金属—陶瓷界面结构的研究

金属－陶瓷界面结构的研究是一个对基础科学理论和应用技术都十分有意义的研究课题。本文从实验和理论两方面概述了近年金属－陶瓷界面结构的研究结果，指出了其中存在的问题。从微观层次－陶瓷界面结构的实验方法在不断的探索和发展，相应的理论研究有处于初始阶段。     

金属(Ti,Ni)/(0001)Al~2O~3界面电子结构的光电子能谱研究

采用离子减薄结合X射线光电子能谱方法原位对金属-陶瓷界面的电子结构进行研究, 其结果表明在界面处, 对Ti/Al~2O~3体系, 有氧化态的Ti, 同时发现部分的Al^3^+被还原; 对Ni/Al~2O~3体系, 在经退火处理后, 界面处Ni有多种结合态存在。本文结果与理论分析相一致, 对其它的实验结果给予了较好的解析。     

Cr-AlN界面的二次离子质谱研究

采用电子束蒸发的方法在２００℃抛光的氮化铝（ＡｌＮ）陶瓷衬底上淀积２００ｎｍ的Ｃｒ膜，并在高真空中退火。利用ＭＣｓ＋－ＳＩＭＳ技术（在Ｃｓ＋一次离子轰击下检测ＭＣｓ＋型二次离子）对样品进行了深度剖析，给出了界面组分分布随退火温度与时间的变化关系。结果表明，ＭＣｓ＋－ＳＩＭＳ技术是研究金属－陶瓷界面扩散与反应的有效方法。     

钇对金属陶瓷力学性能和组织的影响

研究了添加钇对Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属瓷力学性能和组织的影响。结果表明，加入适量的钇能提高Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷的抗变强度和硬度，其原因是由于钇与杂质硫起反应在化合物，净化了陶瓷相－金属相，陶瓷相－陶瓷相界面提高子界面结合强度     

多孔β—TCP生物降解陶瓷的红外光谱研究

本文报道了多孔β－ＴＣＰ（β－Ｃａ３（ＰＯ４）２）生物降解陶瓷的红外光谱，研究了实验条件对生物降解陶瓷结构与性能的影响，结果表明，生物降解陶瓷以βＣａ３＊ＰＯ４）２米晶相，同时含有Ｃａ２Ｐ２Ｏ７，Ｃａ４Ｐ２Ｏ９晶相和其他非晶相，并呈现多孔的网络结构。     

[Ti（CO）6（MPEt3）]^—（M=Au,Ag,Cu）配合物稳定性及共电子性质的量子化学研究

采用ab initioHF和密度泛函B3LYP方法对[Ti(CO)6(MPEt3)]^配合物稳定性进行了系统理论计算，并对Ti-Au金属－金属相互作用能运用完全均衡校正法对基函数重叠误差（BSSE）进行较正。理论优化的结构与X射线衍射晶体结构实验基本相符，Ti-Au相互作用能为10．8575eV(B3LYP/BSSE)。进一步探讨Cu族元素为中心的同系配合物离子[Ti(CO)6(MPEt3)]^-(M=Cu,Ag,R=Me,H)的电子性质及结合能规律，结果表明：Cu族化合物中，Au形成了较为稳定的化合物，表现出金属－金属相互作用影响比较明显。     

稀土对TiC基金属陶瓷耐磨堆焊材料组织性能的影

应用扫描电镜、透射电镜等测试手段和冲击试验、磨损试验,研究了TiC基金属陶瓷堆焊材料中加入稀土氧化物,对堆焊材料的组织、界面相结构、显微硬度、冲击韧性和磨损性能的影响,初步探讨了稀土氧化物改善界面显微结构、提高胎体金属韧性的作用机制。研究结果表明,稀土氧化物能细化堆焊层胎体金属组织,消除胎体金属的缺陷,细化胎体金属断口韧窝并使撕裂棱数量增加,提高堆焊层冲击韧性和塑性,促使金属基陶瓷与胎体金属界面形成多晶过渡区和局部非晶态物相,提高界面的结合强度。稀土氧化物的加入对胎体金属显微硬度的影响不大,但能显著提高堆焊层干摩擦磨损状态下的耐磨性,具有一定的减摩作用。     

分形理论研究吸附过程的特性

本文介绍分形理论研究吸附过程的特性。着重讨论利用吸附质－分子探针－电化法实验技术，研究固－液吸附过程的分形结构，定义和求取吸附质粒子在吸附过程中运动轨道的吸附分维Ｄｗ。     

K10H3[Gd(SiMo4W7O39)2]配合物界面扩渗Ce和Lu及其介导性能

多金属氧酸盐由于具有独特的化学结构，作为特殊性能的功能材料已引起关注犤１～３犦。但其导电性和磁性差别较大，如何提高其导电性和磁性，进而制备出一类新型导电性和磁性材料，人们进行了探索。据文献报道犤４～６犦，多金属氧酸盐均是高质子导体，且电导率多数小于１０－３S·cm－１，并随温度的升高，导电性降低，很难作为固体电解质在氢－氧燃料电池等器件上应用。本文从相关基础理论入手，采用气相法，首次研究了Ce，Lu通过固－气界面反应对K１０H３犤Gd（SiMo４W７O３９）２犦多金属氧酸盐簇合物的化学热扩渗。利用ICP，IR，…     

固—液界面阴离子集团构型的密度泛函理论研究

通过键合不同数量的H2PO4^-离子构造了H4P2O8^2-和H4P4O16^8-两种阴离子集 团。利用密度泛函理论对它们的构型进行优化并计算其振动频率和喇曼散射效率。 测量了固—液界面边界层的喇曼光谱并与理论计算结果进行对比分析，进一步研究 了阴离子集团的结构、聚合及脱水等过程。实验和理论研究均表明阴离子二聚体是 KDP晶体的生长基元，他们在固液界面将进一步形成多聚体分子集团，而离子集团 的脱水过程则发生在距KDP晶体表面约50μm的固—液界面边界层中。随着生长层向 界面的推进，这些分子集团将变得越来越有序。本文的研究结果对确定晶体生长界 面动力学过程、发展和完善晶体生长理论有重要意义。     

量子化学的Gaussian－2理论及其应用与化合物的标准生成焓预测

本文较为全面地综述了Ｇａｕｓｓｉａｎ－１，Ｇａｕｓｓｉａｎ－２（简称Ｇ１，Ｇ２）理论以及简化的Ｇ２（ＭＰ２），Ｇ２（ＭＰ３）理论，将其主要结果进行了比较分析。关于Ｇ２理论的应用，除了较为详细地综述了几年来理论在重现实验数据、评价实验数据、预测实验数据及研究化学反应途径等方面的应用外，还结合我们近期研究结果的主要结论讨论了该理论在研究等电子－等自旋，价层等电－等旋，等旋及非等旋化学反应的能量计算中的应用情况，以及该理论在预测化合物的标准生成焓方面的应用情况。     

多孔β－TCP生物降解陶瓷的拉曼光谱

求文研究了多孔Ｂ－ＴＣＰ生物降解陶瓷及其粘结剂的拉王光谱。参照各种磷酸盐及磷酸盐玻璃的拉曼光谱，对生物降解陶瓷的拉曼特征频率进行了经验式的归属和指认。实验结果表明，生物降解陶瓷以β－Ｃａ３（ＰＯ４）２（β－ＴＣＰ）为主晶相，当粘结剂含量增加时，生物降解陶瓷中出现明显的Ｃａ４Ｐ２Ｏ９９和Ｃａ２Ｐ２Ｏ７，晶相和其他非晶相，其含量随粘结剂量增加而增加，并呈现一种多孔的网络结构。     

LaxBa1—xCoO3系导电陶瓷导电性研究

对ＬａｘＢａ１－ｘＣｏＯ导电陶瓷的导电性及其导电机制进行了研究，在ｘ＝０．５ｍｏｌ处，导电陶瓷具有金属态导是性，在Ｌａ０．５Ｂａ０．５ＣｏＯ３陶瓷中，存在着氧缺位和导电电子，并且此种导电陶瓷具有较高的电子和氧离子混合导电特性。     

一种有助于稳定锂金属循环的富氟化位点框架结构

锂金属是下一代高能量密度二次电池的理想负极材料,然而它的应用仍然受制于较差的循环稳定性。近期,二维氟化界面被广泛用于改善锂金属负极的成核机制、沉积形貌和循环稳定性。本工作通过将体积缩小化的氟化石墨颗粒与锂离子传导网络结合,获得了一种富氟化位点的三维框架结构。实验结果证明此类三维氟化结构可显著提升锂金属负极在不同电流密度和容量下的循环稳定性,且优于二维氟化界面结构。通过本工作的研究,证明了相较于单纯的二维氟化界面,三维锂离子传导网络和富氟化位点的合理结合可以成为一种改进的界面结构用于锂金属负极保护,为高能量密度锂金属电池的负极保护提供了新的设计思路。     

锕系异核双金属化合物

锕系金属有机化合物的研究已成为金属有机化学研究领域的热点之一,其化合物的合成和分离极具挑战性,其中锕系异核双金属化合物在催化和小分子活化方面有潜在的应用前景。随着人们对锕系独特电子结构及其性质的深入认识,锕系异核双金属化合物的研究也取得了一些进展。本文总结了锕系异核双金属化合物近30年的研究成果,主要包括锕系-过渡金属体系和锕系-主族金属体系的实验和理论研究。     

一种有助于稳定锂金属循环的富氟化位点框架结构（英文）

锂金属是下一代高能量密度二次电池的理想负极材料,然而它的应用仍然受制于较差的循环稳定性。近期,二维氟化界面被广泛用于改善锂金属负极的成核机制、沉积形貌和循环稳定性。本工作通过将体积缩小化的氟化石墨颗粒与锂离子传导网络结合,获得了一种富氟化位点的三维框架结构。实验结果证明此类三维氟化结构可显著提升锂金属负极在不同电流密度和容量下的循环稳定性,且优于二维氟化界面结构。通过本工作的研究,证明了相较于单纯的二维氟化界面,三维锂离子传导网络和富氟化位点的合理结合可以成为一种改进的界面结构用于锂金属负极保护,为高能量密度锂金属电池的负极保护提供了新的设计思路。     

电化学界面SERS光谱的密度泛函理论研究

运用量子化学密度泛函DFT理论和拉曼光谱研究了吡啶在过渡金属(Ⅷ族)和币族金属(IB族)表面吸附的成键机理及其拉曼光谱的变化规律.总结了作者研究组有关吡啶-金属SERS体系的研究,并从化学成键机理和光驱电荷转移机理两个方面探讨了电化学界面SERS谱峰的频率位移和增强效应,解释了实验观测到的SERS光谱随金属电极材料、激发光波长以及电极电位变化的现象.     

金属—半导体氧化物催化剂

本文重点研究了TiO2、ZnO、SnO2等半导体氧化物以及以此为担体的担载型金属－半导体组合催化材料；采用电导、TPD、TPSR等方法考察了这类材料和典型的电子受体和电子给体反应分子间的电子和物种和交换，并研究了金属－半导体组合界面上的电子传递特性。根据测试结果及催化反应的例证说明，在金属－半导体氧化物组合材料中金属可以活化反应分子，沟通电荷物种的交换渠道，而氧化物类似于“电子储库”。二者协同作用使组合体系具有良好的氧化还原化学感应和催化作用。     

经典晶体生长理论在石墨烯CVD成核和连续生长中的应用

石墨烯由于具有奇异的电子性质而成为多个学科研究的热门材料,其在各个领域的潜在应用也逐渐被实现.而石墨烯工业化应用的前提之一是大面积高质量石墨烯的合成.在合成石墨烯的众多方法中,过渡金属表面化学气象沉积法(CVD)作为制备大面积高质量石墨烯的主要方法而被深入研究和广泛使用.作为二维晶体的石墨烯,其生长过程应该遵循经典的晶体生长理论,因此本文从经典的晶体生长理论出发,结合密度泛函理论(DFT)对石墨烯CVD生长过程的具体计算,来介绍石墨烯的微观生长机制.主要从三个方面系统地介绍了石墨烯的CVD生长机理:(1)石墨烯在金属催化剂表面的成核过程,包括二维碳团簇在金属平台和台阶附近的成核过程和成核速率,并据此提出石墨烯在成核生长过程中的种子生长法.(2)经典的Wulff构造理论在石墨烯CVD生长中的应用,通过研究不同石墨烯边界结构在金属表面的稳定性和边界能来获得不同催化剂金属表面石墨烯晶粒的平衡态形状或能量最低结构.(3)动力学Wulff构造理论在石墨烯生长中的应用,通过研究金属原子钝化石墨烯边的稳定结构和不同边界的生长过程来研究石墨烯的生长动力学.金属原子钝化的扶手型(armchair,AC)石墨烯边界的存在大大地降低了碳原子加入到边界形成六元环所需要克服的势垒,导致了AC石墨烯边界的生长速度较快最后消失,而留下生长较慢的锯齿型(zigzag,ZZ)石墨烯边界.以上在原子尺度上对石墨烯CVD生长过程中成核和连续生长过程的微观机制研究对实验上生长大面积高质量的石墨烯材料提供了有价值的理论参考.     

金属-氧化物界面中的金属-载体强相互作用及其对贵金属-氧化铈负载型催化材料性质调控的研究进展

从金属-氧化物界面出发,分析了金属-氧化物相互作用的两个决定因素——界面电荷迁移过程和界面物质输运过程。简要介绍了金属-载体强相互作用的发现过程和研究成果,对于金属间成键、特殊形貌结构、界面电荷迁移和界面物质输运这四种常见的金属-载体强相互作用的机制进行了讨论。最后介绍了典型的金属-载体强相互作用体系——贵金属-氧化铈负载型催化剂体系,以及最近在该体系中所取得与金属-载体相互作用相关的研究进展。