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1.3.4自蔓延高温合成技术9 1.4多孔材料的表征14 1.4.1孔隙率测试定义15 1.4.2显微分析法16 1.4.3气泡法16 1.4.4压汞法16 1.4.5气体吸附法17 1.4.6核磁共振法17 1.4.7小角度X射线散射法17 1.4.8流体透过法17 1.5多孔材料的应用18 1.5.1汽车尾气处理18 1.5.2水资源再利用21 第2章反应合成多孔NiAl金属间化合物24 2.1多孔NiAl制备工艺26 2.2多孔NiAl物相组成28 2.2.1Ni与Al比例对物相组成影响28 2.2.2造孔剂对物相组成影响30 2.3多孔NiAl孔型结构31 2.3.1Al含量对孔洞形貌的影响31 2.3.2造孔剂对孔洞形貌的影响33 2.4多孔NiAl组织结构35 2.4.1多孔NiAl组织结构35 2.4.2NiAl-Ni3Al组织形成过程36 2.4.3热爆合成NiAl组织结构38 2.5多孔NiAl孔结构形成与演化机理43 2.5.1NiAl体系反应过程43 2.5.2NiAl体系孔洞形成机理46 2.6多孔NiAl性能48 小结50 第3章反应合成多孔TiB2-TiC复相陶瓷52 3.1多孔TiB2-TiC制备工艺54 3.1.1高温反应烧结55 3.1.2自蔓延高温合成56 3.1.3等离子辅助自蔓延高温合成56 3.1.4多孔TiB2-TiC-SiC复合材料制备工艺57 3.2多孔TiB2-TiC物相组成58 3.2.1Ti、B4C粉末粒度对物相组成影响58 3.2.2Ti含量对物相组成影响61 3.2.3C含量对物相组成影响62 3.2.4成型压力对物相组成影响63 3.2.5SiCp和SiCw对物相组成影响64 3.3多孔TiB2-TiC孔型结构65 3.3.1B4C粒度对孔结构的影响65 3.3.2Ti粒度对孔型结构的影响68 3.3.3Ti含量对孔洞形貌影响69 3.3.4C含量对孔洞形貌影响72 3.3.5成型压力对孔洞形貌影响72 3.3.6SiCw和SiCp对孔洞形貌影响73 3.4多孔TiB2-TiC组织结构75 3.4.1B4C粒度对组织结构形成的影响75 3.4.2Ti粒度对组织结构形成的影响78 3.4.3Ti含量对组织结构形成的影响79 3.4.4不同制备工艺对组织结构形成的影响81 3.4.5不同Ti源对组织结构形成的影响85 3.4.6SiCp和SiCw对组织结构形成的影响91 3.5多孔TiB2-TiC孔结构形成与演化机理92 3.5.1Ti-B4C体系通孔形成机理92 3.5.2Ti-B4C体系闭孔形成机理93 3.6多孔TiB2-TiC孔隙率100 3.6.1B4C粒度及成型压力对孔隙率影响100 3.6.2Ti含量对孔隙率影响101 3.6.3C含量对孔隙率影响102 3.6.4SiCp和SiCw对孔隙率影响103 小结104 第4章反应合成多孔Al2TiO5及Al2TiO5-SiC陶瓷材料106 4.1多孔Al2TiO5及Al2TiO5-SiC制备工艺108 4.1.1多孔Al2TiO5制备工艺108 4.1.2多孔Al2TiO5-SiC制备工艺110 4.2Al2TiO5的合成及其影响因素研究112 4.2.1合成Al2TiO5的热力学计算112 4.2.2Al2TiO5的形成机理113 4.2.3Al2TiO5的合成方法及其改性113 4.2.4Al2TiO5的热分解116 4.3多孔Al2TiO5陶瓷117 4.3.1未添加添加剂对Al2TiO5的影响117 4.3.2添加Fe2O3对Al2TiO5的影响119 4.3.3添加SiO2对Al2TiO5的影响121 4.3.4添加MgO对Al2TiO5的影响124 4.3.5复合添加剂对Al2TiO5的影响127 4.3.6造孔剂对Al2TiO5的影响131 4.4多孔Al2TiO5-SiC陶瓷138 4.4.1SiC颗粒（SiCp）对增强多孔Al2TiO5的影响138 4.4.2SiC晶须（SiCw）对增强多孔Al2TiO5的影响151 4.4.3SiCp SiCw对增强Al2TiO5基复合材料的影响161 4.4.4PMMA造孔剂对多孔Al2TiO5基复合材料的影响164 小结179 第5章反应合成多孔NiAl-TiB2-Al2O3复合材料182 5.1多孔NiAl-TiB2-Al2O3制备工艺183 5.1.1小孔径多孔NiAl-TiB2-Al2O3制备工艺183 5.1.2大孔径NiAl-TiB2-Al2O3制备工艺185 5.1.3直通孔NiAl-TiB2-Al2O3制备工艺188 5.2多孔NiAl-TiB2-Al2O3物相组成189 5.3多孔NiAl-TiB2-Al2O3孔型结构191 5.3.1小孔径多孔NiAl-TiB2-Al2O3孔洞形貌191 5.3.2大孔径NiAl-TiB2-Al2O3孔洞形貌192 5.3.3直通孔NiAl-TiB2-Al2O3孔洞形貌193 5.4多孔NiAl-TiB2-Al2O3组织结构和形成过程194 5.4.1多孔NiAl-TiB2-Al2O3组织结构194 5.4.2多孔NiAl-TiB2-Al2O3典型组织形成过程196 5.5多孔NiAl-TiB2-Al2O3孔结构形成与演化机理198 5.5.1Al-B2O3-TiO2体系反应过程198 5.5.2Ni-Al-B2O3-TiO2体系反应过程201 5.5.3NiAl-B2O3-TiO2体系孔洞形成机理206 5.6多孔NiAl-TiB2-Al2O3性能207 5.6.1孔隙率207 5.6.2抗压强度209 小结215 第6章反应合成多孔NiAl-TiB2-TiC复合材料218 6.1多孔NiAl-TiB2-TiC制备工艺219 6.2多孔NiAl-TiB2-TiC物相组成219 6.2.1Ni-Al含量对物相组成影响220 6.2.2B4C粒度对物相组成影响220 6.2.3TiB2-TiC不同添加方式对物相组成影响222 6.3多孔NiAl-TiB2-TiC孔型结构223 6.3.1Ni-Al含量对孔洞形貌影响223 6.3.2B4C粒度对孔洞形貌影响226 6.3.3成型压力对孔洞形貌影响227 6.3.4TiB2-TiC不同添加方式对孔洞形貌影响229 6.4多孔NiAl-TiB2-TiC组织结构232 6.4.1NiAl含量对多孔NiAl-TiB2-TiC组织结构影响232 6.4.2TiB2-TiC不同添加方式对孔洞形貌影响237 6.4.3NiAl-TiB2-TiC组织结构形成过程240 6.5多孔NiAl-TiB2-TiC孔结构形成与演化机理242 6.6多孔NiAl-TiB2-TiC孔隙率和抗压强度243 6.6.1多孔NiAl-TiB2-TiC孔隙率243 6.6.2多孔NiAl-TiB2-TiC抗压强度246 小结250 第7章反应合成多孔NiAl-Al2TiO5复合材料252 7.1多孔NiAl-Al2TiO5制备工艺253 7.2多孔NiAl-Al2TiO5热力学计算255 7.3NiAl含量对Al2TiO5基材料的影响256 7.4多孔NiAl-Al2TiO5性能分析267 小结269 第8章多孔TiB2-TiC在环境净化中的应用研究270 8.1制备工艺及性能检测271 8.1.1TiB2-TiC的制备271 8.1.2TiB2-TiC/TiO2复合材料的制备272 8.1.3硼碳元素掺杂的TiO2复合材料的制备272 8.1.4光催化降解污染物性能测试273 8.1.5光解水产氢产氧性能测试274 8.1.6选择性催化还原测试275 8.1.7光热海水淡化性能测试275 8.2多孔TiB2-TiC及TiB2-TiC/TiO2复合材料微观结构276 8.2.1多孔TiB2-TiC复合材料的微观结构276 8.2.2多孔TiB2-TiC/TiO2复合材料的成分分析278 8.2.3多孔TiB2-TiC/TiO2复合材料的形貌特征281 8.2.4多孔TiB2-TiC/TiO2纳米结构的形成机理286 8.3TiB2-TiC/TiO2的光催化降解污染物性能288 8.3.1TiB2-TiC/TiO2的光催化降解性能288 8.3.2TiB2-TiC/TiO2复合材料的光催化性能表征及机理290 8.4硼碳元素掺杂的TiO2复合材料的微观结构293 8.4.1成分及形貌表征293 8.4.2TiO2复合材料的光催化降解污染物性能301 8.4.3TiO2复合材料的光解水产氢产氧性能303 8.5多孔TiB2-TiC复合材料催化转化效率的影响307 8.6多孔TiB2-TiC光吸收体的制备及光热海水淡化性能310 8.6.1多孔TiB2-TiC复合材料的微观结构310 8.6.2TiB2-TiC复合材料的光热海水淡化性能313 小结315 参考文献318 內容試閱： 多孔材料是指以一定体积分数的孔隙为有益组元，孔隙与连续均质或异质基体复合而成的一类新型材料。相对于连续介质的致密材料，多孔材料由于具有一定孔径范围分布的孔隙、较大的比表面积、吸附容量和许多特殊的性能，可实现过滤、分离、催化、隔声、抗震、吸附等多种功能，广泛应用于环保、能源、化工、冶金、生物、医药等各个领域，在科学技术和国民经济建设中发挥越来越重要的作用。 近些年来，随着环境、资源和能源压力的加剧，多孔材料研究工作十分活跃。无论是新型材料开发，还是制备技术的创新以及性能的研究和应用，都取得了长足的进步和突破性成就。总体来说，多孔材料朝向高稳定性、高孔隙率、孔结构均匀可控方向发展。金属间化合物材料的性能介于金属和陶瓷之间，综合了金属的强韧性、高导电导热性和陶瓷的热稳定性、耐高温性，是极具发展前景的结构功能材料。将金属间化合物与陶瓷材料复合，可进一步提高材料的综合性能，扩展应用领域。本书作者对多孔材料的研究始于2000年，从自蔓延燃烧反应合成方法制备多孔金属间化合物、陶瓷材料入手，扩展到针对不同应用需求，在多孔材料基础上搭建各类异质结构，调控性能。本书综合了课题组多年来的研究成果，重点介绍了反应合成多孔Ni-Al金属间化合物、陶瓷及其复合材料的制备工艺、相组成、组织结构、孔结构特征及影响因素，探索了多孔材料在污染物处理、光热海水淡化、光解水产氢产氧等领域的应用，希望能对从事多孔金属间化合物/陶瓷材料研究的科技工作者和部门有所帮助。 本书由崔洪芝教授主持撰写，共分为8章。第1章为绪论，第2章、第3章、第4章分别介绍了多孔Ni-Al金属间化合物、多孔TiB2-TiC复相陶瓷材料、多孔Al2TiO5及Al2TiO5-SiC陶瓷材料的制备工艺、物相组成、孔型结构、组织结构及演化机理、孔结构形成及演化机理、性能测试的相关内容。第5章、第6章、第7章分别介绍了多孔NiAl-TiB2-Al2O3、NiAl-TiB2-TiC、NiAl-Al2TiO5复合材料。第8章主要对多孔TiB2-TiC的复相陶瓷材料在光催化降解污染物、产氢产氧以及海水淡化领域的应用进行介绍。崔洪芝教授撰写了第1章至第5章，魏娜撰写了第6章至第8章，参加本书资料整理的有曹丽丽、李健、张国松、宋晓杰。此外，还要感谢作者课题组全体师生，是他们的辛勤付出，才有了这些丰富的研究成果。 本书是根据作者近几年在实验室的研究成果撰写而成，作者的思路比较明确，针对各种材料的工艺-结构-性能之间的关系，探索高效的合成工艺及在环境净化、能源方面的应用，为科研工作者研究和开发高性能多孔金属间化合物、多孔陶瓷复合材料及其应用提供参考依据。但是，由于制备、表征和测试条件以及研究能力、基础等限制，很多研究还有待完善、深入、系统，如：多孔材料的形成机理，多孔材料的孔结构参数与过滤净化性能、光热海水淡化效率、产氢产氧速率的构效关系等。 由于本书涉及的内容广泛，撰写时参考了国内外相关领域一些最新资料和成果，在此谨向有关文献作者表示诚挚的谢意！最后感谢国家自然科学基金（51072104、51272141、51772176）、山东省泰山学者工程（tspd20161006）、国家863计划（2006AA06Z381）对研究工作的大力资助！ 由于作者水平有限，书中难免存在不足和疏漏之处，希望广大同仁和读者不吝赐教。 作者 2020年10月

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