纳米粘土增强环氧树脂复合材料抗原子氧性能的研究

本文采用激光爆破法高能原子氧束源研究了纳米粘土增强环氧树脂复合材料的抗原子氧性能. 研究了四种样品：纯环氧树脂,纳米粘土含量为1 wt%,2 wt%和4 wt%的纳米粘土增强环氧树脂复合材料,结果表明腐蚀深度随着纳米粘土含量的增加而降低,当掺杂纳米粘土含量为4 wt%时,腐蚀深度为纯环氧树脂腐蚀深度的28%∽37%;X射线光电子能谱(XPS)分析表明原子氧轰击后,材料表面C-C/C-H键比例减少,C-O键、酮类比例增加,表面氧化程度增加,掺杂纳米粘土的材料表面生成了新的碳酸盐,掺杂4 wt%纳米粘土的复合材料表面氧化程度增加最小;扫描电子显微镜(SEM)结果显示含有纳米粘土的复合材料表面被原子氧轰击后在纳米粘土团簇处形成了“块状”物质,掺杂4 wt%纳米粘土的复合材料,“块状”物质尺寸和分布密度最大;综合腐蚀深度,XPS,以及SEM结果表明,虽然所有表面都一定程度地被原子氧腐蚀和氧化,但掺杂纳米粘土的复合材料表面由于生成了“块状”物质,阻挡了原子氧进一步腐蚀其下的材料,提高了抗原子氧性能.     

纳米SiO_2/环氧树脂复合材料介电性与纳米粒子分散性关系

利用硅烷偶联剂改性纳米SiO_2,制得改性纳米SiO_2分散液和改性纳米SiO_2颗粒.分别利用"机械法"和"气泡法"制备纳米SiO_2含量为2 wt%,3 wt%,4 wt%,5 wt%和6 wt%的未改性纳米SiO_2复合环氧树脂和改性纳米SiO_2复合环氧树脂,测试了复合环氧树脂的击穿特性和耐电晕特性.测试结果表明,复合环氧树脂的击穿场强和耐电晕性随纳米SiO_2含量的增加而增加,击穿场强在5 wt%纳米SiO_2含量时达到最大值,"气泡法"制备的改性纳米SiO_2复合环氧树脂的击穿场强和耐电晕性优于所制备的其他复合环氧树脂.以5 wt%纳米SiO_2含量复合环氧树脂为例,通过森下氏分散指数(Morisita’s index)方法对复合环氧树脂中纳米SiO_2的分散性进行定量表征,得出"气泡法"制得的纳米SiO_2/环氧树脂复合材料的分散性优于"机械法"制备的复合材料.研究发现纳米SiO_2在环氧树脂基体中分散性越好,复合材料的击穿特性和耐电晕性越好.     

细菌纤维素模板法制备p-Co_3O_4/n-ZnO复合材料及气敏特性研究（英文）

本文利用细菌纤维素为模板制备了p型Co_3O_4修饰的n型ZnO纳米复合材料,通过XRD、SEM、HRTEM、EDS和XPS等手段对纳米复合材料的组成、形貌与元素分布进行了相应的表征.相对于纯ZnO来说,p-Co_3O_4/n-ZnO复合材料对有机挥发性气体响应的灵敏度有明显提升,例如复合材料对100 ppm丙酮的灵敏度为63.7(最佳温度为180℃),是纯ZnO(最佳温度为240℃,灵敏度为2.3)的26倍.从材料表面氧空位(缺陷控制)、Co_3O_4的催化活性以及p-n异质结三个方面解释了复合材料对VOCs的高响应特性.同时细菌纤维素可以作为模板设计功能化的异质结复合物用于VOCs的测试或者其他应用.     

显微红外光谱法研究聚丙烯纳米复合材料的光氧化降解

采用显微红外(AIM)光谱法,结合偏光显微镜(POM)和扫描电子显微镜(SEM),对聚丙烯/碳酸钙(PP/CaCO₃)和聚丙烯/二氧化硅(PP/SiO₂)纳米复合材料中光氧化降解沿深度的分布进行了研究。结果表明,无论是纯聚丙烯还是聚丙烯纳米复合材料,试样的光氧化降解都是氧扩散控制过程,由表面逐渐向内部发展。纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的加入都显著地促进了PP基体的光氧化降解,二氧化硅的影响更为严重。纳米填料的含量越高,复合材料的氧化程度也越高,但氧化层的厚度却基本不变,都在200 μm左右,当样品表面严重老化至表面脱落后,氧化继续向内部进行。氧化层的厚度主要是由试样成型过程中形成的表面过渡区的厚度决定的。     

空间材料抗原子氧有机涂层防护作用的光谱分析

用Fourier变换红外光谱(FTIR)、光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)对在模拟原子氧(AO)环境中,空间材料及在其表面涂覆的有机防护涂层的表面所发生的侵蚀与防护作用进行了研究。结果表明：采用环氧树脂、聚胺脂、醇酸树脂作为防护涂层,经AO辐照后,它们的表面形貌均发生了较大变化,腐蚀严重;而用有机硅涂层的表面形貌变化却甚小,具有较明显的防护效果。光谱分析表明,这种防护作用缘于有机硅涂层表面经AO辐照后生成了致密的氧化硅膜层,对抑制AO的进一步侵蚀起到了抑制作用。     

聚酰亚胺/钽铌酸钾纳米颗粒复合材料结构与机械性能分子动力学模拟

利用多尺度建模方法构建了聚酰亚胺/钽铌酸钾纳米颗粒复合物模型, 通过分子动力学模拟研究了不同尺寸钽铌酸钾纳米颗粒(5.5, 8.0, 9.4, 10.5, 11.5 Å)对复合材料的结构、弹性模量和相互作用能的影响规律, 并通过计算纳米颗粒表面原子键能和单位表面积原子数目探究了复合物机械性能提高的内部机理. 聚酰亚胺和聚酰亚胺/钽铌酸钾复合材料的杨氏模量分别为2.91和3.17 GPa, 泊松比分别为0.37和0.35, 钽铌酸钾纳米颗粒的引入可以显著改善聚酰亚胺的机械性能. 纳米颗粒表面原子的键能为8.62-54.37 kJ·mol^-1, 表明颗粒与基体主要通过范德华力作用结合且有氢键存在. 计算结果表明, 相同掺杂比例下, 纳米颗粒尺寸越小, 纳米颗粒表面原子数目越大, 颗粒与基体作用更强, 杨氏模量的提高幅度越大, 尺寸效应越显著. 因此, 掺杂小尺寸纳米颗粒是提高聚酰亚胺机械性能的有效途径.     

Ag NPS/g-C3N4纳米复合材料制备及其SERS纳米传感器

通过化学氧化块状石墨型氮化碳(g-C3N4),获得在水中分散性好的片状g-C3N4.XRD,FTIR和XPS表明,所得片状g-C3N4含有氧官能团.这不仅可以作为锚定点负载纳米银粒子(Ag NPs),而且可以获得Ag NPs均匀分散的Ag NPS/g-C3N4纳米复合物.制备的复合材料中银纳米颗粒的重量百分比也会随着硝酸银与片状g-C3N4的质量变化而发生变化.基于g-C3N4对Co2+的明显的拉曼强度响应,Ag NPS/g-C3N4纳米复合物作为表面增强拉曼散射(SERS)传感器检测Co2+.通过拉曼强度的对照,发现随着Co2+浓度的增加,拉曼信号增加;而含有73％银纳米颗粒的Ag NPS/g-C3N4纳米复合物有高的灵敏性,检测极限浓度达到10-9 mol·L-1;复合材料同时显示出高的选择性,对其他如Cd2+,Cu2+和Zn2+的金属离子没有明显的拉曼增强信号.分析了复合材料对Co2+的增强机制.由于Co2+与g-C3N4中的=N-/-NH-基团的耦合,引发复合材料中Ag NPs聚集,从而产生局部电磁场,进而产生表面增强效应.可以预知,Ag NPS/g-C3N4纳米复合物将作为一种用于制造SERS传感器的新的理想材料.     

细菌纤维素模板法制备p-Co3O4/n-ZnO复合材料及气敏特性研究

本文利用细菌纤维素为模板制备了p型Co₃O₄修饰的n型ZnO纳米复合材料，通过XRD、SEM、HRTEM、EDS和XPS等手段对纳米复合材料的组成、形貌与元素分布进行了相应的表征. 相对于纯ZnO来说，p-Co₃O₄/n-ZnO复合材料对有机挥发性气体响应的灵敏度有明显提升，例如复合材料对100 ppm丙酮的灵敏度为63.7(最佳温度为180 °C)，是纯ZnO(最佳温度为240 °C，灵敏度为2.3)的26倍. 从材料表面氧空位(缺陷控制)、Co₃O₄的催化活性以及p-n异质结三个方面解释了复合材料对VOCs的高响应特性. 同时细菌纤维素可以作为模板设计功能化的异质结复合物用于VOCs的测试或者其他应用.     

铁氮共掺杂纳米TiO_2复合膜的制备、光谱分析及光催化活性研究

用溶胶-凝胶法制备铁、氮共掺杂纳米TiO2凝胶,浸渍-提拉法将其镀膜于载玻片表面,经干燥、煅烧,制得Fe-TiO2-xNr复合膜;用XRD,SEM,XPS及UV-Vis对镀膜样品进行了表征.XRD分析表明,Fe-TiO2-xNr膜为锐钛矿结构,少数氮原子替代了TiO2晶格中的氧;SEM照片说明,构成膜的粒子分散均匀,形貌一致,粒径约19 nm:UV-Vis漫反射光谱显示,Fe3+掺杂可使复合膜对可见光的响应红移至740nm处;XPS图谱证明,铁、氮的掺入降低了Ti(2p3/2)电子结合能,从而拓宽了TiO2在可见光区的吸收范围.以光催化降解苏丹红I为模型反应,比较了不同掺杂样品的光催化活性,结果表明,当掺杂的Fe3+相对于Ti4-1的原子比达到0.4%时,复合膜表现出最佳催化性能,4 h后对苏丹红I的降解率达到97%.方法制备的氮和适量铁共掺杂Fe-TiO2-xNr复合膜能协同提高TiO2对可见光的响应能力及光催化活性,在污水处理领域具有潜在的应用价值.     

N掺杂TiO_2纳米管阵列的制备与性质研究

本文采用阳极氧化法制备了孔径为60-80nm,孔壁厚约为20-30nm的高有序度TiO2纳米管。将制备的TiO2纳米管经表面酸化后在浓氨水中浸泡,并于氮气气氛中进行退火处理,以实现TiO2纳米管的N掺杂。利用SEM、XRD、Raman和XPS对样品的形貌与结构进行了研究。结果显示,掺N后不会破坏阳极氧化形成的高有序纳度米管阵列,而且N的引入促进了TiO2纳米管在低温下由锐钛矿相向金红石相的转变。N掺杂样品的XPS中出现了结合能位于399.7 eV的峰,该峰来源于TiO2的间隙氮杂质,显示此方法在TiO2纳米管中实现了有效的N的掺杂。     

用紫外光电子能谱研究a-Si_(1-x)C_x:H的价带特性

用UPS技术获得了GD a-Si_(1-x)C_x:H合金薄膜的价带谱,分析了掺杂和表面氧化对价带谱的影响,并结合XPS,AES等电子能谱测试手段,对这种材料的价电子分布和键合特性作了初步的研究。     

ZnSe及其Mn掺杂复合材料光吸收催化性能和高压结构性能研究

ZnSe半导体材料是制备光电器件和光催化反应催化剂的重要原材料。其单体材料具有强光下易变质、电子-空穴复合等现象。通过元素掺杂制备ZnSe复合材料,并与单体材料对比研究了元素掺杂所提升的ZnSe的光学及结构性能。首先采用水热法实验室制备纯ZnSe和Mn∶Zn加入比分别为5%、 10%、 15%和20%的ZnSe复合材料,对比材料形貌、结构,光吸收和催化性能,结果显示掺杂比为10%的样品结晶度最高,杂质成型量最少,催化性能最佳。采用Mao-Bell型金刚石压腔结合原位拉曼光谱探究纯ZnSe和掺杂比为10%的样品的高压结构相变行为,以探究元素掺杂对样品结构性能的影响。研究结果：(1)扫描电子显微镜(SEM)图显示,加入Mn元素后制得的ZnSe样品形貌为球状,与纯样大致相同,球状颗粒表面有小颗粒负载,且随着Mn加入量的增加,表面负载的物质增多;(2)X射线衍射(XRD)图谱表明,ZnSe样品结构为立方闪锌矿结构,随着Mn加入量的增加,样品MnSe特征峰增强,杂质MnO₂成型越完全。掺杂比为10%的样品ZnSe结晶度高,杂质成型量少;(3)固体紫外漫反射(UV-Vis)结...     

氧化铟/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料的微结构及其热电性能研究

通过化学氧化合成的方法将纳米In_2O_3复合到聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)中得到In_2O_3/PEDOT复合材料.利用X射线衍射、红外光谱、电子显微镜及正电子湮没等方法对复合材料的微观结构进行了系统研究,同时对材料的热学和电学性能进行了表征.结果表明,当In_2O_3的含量在22 wt%以下时,In_2O_3能很好地分散到PEDOT基体中.热电性能测试则显示In_2O_3/PEDOT复合材料的导电率随In_2O_3含量增加明显增大.纯PEDOT的电导率仅为7.5 S/m,而含12.3 wt%In_2O_3的复合材料的电导率达到25.75 S/m.该复合材料相应的功率因子(68.8×10~(-4)μW/m·K~2)相对于纯的PEDOT(14.5×10~(-4)μW/m·K~2)提高了近4倍.另外,复合材料的热导率相对于纯PEDOT也有所降低.最终复合材料的热电优值由0.015×10~(-4)提高到了0.073×10~(-4).结果表明,In_2O_3/PEDOT复合材料的热电性能相对于纯PEDOT的热电性能得到了比较明显的提高.     

过渡金属Cu、Cr掺杂TiO2表面氧化性气体NO2光学气敏传感特性

采用密度泛函理论（DFT）体系广义梯度近似（GGA）第一性原理平面波超软赝势方法,分析锐钛矿型TiO₂（101）表面吸附NO₂分子光学气敏传感的微观机理.结果表明：Cu和Cr原子易于掺入TiO₂（101）表面,掺杂表面能稳定地吸附NO₂分子且吸附后光学性质发生显著变化.表面吸附NO₂分子后,Cu掺杂TiO₂（101）表面对分子的吸附能最大,吸附后结构更稳定,分子与表面的距离最短.通过分析差分电荷密度和电荷布居数发现,NO₂分子与基底表面间发生电荷转移,转移电子数目：Cu掺杂表面 > Cr掺杂表面 > 无掺杂表面.对比吸收光谱和反射光谱发现,在Cu掺杂表面吸附分子后,光学性质变化最明显,说明表面与吸附分子间氧化还原能力是决定光学气敏传感性能的核心因素.在过渡金属中,Cu与Cr都有4s价电子结构,其4s电子降低了材料表面氧空位的氧化性,增加了其还原性.对于氧化性气体,可以提升表面与分子的氧化还原作用,而Cu的4s电子更加活泼,从而光学气敏传感特性更加明显.因此,Cu掺杂的TiO₂对氧化性气体是一种较好的光学气敏传感材料.     

毛竹材表面光化降解的FTIR和XPS分析

竹材光变色和光化降解过程比较复杂。该文以我国资源丰富的毛竹为研究对象,利用氙光衰减仪对竹材进行表面劣化处理,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱分析(XPS)对竹材表面化学组成和结构的变化进行表征。XPS测试结果表明,竹材表面光劣化处理后其O元素含量及氧碳比(O/C)明显增加;从C原子结合形式来看,C1(C—C)含量减少,C2(C—O)含量增加,C3(CO)和C4(OCO)含量增加明显,C的氧化态显著升高。FTIR分析表明,光劣化处理使得与木质素有关的吸收峰(如1 604,1 512及1 462 cm-1)强度明显降低,木质素发生降解,同时1 735 cm-1处非共轭羰基吸收峰强度明显增强,表明有新的羰基类物质生成,竹材表面发生光氧化反应。竹材表面的多糖物质(纤维素和半纤维素)受光劣化影响较小,其表面多糖相对含量在劣化处理后明显提高。     

用紫外光电子能谱研究a-Si1-xCx:H的价带特性

用UPS技术获得了GDa-Si_1-xC_x:H合金薄膜的价带谱,分析了掺杂和表面氧化对价带谱的影响,并结合XPS,AES等电子能谱测试手段,对这种材料的价电子分布和键合特性作了初步的研究。 关键词：     

碳化钛/环氧树脂复合材料的制备与性能研究

以环氧树脂(Epoxy)为基材、碳化钛(Ti_3C_2T_x)为填料,通过溶液共混的方法制备复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)表征材料的微观结构,采用同步热分析仪、激光导热仪测量复合材料的热学性能,采用阻抗分析仪测量复合材料的电学性能。结果表明,Ti_3C_2T_x填料质量分数为30%时,Ti_3C_2T_x/Epoxy复合材料的热导率达到0.414 W/(m·K),相较纯环氧树脂提高了 2.27倍。随着Ti_3C_2T_x含量的增加,复合材料的介电常数和介电损耗也有所增加。     

基底表面纳米织构对非晶四面体碳膜结构和摩擦特性的影响研究

本文利用离子束表面改性技术对基底表面进行不同时间的轰击, 形成不同规则的纳米织构, 对不同织构的变化规律进行了研究, 同时, 利用磁过滤真空阴极电弧技术, 在具有不同纳米织构的各基底上沉积相同时间的四面体非晶碳薄膜. 采用原子力显微镜对各基底的织构进行形貌分析, 结果表明, 高能粒子束的轰击对基底表面形貌有较大的影响, 根据离子束轰击时间的不同, 可以在基底表面形成各种不同规则的纳米织构, 轰击15 min后发现基底表面形成点阵纳米织构, 之后随着时间的增加, 基本维持点阵结构. 通过X射线光电子能谱仪和摩擦磨损试验仪对沉积在具有不同织构的基底上的ta-C薄膜进行测试, 研究表明, 基底表面纳米织构的非晶层结构引起薄膜内部sp³键的含量降低, 释放了薄膜的内应力, 同时发现基底表面纳米织构将ta-C薄膜磨损时间从不足10 min提高到约70 min, 有效提高了薄膜的耐磨性.     

射频等离子体对气相生长碳纳米纤维的氧化改性

"采用不同流量比率的氧气和氩气作为载气,氧化修饰气相生长碳纳米纤维(VGCNFs)．傅立叶红外光谱、热重以及Boehm's滴定法分析结果表明,当氧气含量为4%时,碳纤维表面生成有大量O-H官能团;然而,当氧气含量增加为5%时,在其表面不仅生成有-OH官能团,而且还有-CHx、-CO等官能团出现,说明在适当的氧浓度条件下有利于VGCNFs修饰;但氧气含量继续增加到8%时,其纤维内层石墨晶格氧化断裂,微晶结构被破坏．"     

单晶锗表面键合光敏染料的研究

本文在烯丙醇单体上进行了两种一甲川菁的合成,并用一种新的化学键合法将两种一甲川菁染料键合在抛光的半导体单晶锗表面。将键合有光敏染料的锗片进行了激光Raman光谱及XPS谱测试,结果表明,与对照锗片相比,键合后的锗片表面,锗衬底的一级拉曼峰强度减少,并在600～3200cm~(-1)范围内出现了与键合颜料分子相应的拉曼频移;在XPS谱中,分别进行了C,N,O,S,卤素等原子的谱图分析,证实了键合颜料后半导体单晶锗表面增加了C—N,S—C,C—O等键,结果与键合的颜料分子结构相符,表明两种光敏染料通过锗氧键共价键合于锗表面。