ICF靶所用掺杂聚合物及泡沫的研制

针对ICF靶所用掺杂聚合物及其泡沫的研制，制备出铜掺杂聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)泡沫和掺溴聚合物材料。在掺杂聚合物泡沫过程中采用了超声波振荡的方式，提高了纳米铜粉在PMP泡沫骨架中的分布均匀性。掺杂纳米铜粉CH泡沫已用于今年“神光”Ⅱ试验中，并取得了较好的物理实验结果。利用溴(Br2)和PMP在光照条件下发生的自由基取代反应，制备了部分溴代聚4-甲基-1-戊烯样品。通过控制加入溴的量来控制最终产物中溴的掺杂量。利用红外光谱与元素分析确证样品中溴原子的存在。样品在150℃以前比较稳定，但在150℃以后就会失去溴化氢(HBr)。这对制造靶材料要求的泡沫材料提出了较高的要求。本课题还进行了低密度泡沫铜制备技术和无氰化学镀铁工艺研究。制备得到体积密度约3％的泡沫铜以及化学镀铁样品。     

铁掺杂PMP泡沫制备工艺研究

 以聚-4-甲基-1-戊烯为泡沫骨架，二茂铁为掺杂材料，通过热诱导倒相技术制备出铁掺杂聚合物泡沫。掺杂泡沫的实际密度均高于理论密度，且沿轴向从上至下逐渐增大。在理论密度不变的情况下，掺杂泡沫实际密度随掺杂元素原子百分含量的升高而呈降低趋势。与PMP泡沫相比，掺杂泡沫的孔洞直径分布变宽且网络骨架尺寸有变大的趋势。     

溴掺杂低密度PMP泡沫的制备技术研究

 详细论述了掺溴聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)低密度泡沫的制备方法与性质测量。以PMP为泡沫骨架材料，均四甲苯/萘为溶剂，六溴苯为掺杂单体，利用热诱导倒相法制备出密度20～60 mg/cm³的掺溴低密度泡沫。在理论密度为50 mg/cm³时掺杂溴原子最大质量分数可达58.91%。利用扫描电镜观测泡沫结构表明：聚合物泡沫均是一种“叶片”状开放的结构，“叶片”的大小依赖于聚合物掺杂量的多少。随着掺杂量的增大，可供形核-长大的晶核也逐渐增多，最终得到的聚合物“叶片”较小。整个体系中密度分布是较为均匀的，掺杂单体在整个聚合物体系中基本不存在沉降的趋势。整个泡沫体系在低温区未出现较大的失重，溶剂的脱出较为完全线。     

发光材料中间体2-溴芴酮的合成与表征

以芴酮为原料,通过溴代反应制备得到2-溴芴酮,并对反应条件进行了优化选择。实验结果表明较佳反应条件为：水作为溶剂,芴酮与溴的摩尔比为1∶1.2,85℃下反应3h,所得2-溴芴酮的产率为93.28%,纯度质量分数高于98.0%。产物结构通过了红外、核磁波谱的表征。     

发光材料中问体2-溴芴酮的合成与表征

以芴酮为原料,通过溴代反应制备得到2-溴芴酮,并对反应条件进行了优化选择.实验结果表明较佳反应条件为;水作为溶剂,芴酮与溴的摩尔比为1:1.2,85℃下反应3h,所得2-溴芴酮的产率为93.28%,纯度质量分数高于98.0%.产物结构通过了红外、核磁波谱的表征.     

采用高分辨电镜分析Cu掺杂聚-4-甲基-1-戊烯泡沫材料采用高分辨电镜分析Cu掺杂聚-4-甲基-1-戊烯泡沫材料

利用物理掺杂的方法,制备了铜掺杂聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)低密度泡沫材料,采用高分辨扫描电子显微镜和透射电子显微镜,分析了泡沫材料的微观结构、成分及微区成分分布。结果表明:与PMP泡沫相比,铜掺杂PMP泡沫的孔洞直径和网络骨架尺寸变大;铜颗粒镶嵌在PMP泡沫的有机骨架上且有团聚现象;泡沫材料中除碳、铜外,还残留有杂质元素氧;铜颗粒被PMP泡沫包裹,与碳网络骨架之间接触紧密。     

溴掺杂CH聚合物靶材料的研制北大核心CSCD

利用对溴苯乙烯与苯乙烯的自由基共聚反应成功制备了溴掺杂CH聚合物靶材料,溴原子的原子分数通过对溴苯乙烯和苯乙烯的投料比调节,已经合成了溴代原子分数0．6％～4．2％的掺溴靶材料。通过热重和凝胶渗透色谱仪测试了薄膜的热分解温度和聚合物的分子量,聚合物的热分解温度达到385℃,重均分子量达到41．5万,由其通过浇铸法制备的调制薄膜具有很好的韧性。     

4-二甲基对巯基苯胺吸附于银簇上的光诱导催化偶联反应机理研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法对4-二甲基对巯基苯胺吸附在Ag簇上催化偶联生成4,4’-二巯基偶氮苯(4,4’-DMAB)的反应机理进行理论研究。对比研究了暗反应条件下和光照条件下4-二甲基对巯基苯胺吸附在Ag簇上发生催化偶联生成4,4’-二巯基偶氮苯(4,4’-DMAB)的反应机理。为了了解4-二甲基对巯基苯胺中的巯基端S原子吸附在银簇上对反应的影响,比较研究了4-二甲基对巯基苯胺中的N和S原子同时吸附和仅N原子吸附在银簇上两种条件下的化学反应机理。用自然键轨道（NBO）理论和分子中的原子理论(AIM)分析了分子轨道间相互作用和成键特征。研究结果发现：该反应的关键在于氨基端两个甲基的脱去;在暗反应和光照条件下,两端吸附时第二个甲基脱去所需活化能均很高,分别为57.95 、63.88 kcal/mol,表明光照在反应中没起到催化作用。暗反应条件下巯基端吸附起到助催化作用,反应为两端协同催化过程。光照条件下银簇两端协同催化过程表现得不明显。     

金掺杂PMP泡沫的制备与表征

以聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)为泡沫骨架材料,金颗粒为掺杂材料,均四甲苯与萘为混合溶剂体系,通过热诱导倒相技术制备出金掺杂低密度聚合物泡沫。实验结果表明:在金含量不变的情况下,掺杂泡沫的实际密度与理论密度呈线性关系;在理论密度不变的情况下,掺杂泡沫的实际密度随掺杂质量分数的增加趋近于理论值;金实际掺杂质量分数低于理论掺杂质量分数;掺杂泡沫与纯PMP泡沫具有类似的孔洞结构,随掺杂质量分数的增加泡沫的孔洞直径分布变宽且网络骨架尺寸有变大的趋势。     

4-二甲基对巯基苯胺吸附于银簇上的光诱导催化偶联反应机理研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法对4-二甲基对巯基苯胺吸附在Ag簇上催化偶联生成4,4’-二巯基偶氮苯(4,4’-DMAB)的反应机理进行理论研究.对比研究了暗反应条件下和光照条件下4-二甲基对巯基苯胺吸附在Ag簇上发生催化偶联生成4,4’-二巯基偶氮苯(4,4’-DMAB)的反应机理.为了了解4-二甲基对巯基苯胺中的巯基端S原子吸附在银簇上对反应的影响,比较研究了4-二甲基对巯基苯胺中的N和S原子同时吸附和仅N原子吸附在银簇上两种条件下的化学反应机理.用自然键轨道(NBO)理论和分子中的原子理论(AIM)分析了分子轨道间相互作用和成键特征.研究结果发现:该反应的关键在于氨基端两个甲基的脱去,在暗反应和光照条件下,两端吸附时第二个甲基脱去所需活化能均很高,分别为57.95、63.88 kcal/mol,表明光照在反应中没起到催化作用.暗反应条件下巯基端吸附起到助催化作用,反应为两端协同催化过程.光照条件下银簇两端协同催化过程表现得不明显.     

PMP/Cu泡沫材料中Cu颗粒的三维分布

为观测和分析铜掺杂聚-4-甲基-1-戊烯(PMP/Cu)低密度泡沫材料中铜颗粒的三维空间分布,采用高分辨X射线断层扫描技术,扫描PMP/Cu泡沫材料样品,对铜颗粒在聚合物泡沫中的分布进行了成像分析。经过图像处理和三维重构,获得铜颗粒在PMP聚合物泡沫中的三维立体分布图。结果分析显示:铜纳米粒子在PMP泡沫中存在团聚现象;不同尺寸的团聚物形态呈现出明显的多样化特征,小颗粒团聚物趋于球形,大颗粒团聚物趋于不规则的短木棒状,与在电子显微镜下直接观测到的结果一致。研究表明,该技术可以在不破坏样品的前提下,实现对有机聚合物泡沫材料中掺杂金属颗粒空间分布情况的直接观测。     

μm量级钨掺杂PMP泡沫制备

以聚-4-甲基-1-戊烯（PMP）为泡沫骨架,m量级钨为掺杂材料,超高分子量聚乙烯（UHWPE）为溶液粘度控制剂,通过热诱导倒相技术实现了低密度钨掺杂聚合物泡沫的制备。实验结果表明:当UHWPE质量分数为25%时,能够实现粒径10 m的钨在泡沫体内的均匀掺杂;泡沫密度为20 mg/cm3时,钨掺杂质量分数最高可达60%。     

Grafting densely-packed poly(n-butyl methacrylate) chains from an iron substrate by aryl diazonium surface-initiated ATRP: XPS monitoring

Poly(n-butyl methacrylate), PBMA, chains were grafted by atom transfer radical polymerization (ATRP) from the surface of iron plates using electrochemically attached initiators based on diazonium salts providing an iron/polyphenylene/PBMA structure. This surface-initiated ATRP procedure was controlled by the addition of a small proportion of Cu⁺⁺ deactivator, but in the absence of any sacrificial initiator. Combined XPS, IR and AFM experiments provide a powerful means for the characterization of the obtained complex iron/polyphenylene/PBMA layered structure. It is possible to measure the thickness of the brominated aryl structure covalently attached to iron. Concerning the PBMA brushes, their presence on the surface was confirmed by IRRAS. The brominated chain end could be traced by XPS testifying for the ATRP character of the polymerization and the thickness of the polymer brushes was determined. The controlled living ATRP character of the polymerization is confirmed through a linear correlation between the thickness of the layer and the degree of polymerization. Measurement of the grafting density of PBMA chains indicates that they are compactly packed and that, approximately, one brominated aryl chain out of two efficiently initiates ATRP.     

First-principle study on magnetic properties of Mn/Fe codoped ZnS

We studied the magnetic properties of Mn/Fe codoped ZnS comparatively with and without defects using first-principle calculation. The calculated results indicate that the Mn/Fe codoped ZnS system tends to stabilize in a ferrimagnetic (FiM) configuration. To obtain a ferromagnetic (FM) configuration, we consider the doped system with defects, such as S or Zn vacancy. The calculated results indicate that the doped system with Zn vacancy favors FiM states. Although the FM states of the doped system with S vacancy are more stable than the FiM states in negative charge states, the FM states are not stable enough to exist. Finally, we replaced an S atom by a C atom in the doped system. The C atom prefers to substitute the S atom connecting Mn and Fe atoms. The formation energy of this defect is −0.40 eV, showing that Mn/Fe/C codoped ZnS can be fabricated easily by experiments. Furthermore, the FM state was lower in energy than the FiM state by 114 meV. Such a large energy difference between the FM and FiM states implies that room temperature ferromagnetism could be expected in such a system.     

氟磷共掺杂二氧化硅光纤预制棒的表面晶化

对F、P共掺杂光纤预制棒退火后的表面晶化行为进行了研究.由改进的化学汽相沉淀法制备的氟和磷共掺杂二氧化硅光纤预制棒玻璃样品在6 h的1 150 ℃控温加热处理后,其表面发生晶化.用X-射线衍射仪观测其晶相,主要为α-方石英,可使玻璃具有二阶光学非线性;用光学显微镜观察了其表面形貌并对结晶微粒的大小进行测量,知晶粒大小在十几到几十μm之间,会造成散射损耗的增加.实验结果,还显示氟对结晶过程有很大的影响.     

Effect of sulphur doping on manganese clusters: an ab initio study

We report a structural, electronic and magnetic analysis of minimal Mn_nS clusters, n = 1–13, from ab initio calculations. Total geometry optimizations were performed by considering compact manganese clusters, doped with a single sulphur atom. The doping was added to the cluster by considering substitution, interstitial and adsorbed positions. To further investigate the influence of the sulphur doping on the magnetic properties of manganese clusters, we performed non collinear magnetic calculations within the local spin density approximation (LSDA) for the exchange-correlation. We find that the electronic properties can be better controlled when the cluster is doped with a sulphur atom, and less size dependent. There are no differences in the magnetic properties of doped and non-doped clusters, except for n=7 and 8, in which the total magnetic moment per atom are smaller in doped clusters.