超高真空条件下表面辅助反应

在金属单晶表面上直接合成制备各种共价键连接聚合结构,由于其独特的路线及在电子学、光电子学等方面的潜在应用价值而得到了广泛的关注。与传统的有机合成反应不同,表面辅助反应能够在一定程度上控制产物的结构,知悉具体的反应过程,更重要的是还能制备一些采用传统方法所不能得到的新型材料。前驱体分子的种类、衬底的选择以及反应条件等因素都与反应的发生紧密相关。在表面上制备出的有序共价组装结构除了比传统的自组装单层膜(SAMs)结构具有更高的机械强度及热力学稳定性外,分子间连接的共价键还能作为电子传输的通道,使其应用范围得到很大地扩展。本文对近年来报道的超高真空环境下的一些表面辅助反应进行了介绍,分析了各个反应发生的机理,并将其与溶液中发生的反应相对比,讨论了衬底表面在反应过程中所起到的重要作用。     

颗粒冰与钛合金冻结强度的剪切试验分析

飞机在湿度较大的高空云层飞行时,空气中液滴碰撞飞机发动机叶片后易产生具有颗粒结构的冰体。为研究叶片上冻结冰对飞机发动机运行性能的影响,本文在低温实验室内采用喷雾法在钛合金表面制备颗粒结构冰,模拟飞机发动机叶片上冻结冰的形成过程。通过自主研制的剪切试验仪对不同环境温度下冻结的冰体与钛金属表面的剪切强度进行试验测量,得到了温度(T)与剪切强度(τs)的对应关系。试验结果显示,冻结冰与钛金属粘剪切强度随着环境温度降低而增加,并呈现出明显的线性关系。应力时程曲线显示,颗粒冰与钛合金表面粘结处发生的剪切破坏为典型的脆性破坏过程。本文为研究飞机发动机上冰体的力学性质、飞机防冰设计以及相应数值模拟提供了重要的参考数据。     

盐浴复合热处理技术氮化盐研究与测定

盐浴复合热处理技术是一种新型表面处理技术,能增强工件的耐磨性、耐腐蚀性和耐疲劳性,在金属表面处理中得到广泛的应用。氮化盐中氰酸根、氰化物和铁离子的含量对该热处理技术的质量控制十分重要,因此需要准确测定该三成分的含量以保证金属表面处理的质量。针对目前业内所采用的化学滴定法难以满足自动化分析的技术要求,基于分光光度法,采用510,620和697 nm三个不同波长的单色LED光源、耦合光纤、光电二极管搭建了一台半自动氮化盐三参数分析实验装置,实现氰酸根、氰化物和铁离子的快速准确测试。该半自动实验装置除了光路系统外,还有搅拌控制系统、恒温控制系统、数据采集电路系统。氰酸盐检测采用间接检测方法,先通过化学方法把氰酸根转变为铵根,再根据标准GB 7481-1987水质铵的测定-水杨酸分光光度法,通过对铵离子的测定（检测波长697 nm）间接测量氰酸根。氰化物检测依据标准HJ484-2009水质氰化物的测定-异烟酸-巴比妥酸分光光度法（检测波长620 nm）。铁离子含量的检测依据标准HJ345-2007水质铁的测定-邻菲啰啉分光光度法,光谱检测特征波长为510 nm。对LED光源光强稳定性进行了测试,LED光源一开始工作光强即达到稳定值;测试了耦合光纤对LED光源的光谱影响,单色光源通过耦合光纤和单光纤的光谱没有发生变化,只是通过耦合光纤后光强值有所降低;测试了搅拌对LED光源光强稳定性影响,搅拌系统对光学系统没有影响。利用实验装置测量出不同浓度氰酸根标准样品氰酸钾、氰根标准样品氰化钾、铁离子标准样品硫酸亚铁的吸光度,基于朗伯比尔定律,建立氰酸根、氰化物和铁离子标样的拟合曲线,其线性相关度R2分别为0.990 7,0.999 6和0.998 1,线性度高;氰酸根、氰根和铁离子的预测样品均值最大相对误差和最大相对标准偏差RSD分别为4.53%和1.04%,2.29%和0.79%,4.2%和0.7%,说明三样品测试结果准确性高、重复性好;氰酸根、氰根和铁离子的最低检出限LOD分别为0.017,0.009和0.005 mg·L-1。比较了用设计的氮化盐三成分半自动检测装置与传统化学滴定法测得的氮化盐样品中的氰酸根、氰化物和铁离子含量,设计的检测系统测试结果优于传统的化学滴定法,其中测试的氮化盐样品的氰酸根、氰化物和铁离子均值相对误差和相对标准方差RSD分别为4.17%和0.69%,1%和0.58%,4%和0.29%。各项测试结果均达到设计要求,为盐浴复合热处理技术氮化盐三成分半自动分析仪提供了理论和技术支持。论文搭建的氮化盐三成分半自动检测装置的光路系统采用单色LED光源、多进一出耦合光纤对光源分光,实现多参数的快速准确检测,整套光学检测系统无任何活动部件,大大降低了光学检测系统带来的系统误差,保证了测试的准确度和重复性。     

甲硫醇、甲醇在金属表面上的分解反应性能比较研究

用键级守恒-Morse势法比较了XH₃SH、CH₃OH在Ni(111)、Pt(111)和Cu(111)面上的热分解反应性能.结果表明,由Ni至Pt再至Cu,CH₃SH中C-S键断裂几率降低,而S-H键裂相对几率增加,而在Cu上仅发生S-H键裂.CH₃OH在Ni上易解离为CH₃和CH₃O-,在Pt、Cu上则较难解离.按Ni、Pt、Cu的顺序,CH₃S-选择性断裂C-S键的几率增加,而CH₃O-则选择性断裂C-H键的几率增加.CH₃XH、CH₃X-(X=O,S)解离活化能垒依Ni、Pt、Cu的顺序增加,CH₃OH在Ni上最终解离为CO,而在Cu上则解离为H₂CO.