纳米Cu固体材料微结构的正电子湮没研究

纳米材料的性能不仅与纳米晶粒本身的结构有关,而且与纳米晶体之间界面的微观结构有关.纳米粉在压实成纳米块过程中很难消除微孔洞,并且在压实过程中也会给晶粒引入结构缺陷.本文用正电子湮没谱学研究了纳米Cu固体材料微结构,发现在两种不同条件下压制成型的纳米Cu固体内部的晶粒界面均存在着单空位及空位团等缺陷.空位团的大小随着压制压力的增加而略有减小.通过退火实验发现纳米Cu固体的界面缺陷具有较好的热稳定性.即使在900℃高温下退火也只能使部分缺陷得到恢复,但是低压力下压制的样品中的缺陷恢复需要更高的温度.     

FeNi合金纳米粒子的结构和磁性能

在超声、机械和微波等条件下,用水合肼还原铁盐和镍盐制备出不同形貌和组分的FeNi合金纳米粒子.利用X射线衍射(XRD)验证了纳米粒子是FeNi合金的结晶结构,同时X射线能谱(EDS)测定的纳米粒子中Fe和Ni的原子组成与投料时Fe/Ni摩尔比基本吻合.利用扫描电镜(SEM)观测了FeNi合金纳米粒子的形貌,结果显示:超声条件下采用3种投料比(Fe/Ni的摩尔比分别为4∶1,1∶1和1∶4)均制得球形纳米粒子,粒径均介于50～120 nm之间;机械搅拌条件下按Fe/Ni等摩尔投料比制得的纳米粒子结构为表面乳突状、粒径约100 nm的纳米球;微波条件下按Fe/Ni等摩尔投料比制得了尺度分布较宽的立方体型FeNi合金纳米粒子.由此可见,控制反应条件和投料摩尔比直接影响到:FeNi合金纳米粒子的形貌和尺寸.最后,利用振动样品磁强计(VSM)测定了各种FeNi合金纳米粒子在室温下的磁性能,所有FeNi合金纳米粒子均显示出良好的软磁材料特性.机械搅拌合成的Fe/Ni等摩尔投料比的纳米粒子具有最高的饱和磁化强度(92.68 A·m2/kg).     

用高应变率大应变载荷制备纳米晶铜试件

通常金属材料的强度、塑性、韧性随晶粒尺寸的减少而提高，尤其当晶粒细化到纳米尺度，其力学性能可望获得显著改善，现有的制备超细晶粒金属材料的方法、制造设备和工艺过程复杂，制备的材料成本高昂，品质和尺寸大小都受到限制．本文发展了一种利用冲击大变形制备纳米晶纯铜试样的新方法，并用XRD测量了制得材料的晶粒尺寸，证明此种简单高效的制备方法切实可行的。     

不同衬底上纳米晶CdTe薄膜的低温制备及光性能研究

在液氮温度下采用射频(R.F)磁控溅射在普通玻璃(glass)、单晶硅(Si)和陶瓷(Al2O3)衬底上制备出了纳米晶CdTe薄膜.采用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对薄膜的晶体结构与外貌形态进行了表征.XRD测试表明在glass和Si衬底上的CdTe薄膜比在Al2O3衬底有较好的结晶性.且在(111)晶面有较高的择优取向.在glass和Si衬底上的CdTe薄膜晶粒尺度约为25nm,而在Al2O3衬底上得到的薄膜晶粒尺度约为15nm左右.FESEM测试显示薄膜在glass和Si衬底上的结晶形态比Al2O3衬底较平整,致密.同时对玻璃衬底上不同沉积时间得到的纳米薄膜进行了光学性能研究.     

金属材料的高应变率塑性变形及纳米化

塑性变形方法是目前研究与制备金属纳米晶材料的技术方法之一,包括低应变率变形和高应变率变形2种．作者对金属材料在表面机械研磨和高能球磨这2种高应变率塑性变形条件下的微观组织演化及纳米晶形成机理的研究和最新进展进行了综述,旨在更好地理解该力学条件下金属材料的纳米化现象,以促进纳米材料的制备研究．     

纳米硒化镉溶胶的制备

在胶束微环境下，研究了影响纳米硒化镉溶胶粒径的因素．反应物浓度(表面活性剂、还原剂)、温度、时间对纳米硒化镉晶粒有一定程度的影响．通过控制适当的反应条件，可制得纳米硒化镉溶胶。     

纳米板钛矿基TiO2的晶粒尺寸效应

借助精确的X射线衍射测量,结合独立衍射峰对不同晶粒度纳米板钛矿基TiO-2样品中板钛矿和金红石相的微结构参量进行了较细致的研究,给出了标征物相、晶面指数(hk1)和晶面间距d-{hkl}值,详细分析结果的系列XRD谱,并得到晶面间距、晶格常数、轴比、晶胞体积等参数数值及其相对常规粗晶的变化情况,从而初步揭示出其晶粒微结构的尺寸效应.作者首次发现,纳米板钛矿基TiO-2样品中板钛矿和金红石相晶粒均存在着非单调的各向异性晶格畸变.     

纳米板钛矿基TiO2的晶粒尺寸效应

借助精确的X射线衍射测量,结合独立衍射峰对不同晶粒度纳米板钛矿基TiO-2样品中板钛矿和金红石相的微结构参量进行了较细致的研究,给出了标征物相、晶面指数(hk1)和晶面间距d-{hkl}值,详细分析结果的系列XRD谱,并得到晶面间距、晶格常数、轴比、晶胞体积等参数数值及其相对常规粗晶的变化情况,从而初步揭示出其晶粒微结构的尺寸效应.作者首次发现,纳米板钛矿基TiO-2样品中板钛矿和金红石相晶粒均存在着非单调的各向异性晶格畸变.     

稀土乙酸配合物热稳定性的研究

本文以程序升温分解气相色谱法为主要手段，系统研究了十五个稀土乙酸配合物在氢气气氛中的热稳定性.根据色谱所检测到的气体分解产物及相应的出峰温度，得知热分解过程中主要释放出二氧化碳，其次是丙酮和一氧化碳，高温时还伴有少量水生成.以释放二氧化碳的峰值温度对稀土原子序数作图其图形与“双双效应”相仿.本文还对负载型稀土乙酸配合物的热稳定性作了研究，考察了载体的酸碱性、负载比等对配合物热稳定性的影响.     

纳米多孔TiO_2薄膜的制备与表征

以TiCl4为前躯体,两亲性三嵌段共聚物F38为模板剂,Si(100)为衬底,采用溶胶-凝胶法和旋涂涂膜工艺,制备了孔径可调的纳米多孔TiO2薄膜.研究了聚合物模板浓度与TiO2薄膜的纳米孔形态的关系.随着模板剂含量的增加,薄膜中介孔密度随之增加,约大于15%便发生介孔连通,连通后介孔成蠕虫状.同时,研究了不同的退火温度及退火方式对纳米TiO2薄膜晶相的影响.单次退火4h(600～800℃)为锐钛矿相、热稳定性好,而等时退火容易生成锐钛矿相/金红石相的混晶.     

铜掺杂对Fe/β催化剂NH_3-SCR催化性能的影响

制备了一系列Cu掺杂量不同的Fe/β(40)催化剂,并采用ICP-AES、XRD、H2-TPR、UV-vis和XPS等表征技术分析了催化剂的物化性质.结果表明,适量的铜掺杂能大大提高Fe/β(40)催化剂的低温活性,拓宽其活性温度窗口,但过量的Cu掺杂会降低催化剂的N2选择性.Cu掺杂质量比为1.27%Cu-2%Fe/β(40)的催化剂具有最佳的SCR性能,这与催化剂中存在较多离子交换位的Fe~(3+)和Cu~(2+)物种有关,而存在较多的CuO物种会促进氨高温氧化,使催化剂的N2选择性降低且高温窗口变窄.高温水热条件下Cu的存在可能使Cu、Fe物种更容易发生迁移和团聚,导致Cu-Fe/β(40)催化剂的水热稳定性明显变差.     

稀土元素对ZL101合金中的α相形貌影响

从热力学和动力学的条件上,研究了稀土元素加入到ZL101铝合金后,稀土元素对初生相α相生长情况的影响.研究表明:由于稀土元素的存在,改变了α相生长过程中α相-与液相间的界面条件,促进α相的球化生长,这种促进效果存在一个稀土最佳的加入量,本试验结果,最佳的加入量为0.5%,并稀土元素的加入都会细化α相晶粒.     

纳米吸波材料的研究现状与展望

综合评述了纳米吸波材料的特性及吸波原理，详细介绍了纳米金属与合金吸波材料、纳米陶瓷吸波材料、纳米氧化物吸波材料、纳米复合吸波材料及过渡金属硫化物纳米吸波材料的研究现状及发展情况，并指出纳米复合吸波材料是21世纪吸波材料的发展趋势。     

新型纳米锰氧化物的制备及其染料吸附性能

选用Mn(CH3COO)2.4H2O为前体,以十八烯为溶剂,在表面活性剂油酸和油胺存在时,在高温条件下通过"一锅法"制得类四角星形状MnO纳米粒子,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段对样品的尺寸、形貌及结构进行了表征.结果显示,通过调节表面活性剂的浓度可制得50~100 nm的纳米粒子,并且尺寸可控、粒径均一.该MnO纳米粒子经部分氧化后不仅保持类四角星的形状,且它对亚甲基蓝的吸附性能远优于商用的MnO2.     

低温下替代无序合金电阻率的统计计算

由于合金是由排列无序的两种离子所组成,每个离子的移动互相不关联,并且只具有两个稳平衡点:最稳平衡点和亚稳平衡点.本文只考虑邻近离子的相互作用,采用双能级隧道模型理论,利用通常统计方法得到了合金电阻率对离子位置的平均和对温度的热力学平均的公式.运用一定的近似处理,计算了在低温(KT1)下替代无序合金的电阻率,得到合金电阻率可表示为ρ=A+BT,即温度的一次方函数,与已有的实验结果一致.     

腐蚀气体与铁基化合物反应的热力学分析

为了理解复杂气氛条件下锅炉内金属以及其氧化物的腐蚀现象,基于热力学分析的方法,根据吉布斯自由能最小的原理计算了在复杂气氛(CO、H_2S、HCl)条件下不同温度系统内化合物的物料组成以及发生的主要反应的吉布斯自由能随温度的变化,得到了CO、H_2S和HCl与铁基化合物反应的热力学分析结果.结果表明:在温度大于580℃时,Fe_3O_4开始被CO还原成结构疏松的FeO;温度在700℃左右时,H_2S腐蚀和S腐蚀会协同进行,对锅炉受热面造成严重破坏;HCl腐蚀主要发生在低温阶段(300℃左右),锅炉正常运行期间受热面壁附近区域一般不会产生此类型的高温腐蚀.     

层状二嵌段共聚物与纳米棒共混体系的自组装

采用耗散粒子动力学(DPD)方法研究了层状二嵌段共聚物与纳米棒共混体系的自组装行为.系统地考虑了棒的粒子数比、长度及棒与高分子间的相互作用等因素对混合体系自组装的影响.一系列的构型及相转变都是在共聚物的相分离与纳米棒的聚集相行为共同作用下的结果.当把纳米棒掺入到高分子体系时,从熵和焓的角度可以更本质地理解共混体系的自组装,尤其是棒的相行为.从焓方面,纳米棒与各高分子链段间相互作用决定了棒的分布;从熵方面,棒的各向异性、相区域的空间约束及高分子链的构象熵共同决定了棒的取向.     

PdAu/Al_2O_3合金纳米催化剂的合成、表征及其在4-氯硝基苯加氢中的应用

采用乙二醇连续还原法合成了不同摩尔比的PdAu合金纳米颗粒.利用XRD、TEM、DRIFT-IR和紫外可见光光谱表征技术对其进行了表征.结果表明,纳米Pd种子与氯金酸钠发生置换反应,表面元素重新排布,Pd、Au纳米颗粒以PdAu合金形式存在,且合金粒径大小可控.将不同摩尔比的PdAu合金纳米颗粒采用共沉淀法负载到Al_2O_3载体上,制得PdAu/Al_2O_3催化剂,并将其应用于4-氯硝基苯的加氢反应中.与Au/Al_2O_3、Pd/Al_2O_3催化剂(4-氯硝基苯转化率为0和37.4%)相比,PdAu/Al_2O_3催化剂大大提高了4-氯硝基苯加氢活性,其中PdAu-1/0.5/Al_2O_3催化剂具有最高的催化活性,4-氯硝基苯转化率为69.4%,这可能归因于PdAu合金纳米颗粒间的协同效应和PdAu与Al_2O_3载体间的强相互作用.     

热挤压铸造新型镁合金微观组织及细胞生物活性分析

采用热挤压铸造工艺制造新型镁合金, Mg-Nd-Zn-Zr-Mn (平衡-3-0.2-0.4-0.2%)基, 研究了新型镁合金表面特征、力学性能及细胞生物活性. 选择NZ30K添加Mn元素制成新镁合金, 挤压前通过均匀化热处理, 减少挤压过程中铸态合金中的粗大析出相以及树枝晶形成的带状组织. 光谱测试分析合金成分; 显微观察合金铸态、横纵截面; 扫描电镜扫描; X射线衍射分析. 将合金制成金属棒、螺钉、接骨板等形状, 测试力学性能. 进行体外细胞培养, 利用DMEM完全培养基制作镁合金浸提液, 滤膜过滤后4℃保存; 大鼠骨髓间充质干细胞提取培养, 待细胞生长至70%~80%传代于24孔板种板, 添加浸提液培养12、24、36h, 利用线粒体膜电位检测试剂盒检测细胞凋亡活性. 以纯镁作为对照组, 进行力学性能测试及细胞活性凋亡测试. 热挤压后合金的组织由细小的再结晶晶粒与变形晶粒组成, 与铸态合金相比, 其组织明显细化. 经挤压加工后, Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr-0.2Mn合金横截面为细小的等轴晶组织, 组织均匀性好; 纵截面出现了晶粒尺寸相对较大的长条状组织, 组织均匀性稍差. 扫描电镜图显示Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr-0.2Mn合金中第二相颗粒沿挤压方向被碾碎成更细小的颗粒, 只有非常少量的弥散分布的颗粒状析出相, 而在该合金中有较多被碾碎的第二相, 发生了明显的动态再结晶, 挤压后获得的组织不均匀, 大晶粒被发生再结晶的小晶粒包围. 从X射线衍射图中可以看出该合金铸态组织主要由α-Mg、Mn、Mg12Nd和Y相等这几相组成. 力学性能测试表明, 新型镁合金综合力学性能明显优于纯镁金属. 短期细胞培养中, 新型镁合金无明显细胞毒性, 对细胞生长有积极促进作用. 新型镁合金热挤压后的横截面为细小等轴晶组织, 组织明显细化且均匀性好, 力学性能有极大提升; 在短期细胞培养过程中新型镁合金与纯镁都表现出无细胞毒性, 新型镁合金对细胞活性的提升优于纯镁组.     

四氯化碳溶剂中溶胶法快速制备纳米TiO2光催化剂的结构表征

用钛酸四丁酯(Ti(OBu)4)在CCl4溶液中水解形成溶胶的方法，制备了纳米TiO2粉体。研究发现(Ti(OBu)4)水解脱醇时，醇不但在脱除过程中发生碳化，而且发生异构化；热处理时在711K后恒重，纳米TiO2粒子表面极易-OH化，表面-OH很难脱除。随着温度的升高，TiO2结构中的[TiO6]八面体的联接方式由角顶相连变为共棱相连，晶面间距越来越小，873K时与锐钛矿相的TiO2晶面间距与文献值相吻合，锐钛矿相TiO2结晶度最高。继续升温至873K时，发现TiO2锐钛矿相和金红石相共存。制备纳米TiO2的粒子晶粒度为8—14nm，基本不团聚，粒度均匀；而且在873—973K高温下焙烧没有明显的烧结长大，取得满意效果。