固体13C NMR谱编辑方法研究改性丝光沸石结炭

通过¹³C CP/MASNMR技术,对经MgO改性后丝光沸石的结炭组成进行的研究表明,结炭的组成主要为缩聚程度较低的支链芳烃和少量烯烃;在保持分子筛活性的条件下分子筛的抗结炭能力较强,这可能与MgO改性后分子筛的酸性变化或孔径改变有关.     

基于SEM与XPS对焦炉上升管内壁结焦炭层织构的研究

以焦炉上升管内壁结焦炭层为研究对象，采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）研究各结焦炭层的微观形貌、元素组成及键合状态，分析结焦炭层织构形成及演化规律。SEM研究表明，焦炉上升管内壁各结焦炭层形貌呈现较大的差异性，1#结焦炭层呈现0.1～1.0 μm颗粒化炭颗粒松散堆叠的多孔结构， 2#和3#结焦炭层呈现粒径为 1.0～3.0 μm 的炭颗粒堆积形貌且致密性有所提高，4#结焦炭层呈现大量花纹状致密结构。以上现象可说明结焦炭层的形成过程为：首先由荒煤气中多环芳烃形成0.1～1.0 μm的颗粒状初级炭层，颗粒状初级炭层在荒煤气粉尘中金属元素（如Fe）的催化作用下相互反应，形成更为致密的1.0～3.0 μm的中级炭层结构，中级炭层在高温条件下进一步形成致密的终级炭层结构。XPS分析表明，1#-4#结焦炭层含C量分别为91.78%，91.95%，92.74%和94.01%，含O量分别为5.58%，5.42%，4.39%和2.86%，C/O比分别为16.45，16.96，21.12和32.87，说明在炭层结构变化的同时，炭层中含氧基团在高温及粉尘中金属元素（如Fe）作用下发生脱除反应，使得炭层中宏观C/O比逐渐升高。在此基础上，通过对C元素键合状态分峰发现，1#-4#结焦炭层中C-C/C-H结构含量分别为80.42%，78.00%，75.50%和81.29%，C-O/C-N结构含量分别为10.22%，11.93%，13.54%和9.35%，C═O/C═N结构含量分别为9.36%，10.07%，10.96%和9.36%。O元素键合状态分峰发现，1#-4#结焦炭层中═O结构含量分别为20.40%，22.21%，19.93%，18.36%，-O-结构含量分别为24.60%，27.80%，31.35%，37.82%，O₂/H₂O结构含量分别为55.00%，49.99%，48.72%和43.82%。以上现象说明结焦炭层上发生如下化学变化：初级炭层中多孔结构会吸附荒煤气中的氧气（O₂）和水分子（H₂O）在高温条件下对炭层进行氧化。脱除反应和氧化反应使得炭层中O元素在微观键合状态发生明显改变，最终使得炭层中O₂/H₂O和═O结构含量降低，-O-结构含量升高。以上研究揭示了荒煤气上升管结焦炭层织构形成及演化机制，为解决焦炉荒煤气上升管内壁结焦问题，提高换热器效能，降低焦化企业能耗提供了实验基础和理论依据。     

焦炉上升管内壁结焦炭层的光谱学分析及结焦机理研究

以焦炉上升管内壁结焦炭层块为研究对象，采用X射线荧光光谱仪（XRF）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）和激光共聚焦拉曼光谱仪（Raman）对结焦炭层的元素组成，以及各结焦炭层的矿物组成、组成结构和分子结构进行测试。分析从结焦炭层块外表面向内表面过渡的各结焦炭层的差异性，揭示焦炉上升管内壁结焦机理。结果表明焦炉上升管内粉尘中Fe，S和Cr极易催化荒煤气中蒽、萘等稠环芳烃化合物成炭，在焦炉上升管内壁形成炭颗粒沉积，为焦油凝结挂壁提供载体，在荒煤气温度降至结焦温度时易结焦积碳。结焦炭层均含有芳香层结构，随着结焦炭层从外表面向内表面过渡，各结焦炭层的面层间距(d₀₀₂)逐渐降低、层片直径(L_a)先降低后增加、层片堆砌高度(Lc)和芳香层数(N)先稳定后增加。结焦炭层石墨化过程是由结焦炭层内表面向外表面进行，主要包括其片层外缘的羧基和部分C-O结构的降解剥离，从而形成高度规整的共轭结构。结焦炭层块中C元素是以结晶碳与无定型碳的混合物形式存在。以上研究为解决焦炉上升管内壁结焦及腐蚀问题，提高换热器换热效率，有效回收焦炉荒煤气显热，降低焦化企业能耗提供实验基础和理论依据。     

扫描电镜-能谱仪在生物质炭特性分析上的应用

利用扫描电镜—能谱仪分析不同温度产生的生物质炭的化学与结构特性。结果表明： 随温度升高,芒草碳的平均碳含量和最大碳含量均呈现增加趋势,平均碳含量和最大碳含量与最高处理温度之间为显著正相关关系(r值为0.76和0.86)。平均碳含量和最大碳含量与高温灼烧法测定的碳含量之间为显著正相关关系(r值为0.83和0.91),最大碳含量的相关性好于平均碳含量。因此,应用该方法获得芒草炭的碳含量与温度相关性好,最大碳含量可以用于生物炭组分分析;电镜扫描结果可以有效分析芒草炭的结构特性。基于该方法快速、简便、稳定以及可对生物质炭的结构和组分同时分析的优点,它是一种极具发展前途的分析方法,有助于生物质炭等其他材料的结构特性与组分研究。     

稻壳热解的动力学模拟

生物质热解过程的动力学行为研究对于热化学转化过程机理的掌握和热化学转化技术的开发具有重要意义.本文采用Miller模型对稻壳在低升温速率下的热解进行了动力学模拟,并利用热重分析实验结果对模拟过程的有效性进行了对比验证.模拟计算结果显示气体百分含量在650～780K范围内随温度升高迅速增加,炭含量在500～680K之间随温度升高迅速下降,焦油含量随着温度升高在650K左右达到最高值.同时升温速率的提高可以抑制炭的生成,增加气体和焦油最大产量,在100K/min的升温速率下,气体产量在780K达到最大56.3%,焦油产量在678K左右达到最大26.8%.     

制备生物炭的结构特征及炭化机理的XRD光谱分析

XRD光谱分析是研究物质内部结晶结构物质的重要手段。利用X射线技术分析了不同物料来源和制备方式对生物炭结晶结构特征及其炭化机理。结果表明：生物炭均含有d₁₀₁和d₀₀₂晶面衍射峰类石墨微晶纤维素炭,但炭化后析出的盐分随不同物料,差异较大,如牛粪、蓖麻粕以及糠醛渣的CaCO₃含量要高于其他生物炭,而仅牛粪与蓖麻粕含有CaMg(CO₃)₂。随温度升高,玉米秸秆炭中半纤维素优先分解,然后为纤维素石墨微晶化,结晶度提高,向更稳定的碳化合物转化。其中的矿物盐分随着炭化裂解温度升高,由稀土类氧化物→醋酸盐类物质→碳酸盐类物质逐步析出,CaCO₃的含量也随之增多。不同炭化方法的炭化机理不同,先干燥后炭化可促进半纤维素的分解,高温微波处理则是强烈震荡,主要促进物质多键断裂分解,碳酸盐类物质析出相对较少。通过X射线衍射分析可以很好研究生物炭内部结构结晶特征,可有效反映其炭化过程裂解机理。     

Si/Al/Na/Ca对准东煤灰熔融特性的影响

采用Factsage软件计算分析了Si/Al/Na/Ca对准东煤灰熔融特性的影响,结果发现:准东煤灰中Si02主要起助熔作用,流动温度随SiO_2含量增加而降低.当Al_2O_3含量低于12%时,流动温度随Al_2O_3含量增加而降低;当Al_2O_3含量大于15%时,流动温度随Al_2O_3含量增加而升高.Na_2O对流动温度的影响与灰中其他组分有关,总体而言,Na_2O起助熔作用.SiO_2/Al_2O_3质量比小于3.0的准东煤灰中,当CaO含量小于30%时,流动温度随CaO含量增加而降低;当CaO含量大于30%时,流动温度随CaO含量增加而升高。     

生物炭中溶解性有机质的光谱分析

稻壳和木屑是农林业废物处理与利用的重点，将稻壳和木屑制备成生物炭并用于环境污染与防治成为研究热点，但对稻壳和木屑生物炭中溶解性有机质（DOM）的研究还较少。以稻壳和木屑为生物质原料，在不同温度（200~700 ℃）下制备稻壳和木屑生物炭，利用紫外-可见光谱、三维荧光光谱和红外光谱技术对生物炭DOM的光谱特征进行分析，研究不同热解温度对生物炭DOM光谱特征的影响。结果表明，随着热解温度升高，稻壳和木屑生物炭DOM中溶解性有机碳（DOC）浓度逐渐降低，且木屑生物炭的DOC浓度远高于相同温度下的稻壳生物炭。稻壳和木屑生物炭DOM的紫外吸收均随着波长的增大而逐渐降低，且随着热解温度升高，稻壳生物炭DOM的吸光度先增加后降低，而木屑生物炭DOM则持续降低。紫外光谱的特征参数值（SUVA₂₅₄和SUVA₂₆₀）随着热解温度升高变化趋势相同，且在相同温度下，稻壳生物炭DOM的特征参数值均高于木屑。三维荧光光谱表明稻壳和木屑生物炭DOM的荧光峰主要出现在λ_ex/em=300~315/400~425 nm和λ_ex/em=210~245/380~435 nm波段，分别代表类腐殖质荧光峰和富里酸荧光峰，可用来表示生物炭DOM的腐殖化程度和疏水组分含量。随温度升高，稻壳生物炭DOM的腐殖化程度和疏水组分含量先升高后降低，而木屑生物炭DOM则逐渐降低。三维荧光参数表明稻壳和木屑生物炭DOM的自生源指标（autochthonous index，BIX）不强，生物可利用性和类蛋白比例较低；随着温度升高稻壳生物炭DOM腐殖化指数（humification index，HIX）先增加后降低，而木屑生物炭DOM的HIX则逐渐降低。此外，红外光谱结果表明，随着热解温度的升高，稻壳和木屑生物炭DOM中-OH逐渐降低，-CH₂、-CH₃变化不明显，芳环C═C， C-H增强，芳香化程度增强。     

自旋三重态超导体结的直流Josephson电流

在s波超导体/绝缘层/自旋三重态超导体结中,计算了直流Josephson电流随结的温度、相位差以及绝缘层势垒强度的变化关系.当自旋三重态超导体具有px波配对势时,自旋三重态超导体结的直流Josephson电流随结两侧相位差的振荡周期是π,与结的相位差的关系为sin(2).结界面的绝缘层势垒散射均抑制结的直流Josephson电流.     

山梨醇水相催化重整制取芳香化合物

研究了山梨醇水相催化重整对制备芳烃类化合物的调控规律. 研究表明,芳烃类、酮类、呋喃类及有机酸类化合物为油相的主要成分. 当3%的镍负载在复合分子筛时,芳烃碳收率达到了34.36%;而当金属负载量达到20%时,碳收率仅为4.82%. 同时,不同的反应参数对碳收率也有较大的影响. 碳收率随着温度的升高逐渐增大;但随着液时空速与氢气压力的增加而减小. 因此,合适的温度、较长的滞留时间及较低的氢气压力有利于芳烃的生成.     

Atomic diffusion in annealed Cu/SiO2/Si（100） system prepared by magnetron sputtering

Cu thin films are deposited on p-type Si (100) substrates by magnetron sputtering at room temperature. The inter-face reaction and atomic diffusion of Cu/SiO2/Si (100) systems are studied by x-ray diffraction (XRD) and Rutherford backscattering spectrometry (RBS). Some significant results can be obtained. The onset temperature of interdiffusion for Cu/SiO2/Si(100) is 350 C. With the annealing temperature increasing, the interdiffusion becomes more apparent. The calculated diffusion activation energy is about 0.91 eV. For the Cu/SiO2/Si (100) systems copper silicides are not formed below an annealing temperature of 350 C. The formation of the copper silicides phase is observed when the annealing temperature arrives at 450 C.     

SiO_2上共溅射W-Si薄膜退火后的X射线衍射研究

用一个W-Si混合靶源, 以直流磁控溅射在SiO_2_ 上共溅射一层W-Si薄膜后, 进行500-1000℃ , 15s 的真空快速热退火, 发现薄层电阻随退火温度出现一反常的极大值. 用转靶X射线衍射研究分析了这一反常现象. 在直至1 1 0 0 ℃ 高温退火的样品中发现薄膜中存在W_5_Si_3_.它对薄层电阻有一定的贡献. 关键词：     

Grain size and its distribution in NiTi thin films sputter-deposited on heated substrates

Grain size and its distribution in NiTi thin films sputter-deposited on a heated substrate have been investigated using the small angle x-ray scattering technique. The crystalline particles have a small size and are distributed over a small range of sizes for the films grown at substrate temperatures 370 and 420℃. The results show that the sizes of crystalline particles are about the same. From the x-ray diffraction profiles, the sizes of crystalline particles obtained were 2.40nm and 2.81nm at substrate temperatures of 350 and 420℃, respectively. The morphology of NiTi thin films deposited at different substrate temperatures has been studied by atomic force microscopy. The root mean square roughness calculated for the film deposited at ambient temperature and 420℃ are 1.42 and 2.75nm, respectively.     

电感耦合等离子体CVD低温生长硅薄膜过程中的铝诱导晶化

利用电感耦合等离子体CVD方法在350℃的低温下在镀Al玻璃衬底上制备出具有良好结晶性的Si薄膜.利用x射线衍射、紫外-可见分光椭圆偏振谱、原子力显微镜及x射线光电子谱等研究了薄膜的结构、表面形貌和成分分布等.结果表明，用这种方法制备的Si薄膜不但晶化程度高，而且具有良好的（111）结晶取向性，晶粒尺寸大于300nm，样品中无Al的残留.结合电感耦合等离子体的高电子密度特征讨论了低温生长过程中Al诱导Si薄膜晶化的机理. 关键词： 电感耦合等离子体CVD Al诱导晶化 Si薄膜 低温生长     

煤系针状焦原料在成焦过程中的XRD结构分析

低QI(原生喹啉不溶物)含量的软沥青（SCTP）是制备煤系针状焦的优选原料,研究其在成焦过程中的结构变化有助于高品质针状焦的研制。基于样品的X射线衍射（XRD）数据,利用Smarsly团队开发的CarbX软件对其全谱拟合,定量出SCTP在不同炭化温度（400,500,600,800,1 000,1 200和1 400 ℃）下的微晶结构参数,进而在纳米尺度下研究SCTP的热致结构变化情况。结果表明,随炭化温度升高,微晶堆垛的石墨烯层大小L_a从初始沥青的10.3 Å逐步增大到1 400 ℃的47.9 Å,但在500 ℃前L_a增加缓慢,只有当温度超过800 ℃后,L_a才显著增大,这表明需要800 ℃以上的高温才能使交联石墨烯层内的原子重组,进而导致微晶长大。然而,石墨烯碳网的C—C键长l_cc受温度的影响很小,在1.41~1.42 Å范围内变化。由于SCTP在液相炭化成半焦过程中存在中间相转化,导致微晶堆垛高度L_c在500 ℃前逐步增大,在500 ℃时达到最大（L_c=31.1 Å）,随后由于半焦进一步热解缩聚,使L_c逐步减小,在1 000 ℃时达到最低点（L_c=15.4 Å）,超过1 000 ℃后又开始增大。与L_c的变化趋势相同,堆垛的石墨烯层数N从原始沥青的2.66层增加到500 ℃的约9.05层,随后减小到1 000 ℃的4.55层,超过1 000 ℃后又开始增大。由于500 ℃前样品仍处于沥青态,所以此阶段微晶的石墨烯层间距a₃都较大,约为3.50 Å。当在500 ℃变为半焦后,a₃迅速减小至3.44 Å。随后温度升高,a₃在1 000 ℃达到最小（a₃=3.39 Å）,1 000 ℃后又开始增大,这表明焦炭经历了收缩再膨胀过程。通过CarbX软件拟合样品的XRD数据,除了可得到样品炭微晶的主要尺寸（L_a,L_c,N,a₃）信息外,还可获得这些参数的分散性（k_a,k_c,σ₃,ε₃）以及堆垛的取向性（q）、均匀性（η）和无序碳含量（c_un）等信息,有利于深入了解样品的微观结构,有助于优质针状焦的生产。     

沉积温度对热舟蒸发MgF2薄膜性能的影响

 采用热舟蒸发方法沉积了氟化镁(MgF₂)材料的单层膜,沉积温度从200 ℃上升到350 ℃,间隔为50 ℃。测量了样品的透射率和反射率光谱曲线,进行了表面粗糙度的标定,并在此基础上进行了光学损耗及散射损耗的计算。同时对355 nm波长处的激光诱导损伤阈值进行了测量。结果表明:随着沉积温度的升高,光学损耗增加;在短波长范围散射损耗在光学损耗中所占比例很小,光学损耗的增加主要由吸收损耗引起;在355 nm波长处的损伤阈值变化与吸收损耗的变化趋势相关,损伤机制主要是吸收起主导作用。样品的微缺陷密度也是影响损伤阈值的一个重要因素,损伤阈值随缺陷密度的增加而降低。     

SiO2上共溅射W-Si薄膜退火后的X射线衍射研究

用一个W-Si混合靶源,以直流磁控溅射在SiO₂上共溅射一层W-Si薄膜后,进行500—1000℃,15s的真空快速热退火,发现薄层电阻随退火温度出现一反常的极大值。用转靶X射线衍射研究分析了这一反常现象。在直至1100℃高温退火的样品中发现薄膜中存在W₅Si₃。它对薄层电阻有一定的贡献。 关键词：     

银纳米粒子修饰三维碳纳米管阵列SERS实验

为了使表面增强拉曼散射(SERS)基底的三维聚焦体积内包含更多的“热点”,能吸附更多探针分子和金属纳米颗粒,以便获得更强的拉曼光谱信号,提出了银纳米粒子修饰垂直排列的碳纳米管阵列三维复合结构作为SERS基底,并对其进行了实验研究。利用化学气相沉积(CVD)方法制备了垂直排列的碳纳米管阵列;采用磁控溅射镀膜方法先在碳纳米管阵列上形成一层银膜,再通过设置不同的高温退火温度,使不同粒径的银纳米粒子沉积在垂直有序排列碳纳米管阵列的表面和外壁。SEM结果表明：在有序碳纳米管阵列的表面和外壁都均匀地负载了大量银纳米粒子,并且银纳米颗粒的粒径、形貌及颗粒间的间距随退火温度的不同而不同。采用罗丹明6G(R6G)分子作为探针分子,拉曼实验结果表明：R6G浓度越高,拉曼强度越强,但是R6G浓度的增加与拉曼强度增强并不呈线性变化;退火温度为450 ℃,银纳米颗粒平均粒径在100～120 nm左右,退火温度为400 ℃,银纳米颗粒平均粒径在70 nm左右,退火温度为450 ℃的拉曼信号强度优于退火温度400和350 ℃。     

直流三极溅射法制备CuInS2 薄膜

采用直流三极溅射装置制备获得了CuInS₂薄膜, 其中溅射靶采用一定面积比的[Cu]/[In]混合靶,反应气体采用CS₂气体. 本文中主要研究了0.02 Pa分压反应气体条件下不同面积比的[Cu]/[In]混合靶和沉积基板温度对CuInS₂薄膜结构和成分的影响, 其中CuInS₂薄膜制备所用时间为2 h生长的厚度为1—2 μm. 通过对CuInS₂薄膜的EPMA, X射线衍射测试分析表明, 最佳的CuInS₂薄膜可在面积比[Cu]/[In]混合靶为1.4:1和可控温度(150, 250和350 ℃)的条件下制备获得, 并且其结构被确认为黄铜矿结构. 通过实验结果计算出CuInS₂薄膜层有约为8.9%的C杂质含量.     

沉积温度对硫化锌(ZnS)薄膜的结晶和光学特性影响研究

对不同温度下沉积的ZnS薄膜的结晶情况和光学特性进行了研究, 结果表明：沉积温度对ZnS薄膜的物理和光学特性有较大影响, 不同的温度沉积的ZnS薄膜具有不同的择优取向, 牢固度也大不相同; 不同沉积温度下, ZnS薄膜的光学常数也不尽相同. 温度为115 ℃和155 ℃时, ZnS薄膜的物理性能和光学性能较差, 不适合空间用光学薄膜的研制使用. 而190 ℃和230 ℃沉积温度下所得薄膜具有较好的物理和光学性能, 适合于不同要求的空间用薄膜器件的研制使用. 关键词： 硫化锌薄膜 沉积温度 表面形貌 光学常数