【原创】一文了解纳米氮化钛的制备及应用


来源:粉体网   初末

[导读]  纳米氮化钛是指其晶粒尺寸在100nm以内的氮化钛产品,用它作为增强相,可以有效提高金属、陶瓷基体的强度和韧性。而且由于颗粒小、比表面积大,能分散在其它材料中形成导电网络,大大提高复合材料的导电性能。

氮化钛是一种金黄色的化合物,晶体结构与NaCl相似,整体呈面方立心结构,晶格常数为0.4238nm,具有高硬度、高熔点、高化学稳定性、高热导率以及耐磨、耐腐蚀等特点。由于微米级氮化钛的烧结性能差,影响和限制了这种材料的广泛应用,用纳米氮化钛代替微米级氮化钛可以降低烧结温度,改进烧结的性能,提高烧结体的弯曲强度、断裂韧性等力学性能。



氮化钛晶体结构


纳米氮化钛是指其晶粒尺寸在100nm以内的氮化钛产品,用它作为增强相,可以有效提高金属、陶瓷基体的强度和韧性。而且由于颗粒小、比表面积大,能分散在其它材料中形成导电网络,大大提高复合材料的导电性能。因此,纳米氮化钛是一种具有广泛应用前景的材料。



一、纳米氮化钛的制备



二、纳米氮化钛的应用


  1. 纳米氮化钛在水电解中的应用

      

(1)在水电解析氢电极中的应用


由于固体聚合物电解质水电解是酸性环境,而以N基多元合金为代表的替代材料却只适用于中性、碱性环境。纳米TiN因其耐酸性、耐腐蚀、高电子导电性、高比表面积和优异的机械性能,可以成为很好的载体材料。


(2)在水电解析氧电极中的应用


析氧环境对阳极的要求十分苛刻,且析氧反应的电极电位更高,阳极材料易发生溶解和钝化,使用寿命较低,铂(Pt)阳极作为传统的析氧阳极并不是最好的析氧反应的催化材料。若以碳作为催化剂载体,在氧气的作用下电溶蚀速度非常快,导致载体的选择也非常困难。热分解法制得的以离子镀TiN膜为基体的IrO2涂层电极既保持了催化活性,使用寿命也大大好于Ti涂层阳极。


2.纳米氮化钛在电化学电源中的应用


(1)在燃料电池中的应用


① 纳米TiN作为电极催化剂载体材料


纳米TiN作为燃料电池的电极的载体材料,通过与Pt的协同作用,不但提高了阳极对甲醇等有机燃料的电氧化能力,也提高了阴极对氧气的电还原催化性能,更是大大增强了电极的耐腐蚀能力和长期稳定性,极大地改善了燃料电池的性能。


②纳米TiN在双极板材料中的应用


一般可用作极板的金属材料包括Ti、Al和不锈钢等,而采用金属极板的缺点是,其耐蚀性能比较差,满足不了燃料电池长期稳定的需要。TiN具有高导电、耐腐蚀、抗氧化和优异的机械性能,很适合对Ti、Al和不锈钢等金属进行复合改性,提高双极板的耐腐蚀性能和导电性能。


(2)在超级电容器中的应用


具有优异电子导电性的同时具备高比表面积的各种纳米结构TiN,如纳米管阵列、纳米线、纳米棒以及核壳结构等,可以很好的提高超级电容器的电容性能和循环稳定性。


(3)在锂离子电池中的应用


TiN作为锂离子电池的电极载体材料,通过协同作用,不但可以提高电极的导电性,也能大大提高锂离子的扩散系数,从而改善电池的容量、倍率和稳定性能,显示在锂离子电池中广阔的应用前景。


参考资料:
吴宁浩.纳米氮化钛的制备及其电化学性能研究
孔祥鹏、赵煜.氮化钛纳米粉体材料的研究进展
李景国、高濂.纳米氮化钛的制备及影响因素


 

推荐11

作者:初末

总阅读量:4449567

相关新闻:
网友评论:
0条评论/0人参与 网友评论

版权与免责声明:

① 凡本网注明"来源:中国粉体网"的所有作品,版权均属于中国粉体网,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:中国粉体网"。违者本网将追究相关法律责任。

② 本网凡注明"来源:xxx(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。

③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

粉体大数据研究
  • 即时排行
  • 周排行
  • 月度排行
图片新闻