碳包覆铁纳米颗粒的气相爆轰合成（英文）

以粉末状与气态二茂铁为原料,以氢气和氧气混合气体为爆轰能源,采用气相爆轰法进行了合成碳包覆铁纳米颗粒实验。XRD和TEM实验结果表明,采用两种不同状态的二茂铁,均得到了纳米碳包覆铁颗粒。该包覆颗粒的组成核为铁或铁碳化合物,外层壳主要由石墨碳组成,大部分球形纳米颗粒尺寸分布于5~30 nm之间。通过对比发现,采用气态二茂铁爆轰时,所得到的碳包铁粒度分布较为集中,壳层厚度比较均匀,且粒子具有较好的球形状。最后结合铁碳合金相图,从热处理角度对气相爆轰合成碳包覆铁纳米颗粒的机理进行了分析,得出产物中α-Fe与Fe_3C的形成过程。分析了碳包覆铁纳米颗粒的磁滞回线,其表现出硬磁性与顺磁性双重性质。     

气相/凝聚炸药爆轰合成的碳包铜纳米颗粒特征

采用凝聚炸药爆轰和气相爆轰分别制备碳包铜纳米颗粒,并利用XRD,Raman和TEM等方法对合成纳米产物进行对比分析。其中凝聚炸药爆轰法以柠檬酸铜干凝胶、油酸和黑索金为原料按照一定比例配成爆炸源,在氮气的保护氛围中引爆；而气相爆轰法以乙酰丙酮铜为原料,分别以H2和O2,H2和空气为爆炸源,在负氧条件下引爆。通过XRD,Raman和TEM分析结果表明,两类爆轰法均可得到分散性良好的碳包覆铜纳米颗粒,碳壳石墨化程度较高。气相爆轰可以合成10 nm以下的纳米晶粒,而凝聚炸药爆轰合成的晶粒尺寸在20~40 nm,且存在较多空壳结构；气相爆轰产物其碳壳尺寸在2~3 nm,凝聚炸药爆轰产物其碳壳尺寸在2~5 nm。     

爆轰合成碳包覆钴、镍磁性纳米颗粒的探索

 介绍了爆轰法合成碳包覆钴、镍纳米磁性颗粒研究的初步结果。以黑索今炸药为主体,加入钴、镍金属硝酸盐与有机碳源材料,在爆炸容器中氮气保护下用导爆管雷管引爆,成功地合成了碳包覆钴、镍纳米磁性颗粒。为了探求爆轰固体产物的形貌特征及性能,分别采用了TEM、XRD、VSM等测试手段对其进行表征。实验结果表明,爆轰产物中主要含有碳包覆纳米钴、纳米镍磁性颗粒,成球体或者椭球体,具有完好的核壳结构形貌。合成的碳包覆钴颗粒分布在30~50 nm之间,碳包覆的镍颗粒分布在25~60 nm之间,外层碳壳层主要由无定形碳和石墨构成。磁性测试表明,所得碳包金属钴、镍颗粒在室温下具有良好的软磁特性。     

爆轰法合成碳包覆镍纳米颗粒的研究

 采用自制的负氧平衡复合炸药前驱体,在密闭容器中充氮气保护下爆轰合成了碳包覆镍纳米颗粒。利用X射线衍射、X射线荧光、透射电镜和拉曼光谱等技术,对爆炸产物的组成成分、结构形貌等进行了观测。结果表明,爆轰产物主要由具有面心立方结构的镍晶核和碳元素构成,此外还含有其它微量元素;合成的纳米颗粒呈球形或椭球形状,颗粒尺寸主要分布在10~25 nm范围,包覆的碳壳厚度约1~2 nm,核壳结构完备。结合观测结果,对爆轰法合成碳包覆纳米颗粒的形成机制进行了简单的讨论。     

爆轰合成氧化亚铁掺杂的二氧化硅包覆铁纳米颗粒

用一定比例的硝酸铁盐、硅酸钠盐、无水乙醇与黑索金混合制成塑性炸药。在密闭容器中以氩气为保护气,通过爆轰合成氧化亚铁掺杂的二氧化硅包覆铁纳米颗粒。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)及振动样品磁强计(VSM)对爆轰产物的组成成分、形态结构以及磁性进行测试。实验结果表明,爆轰产物以金属颗粒为核、二氧化硅为包覆层的壳/核结构形式出现,颗粒尺寸在60nm左右。通过分析爆轰产物的磁性曲线可知,在室温下爆轰产物具有较高的剩磁比和矫顽力,表现出弱的铁磁性,是优良的储磁材料。     

二茂铁质量对气相爆轰法合成碳纳米管的影响

以甲烷和氧气作为爆源,二茂铁为前驱体,探究了不同前驱体质量对所合成的碳纳米管的影响。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段对碳纳米管的形貌和结构进行表征,结果发现:当二茂铁量较少时,只有碳包覆铁纳米颗粒存在;随着二茂铁质量的增加,逐渐有碳纳米管生成,其管径大多分布在10~50nm之间,为多壁碳纳米短管。随着前驱体质量的增加,碳纳米管的石墨化程度提高,结构缺陷也变少。通过对合成产物的热重分析可得,气相爆轰法所制备的碳纳米管具有强烈吸氧性,所得样品中碳纳米管的质量分数为26%左右。     

气相爆轰法合成含铁多壁碳纳米管

以甲烷和氧气为前驱体,二茂铁为催化剂,采用气相爆轰法在密闭反应管中合成多壁碳纳米管。运用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜、Raman光谱等手段对多壁碳纳米管进行形貌表征和物相、成分分析。结果表明:所制备的多壁碳纳米管呈弯曲缠绕状,管径分布在20~50nm,长度达数微米,具有优异的管状结构,并且石墨化程度较高;碳纳米管中除含碳元素外,还包含少量纳米铁颗粒,且产物中含有少量碳化铁。XRD分析表明,爆轰反应发生后催化剂被分解、还原为金属单质。根据实验结果和理论分析,提出了气相爆轰法合成碳纳米管的机理。     

气相爆轰反应中纳米TiO2颗粒的动态收集及微观生长机制

在气相爆轰制备纳米TiO_2实验中,将设计的可移动纳米粉体收集网台内置于爆轰管内,收集到了爆轰反应过程中生成的纳米TiO_2,首次采用实验的方法探讨了气相爆轰制备纳米颗粒的生长机制。经分析发现,网台上与爆轰管壁收集的粉体为金红石相与锐钛矿相TiO_2,且网台上TiO_2的粒径明显小于管壁上收集的TiO_2粒径。网台到爆轰管尾端的距离对颗粒尺寸影响非常显著,距离越近,纳米TiO_2的粒径越小。结合爆轰波/冲击波在爆轰管中的传播规律,基于实验观察,进一步揭示了气相爆轰合成纳米颗粒的生长机制。     

氧气浓度对气相爆轰合成纳米碳球的影响

以氧气和苯为反应物,采用气相爆轰法制备纳米碳球是一种新兴的碳纳米材料的制备方法,通过X射线衍射(XRD)进行物相分析,并通过透射电镜(TEM)进行形貌分析,观察了产物的晶粒大小。结果表明,纳米碳球的尺寸在30~50nm之间,随着氧气浓度的增加,产物晶粒尺寸变小,分散性也变好,团聚程度降低。同时发现,反应物的初始浓度对气相爆轰合成纳米材料有重要影响。此外,还对气相爆轰合成纳米碳球的形成机理进行了讨论。     

气相爆炸流场中TiO_2纳米颗粒生长的数值分析初探

气相爆炸制备TiO2纳米颗粒的实验成果在近年来多有报道,但对颗粒成长的模拟尚不多见。引入一种气溶胶的单分散性物理模型(Kruis模型),将其应用于气相爆炸流场中TiO2纳米颗粒生长的数值模拟,结合气相爆炸制备实验进行对比分析。结果表明,通过控制前驱体反应组分,气相爆轰合成了直径范围为20~150nm的球形TiO2纳米颗粒。数值模拟得到的颗粒大小与实验观测结果基本一致。影响纳米颗粒生长的主要因素包括反应温度、颗粒浓度及反应时间。     

采用铁基催化剂在V型热解火焰中合成碳纳米管的实验研究

催化剂的选取对于V型热解火焰合成碳纳米管具有重要的影响.实验中分别采用五羰基铁、二茂铁、纳米铁粉等作为催化剂,取样时间为10 min,温度约为1150 K,催化剂的引入方式为喷雾热解方法,利用扫描电镜和透射电镜对合成的碳纳米管进行形态和结构表征分析.实验结果表明:利用V型热解火焰合成碳纳米管时的关键物质是纳米氧化铁颗粒...     

五羰基铁气相爆轰法合成纳米碳胶囊

采用气相爆轰法,以乙炔气体、氧气和五羰基铁为原料成功地合成了比表面积为253.857m~2/g的胶囊状碳纳米材料。对反应的前置实验九羰基二铁的热分解反应的研究表明,在60～140℃之间,九羰基二铁热分解为五羰基铁和十二羰基三铁。对爆轰产物进行了XRD、TEM和BET物理吸附实验,结果表明:产物XRD图谱石墨峰明显,产物主要为具有石墨化倾向的薄层胶囊状无定形碳结构;实验产物比表面积为253.857m~2/g,孔体积为0.940cm~3/g,平均孔径为2.731nm;吸附-脱附曲线回滞环类型为H3型,孔结构主要为颗粒堆积而形成的狭缝孔;爆轰产物比表面积较大,具有较强的吸附能力。证实了同样采用铁作为触媒,乙炔在不添加惰性气体作为缓冲剂的情况下,由于爆速过高而无法用于合成碳纳米管。     

核壳结构纳米颗粒Gd2O3:Tb3+/SiOx的制备及发光性能研究

以二甘醇为溶剂合成Gd2O3:Tb3+纳米颗粒,并在其表面包覆聚硅氧烷层,得到核壳结构纳米颗粒Gd2O3∶Tb3+/SiOx。为了研究Tb3+离子掺杂浓度对纳米颗粒发光性能的影响,采用几种不同Tb3+掺杂浓度进行纳米颗粒的合成,并对其发光性能进行了检测。结果表明:包裹聚硅氧烷层后的Gd2O3∶Tb3+纳米颗粒分散较好,聚硅氧烷层不会减弱Gd2O3∶Tb3+纳米颗粒的发光性能。Tb3+掺杂浓度对核壳结构纳米颗粒Gd2O3∶Tb3+/SiOx的发光存在浓度猝灭现象,猝灭摩尔分数为5%。这种具有发光特性的核壳结构纳米颗粒可作为生物传感器的探针用于生物分子的检测。     

初始温度及碳源对碳纳米管气相爆轰法合成的影响

改变初始温度以及分别使用甲烷和乙炔气体作碳源时气相爆轰合成碳纳米管,研究了初始温度与不同碳源对碳纳米管的影响。利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、拉曼(Raman)光谱等对碳纳米管进行表征。结果表明,随着初始温度的升高,所合成的碳纳米管的产量减少且石墨化程度降低,但管壁会变得光滑且管径有所增加。当使用乙炔时,所合成的产物中没有碳纳米管,而是合成了石墨化程度较高的无定形碳,随着催化剂量的增加,产物中碳包覆颗粒增多且包覆层清晰可见,但存在结构缺陷。当初始温度在110~130 ℃时,使用甲烷气体运用气相爆轰的手段是合成碳纳米管的较佳方案。     

高温高压方法合成碳包覆γ-Fe_2O_3纳米棒及其磁学性能

采用高温高压(HPHT)方法,以水热法制备的聚乙烯醇包覆FeOOH纳米棒为前驱体,合成了碳包覆γ-Fe2O3纳米棒.通过使用多种表征方法,研究了HPHT过程中合成温度对样品结构和形貌的影响,并对样品的生长机理进行了探讨.利用振动样品磁强计测量了样品的室温磁学性质.实验结果表明,反应温度为400?C,压强为1 GPa条件下制备的碳包覆γ-Fe2O3纳米棒具有较高的长径比(直径约为20 nm,长度约为150 nm),矫顽力可达到330 Oe(1 Oe=79.5775 A/m).该方法为制备具有核壳结构的一维纳米材料提供了新思路.     

炸药爆轰法制备纳米石墨粉及其在高压合成金刚石中的应用

介绍了一种制备纳米石墨粉的新方法——负氧平衡炸药爆轰法. 对合成的黑粉产物进行x射线衍射分析，确认其为石墨结构，平均晶粒度为2.58 nm. 透射电子显微分析的结果表明，炸药爆轰法制备的黑粉为六方结构的纳米石墨粉，颗粒呈球形或椭球形. 用小角x射线散射法测定纳米石墨粉的粒度分布在1—50 nm，有92.6wt%的粉末粒度小于16 nm. 平均粒径为8.9 nm. 纳米石墨粉的比表面积约为500—650 m²/g. 在六面顶压机中用纳米石墨粉在Fe粉触媒的作用下进行金刚石的高压合成实验 关键词： 纳米石墨粉 爆轰 金刚石 合成     

小粒径同质/异质壳层结构NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒的近红外发光特性

采用共沉淀法制备了粒径小于5 nm的六方相NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒.纳米颗粒表面缺陷会使发光中心产生严重的淬灭,对其表面包覆适当厚度的壳层可以有效地减少发光淬灭,提高发光性能.对NaGdF_4:3%Nd~(3+)核心纳米颗粒分别进行同质和异质包覆并且通过调节核壳比制备了不同壳层厚度的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaGdF_4和NaGdF_4:3%Nd~(3+)@Na YF4纳米颗粒,研究了不同的壳层厚度对核心纳米颗粒发光的影响,并对两种不同核壳结构纳米颗粒的发光性能进行了对比.在808 nm近红外光激发下,NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒发射出位于约866,893,1060 nm的近红外发射.与核心纳米颗粒相比,核壳结构的纳米颗粒的荧光强度增强,荧光寿命增长,并且随着壳厚的增加,荧光强度出现先增强后减弱、荧光寿命逐步增长的趋势.与相同条件下同质包覆的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaGdF_4纳米颗粒相比,异质包覆的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaYF_4纳米颗粒光谱荧光强度增强,寿命增长.     

气相碳原子成笼的动力学模拟

分析了高温气相条件下纳米团簇形成的动力学过程.采用所谓的“速度遗忘”方法尝试建立了一个简化的动力学模型，并用此模型模拟了气相碳原子成笼的动力学过程.通过分析不同的模拟条件（对应于不同的实验条件）下碳原子在成笼过程中的运动轨迹，得到了与气相合成碳纳米团簇实验相符合的规律. 关键词： 分子动力学模型 纳米团簇     

荧光/表面增强拉曼散射双模式纳米光学探针的构建及性能研究

提出一种新型的荧光及表面增强拉曼散射（SERS）双模式光学纳米探针。首先,通过再沉淀-包覆法合成二氧化硅包覆香豆素6的纳米颗粒,再在二氧化硅表面静电吸附多聚赖氨酸分子形成包覆层,随后通过原位还原的方法在多聚赖氨酸壳层复合银纳米颗粒,最后在银纳米颗粒表面吸附拉曼分子即形成双模式纳米探针。该探针通过二氧化硅包覆的荧光分子产生荧光信号,以多聚赖氨酸表面的银纳米颗粒作为SERS增强基底,利用拉曼分子获得SERS信号,实现了荧光及SERS双模式成像。荧光与表面增强拉曼散射相结合的双模式分析技术可同时发挥二者的优点,提高成像的分辨率和灵敏度,在生物医学领域具有重要的应用价值。     

HMX炸药燃烧转爆轰数值模拟

以两相流模型为基础,气相产物状态方程采用基于统计物理的类CHEQ的计算结果,建立了HMX炸药的燃烧转爆轰数学模型。采用CE/SE方法模拟了颗粒度为125μm的HMX炸药的燃烧转爆轰过程,得到了爆轰参数及流场变化规律。模拟了装填密度对HMX炸药燃烧转爆轰的影响,并与实验进行了对比。数值模拟结果表明,在相同的点火条件下,爆轰成长距离在一定范围内随装填密度呈"U"形变化。