投稿联系方式】E-mail【投稿费用】none【杂志级别】sci 影响因子0.7(2005)【投稿感受】接收比较慢，审稿拖了半年时间，最后排版第二年的第三期。从审稿到网上出来用了将近8个月。【其他无】没有免费的单行本【杂志名称】 《功能材料》【杂志文章包含专业】主要收录有机、无机和复合材料方面的文章。【投稿联系方式】重庆市1512信箱（400700）【投稿费用】不收审稿费，版面费视稿件而定【杂志级别】EI ，全国中文核心期刊【投稿感受】审稿周期长，不太容易发。尤其是编辑部的同志十分不负责任，如果不接收的话，你的退稿原因也只能是他们所列五条中的一条或几条，那是选择题。我们实验室有四人（不同的年份）投到上面去，结果退稿意见都是一样------理论深度不够，这不是说笑吗？．【其他】nothing！【杂志名称】高等学校化工学报【杂志文章包含专业】化工【投稿联系方式】E－mai投稿:gxhgxb#zju.edu.cn【投稿费用】对很多联合办的高校不收费。【杂志级别】EI期刊【投稿感受】速度比较快，初审2个星期，二审1个月左右，办事效率比较高，主要通过电子邮件联系，即使被退稿了也只有自己知道。【其他】被拒的几率比较大【杂志名称】现代化工【杂志文章包含专业】化工类，化学类【投稿联系方式】mci#cheminfo.gov.cn【投稿费用】不要审稿费【杂志级别】EI 核心【投稿感受】审稿很快一个月给结果【其他】【杂志名称】应用化学【杂志文章包含专业】主要是化学专业，由中国化学会和中国科学院主办、中国科学院长春应用化学研究所承办，着重报道化学学科有应用前景的基础研究，边缘学科和结合生产实际的创造性科研成果，在科学研究和应用之间起桥梁作用。【投稿费用】500元/3页【杂志级别】中文核心【投稿感受】回复比较慢，审稿比较认真，会对你的稿件提出意见并要求你作详细修改【其他】需要寄单位证明信【杂志名称】 高等学校化学学报【杂志文章包含专业』综合性学术刊物。以研究论文、研究快报、研究简报和综合评述等栏目集中报道我国化学学科及其交叉学科、新兴演算产边缘学科等领域中新开展的基础研究、应用研究和开发研究中取得的最新研究成果。
为什么要写综述性的文章啊，这样的文章除了是知名人士外，普通学生写的都是很难发的
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论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成
石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料，因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性，引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9]，这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.
另一方面，PANI作为典型的导电高分子之一，由于合成容易，环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料，由于纳米效应不但能提高材料固有性能，并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容，其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而，当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能，为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性，人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].
作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO，化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能，但也在一定程度上钝化了PANI [13]，另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.
基于以上分析，首先使PANI和GO相互分散和组装，借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料，以期获得高性能的超级电容器电极材料.
1实验部分
1.1原材料
苯胺(AR， 国药集团)，经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS， AR， 湖南汇虹试剂);草酸(OX， AR， 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB， AR， 天津市光复精细化工研究所).
1.2PANIF的制备
PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14]，制备过程如下：把250 mL去离子水加入三口烧瓶后，依次加入1.82 g CTAB，0.63 g 草酸以及0.9 mL苯胺，在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后，往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液，同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性，随后30 ℃真空干燥24 h. 1.3GO的制备
采用Hummers法制备GO，具体过程如下：向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目)，加入5 g硝酸钠固体，搅拌下加入220 mL浓硫酸，10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾，在冰水浴下搅拌120 min，再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min，然后向瓶中滴加460 mL去离子水，同时将水浴温度升至95 ℃，保持95 ℃搅拌60 min，再向瓶中快速滴加720 mL去离子水，10 min后加入80 mL双氧水，过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中，加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸，趁热抽滤，随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min，得氧化石墨烯溶液.
1.4PANIF/rGO复合材料制备
按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的6.8 mg/mL 的GO溶液混合，使混合液总体积为30 mL， GO在混合液中的最终浓度为0.5 mg/ mL，磁力搅拌10 min后，将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应，在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出，用去离子水洗涤产物直至洗液无色后，于60 ℃真空干燥24 h，待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5，10以及15，相应命名为PAGO5，PAGO10和PAGO15，对应的PANIF质量为75 mg，150 mg和225 mg.
1.5仪器与表征
用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后，用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.
电极制备和电化学性能测试：将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液，将其均匀地涂在不锈钢集流体上，在10 MPa压力下压片，之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中，使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，铂片(Pt)作为对电极，在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试，电势窗为-0.2～0.8V.
比电容计算依据充放电曲线，按式(1)[15]计算：
Cs=iΔtΔVm.(1)
式中：i代表电流，A;Δt代表放电时间，s;ΔV代表电势窗，V;m代表活性物质质量，g.
2结果与讨论
2.1形貌表征
图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后，从低倍的SEM(图1(c))可以看出，PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合，且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知：成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.
2.2FTIR分析
图2为PANIF，GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1，1 500 cm-1，1 305 cm-1，1 144 cm-1，829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰，它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图，在3 390 cm-1， 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H，C=O键振动，1 550～1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16]，可以看出，GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图，与GO，PANIF谱图比较， 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现，这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO，另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.
2.4电化学性能分析
图4为样品的CV曲线，其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图，可以看出，4个样品均出现明显的氧化还原峰，这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变，表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线，由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加，在扫描速率为1 mV/s时，PAGO10电极的比电容为521.2 F/g.
图5为PANI，PAGO5，PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图，由图可知：4种样品均有明显的氧化还原平台，这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线，借助式(1)，计算了4种样品在不同电流密度下的比电容，结果如图5(b)所示，很明显，相同电流密度下PAGO10比电容最大，当电流密度为1 A/g时，其比电容为517 F/g，这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为0.5 A/g时，比电容分别为 261和495 F/g)[18-19]， 而PANIF比电容最小，仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右，这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时，紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚，增加了电极/电解质接触面积，从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径，对样品进行了交流阻抗测试，图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知：在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区，电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5
值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区，直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制，并且PAGO5所展现的直线斜率最大，说明其电容行为最接近理想电容，即频响特性最好，这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.
氧化还原反应的发生，导致PANIF具有十分高的赝电容，但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩，导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此，对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示，PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后，电容保持率为77%，而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为54.3%，这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外，rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接，降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩，使得链段不容易脱落或者断裂，从而PAGO10具有出色的循环稳定性.
3结论
采用自组装的方法，经水热反应，制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现，rGO与PANIF紧密连接;而且，当PANIF与GO质量比为10∶1时，复合材料展现了最佳的电化学性能，当电流密度为1和10 A/g时，其比电容分别为517， 356 F/g.从上可知：合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能，从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.
浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用
1 概述
随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及，我国水泥工业得到飞速发展，2012年，水泥总产量达21.8亿吨，占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代，镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能，而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1]，并取得了良好的使用效果，但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合，形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫，碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质：R2(Cr，S)O4。水泥窑在正常运转中，其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸，飘落在厂区及周边环境中，造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中，废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时，窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害，据有关专家论证，Cr6+腐蚀皮肤，使人易患上大骨病，进而致癌。因此，镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。
发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范，其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍，执行也是最严格的，具体内容如表1所示：
我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88，对地面水中Cr6+含量进行明确规定，如表2所示：
这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大，特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵，因此，水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。
2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制
2.1 研制思路
目前，用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性，但是抗热震性差，抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性，但是挂窑皮性差[3，4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料，结构韧性好，抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强，具有良好的挂窑皮性能，在烧成带能有效延长使用寿命，是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。
2.2 试验与研究
2.2.1 铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物，化学分子式为FeAl2O4，其中含58.66%A12O3和41.34%FeO。铁铝尖晶石为立方体结构，二价阳离子占据四面体位置，三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为4.39g/cm3，莫氏硬度为7.5。要形成铁铝尖晶石，必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内，才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石，而在FeO稳定存在的区域以外的条件下，铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石，而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示：
为了得到高质量的合成铁铝尖晶石，我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导，经过大量试验，掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术，为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯，在保证“FeO”稳定存在的气氛下，经高温烧成，制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示：
2.2.2 原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验，结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求，我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料，并加入特殊添加剂来强化制品的性能，研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度，采用四级配料，经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3，产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。
2.2.3 铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出：随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势，这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果，铁铝尖晶石的加入量在10%时，制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出：以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。
2.3 产品的性能
2.3.1 结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中，同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒，与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石，这一活化效应使制品在烧成或使用过程中，内部形成大量的微裂纹，重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行，使得MgO-FeAl2O4耐
火材料在整个高温使用过程中，可以形成大量的微裂纹，这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。
2.3.2 强度高。从制品显微结构可以看出：制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶，结构非常均匀致密，晶粒发育良好，颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接，结合良好，明显的提高了砖的密度和高温强度。
2.3.3 具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中，制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物，该矿物具有一定的粘度，可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面，形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块，用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4，压制成Φ30×10mm圆饼，把圆饼放在两个样块中间，放入电炉内加热，温度升到1500℃，保温3小时，冷却后测其抗折强度，二者基本相同。由此可见，新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。
2.4 产品的应用
新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来，通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用，寿命周期均达到12个月以上，受到用户认可。
3 结论
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1、cta materialia 材料学报 751C0006 英国
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4、 Applied surface science 应用表面科学 539LB051 荷兰
5 、Metallurgical and materials transactions．A，Physical metallurgy and materials science 冶金学与材料汇刊．A辑，物理冶金学与材料科学 751B0002-1 美国
6、 Journal of alloys and compounds 合金与化合物杂志 764LD001 瑞士
7、 International materials reviews 国际材料评论 751C0011 英国
8、 Intermetallics 金属间化合物 751C0069 英国
9、 Materials transactions 日本金属学会材料汇刊 751D0055 日本
10、 JOM 矿物、金属与材料学会会刊 764B0001 美国
11、 Metallurgical and materials transactions．B，Process metallurgy and materials processing science 冶金学与材料汇刊．B辑，生产冶金学与材料处理科学 751B0002-2 美国12、 Zeitschrift fÜr Metallkunde 金属学杂志 751E0003 德国
13、 ISIJ international 日本钢铁学会杂志国际版 752D0054 日本
14、 日本金属学会志日本金属学会志 751D0053 日本
15、 International journal of refractory metals and hard materials 国际高熔点金属与硬质材料杂志 751C0019 英国
16、 Materials characterization 材料特性 751B0010 美国
17、 Hydrometallurgy 湿法冶金学 75lLB001 荷兰
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19、 Journal of phase equilibria and diffusion 相平衡与扩散杂志 751B0012 美国
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