溶胶凝胶辅助水热可控合成ZnO不同形貌分级结构光催化剂

以Zn(NO₃)₂·6H₂O、柠檬酸和NaOH为原料,采用溶胶凝胶(sol-gel)辅助水热法,仅通过改变水热时间,就可得到片花、棒花及梭状3种不同形貌ZnO分级结构。利用XRD、SEM、UV-Vis DRS、光致发光光谱(PL)和氮低温吸附-脱附等手段对合成的ZnO样品进行了表征。推测了合成条件下不同形貌ZnO分级结构形成的机理。以活性翠兰(KGL)为模拟印染废水,考察了其光催化活性。结果表明,虽然所合成的不同形貌的ZnO样品在光照120 min后均能使KGL降解78%以上,但其中水热4 h得到的片花状ZnO光催化性能最好,可降解99%的KGL,这与其片花状的形貌、较大的比表面积、较多的表面氧缺陷和极性面有关。     

一种扫描电镜准动态观察磨损表面形貌演变的方法

提出了一种扫描电镜准动态观察磨损表面形貌的方法－定位间断观察法，通过坐标定位和形貌特征定位，可简便，准确地确定跟踪观察位置。将试样表面的摩擦方向垂直于电子束的行扫描方向并使试样表面适度倾向二次电子探测器，可提高观察和拍摄效果，利用该方法观察了一种高铬铸铁中的（Ｆｅ，Ｃｒ）７Ｃ３碳化物与ＳｉＣ磨粒干滑动摩擦过程中的形貌演变。     

磨粒的三维表面特征描述

介绍了三维表面粗糙度参数和表面纹理指数,采用三维表面高度偏差Sa、均方根Sq、表面斜度Ssk、表面峭度Sku等粗糙度参数和表面纹理指数Stdi描述磨粒的三维表面特征,选用油液分析获得磨粒,对其表面特征进行实例分析.结果表明,运用上述参数能够很好区分不同类型的磨粒表面特征.     

异质结太阳电池硅衬底绒面陷光结构的优化

硅异质结(SHJ)太阳电池作为备受关注的新型高效太阳电池,是在单晶硅表面沉积非晶硅薄膜制备而成的。将绒面结构的单晶硅衬底应用于异质结太阳电池,可以减少光的反射,增强光吸收的效率,从而提高太阳电池短路电流密度。利用湿法化学腐蚀对单晶硅衬底表面进行制绒,通过优化影响绒面形貌的几个关键参数,包括异丙醇浓度、时间、衬底类型和硅酸钠的含量,最终通过在n型单晶硅衬底上制绒,使波长为1011 nm处最低反射率从制绒前的34.7%降低到了9.14%,将制绒衬底应用到异质结太阳电池上,短路电流由32.06 m A/cm-2提升到36.16 m A/cm-2,有效地改善了SHJ太阳电池的性能。     

硅晶体表面石墨烯褶皱形貌的分子动力学模拟研究

本文利用分子动力学的方法和模拟退火技术从原子尺度分析研究了Si (100), Si (111)和Si (211)表面单原子层石墨烯的褶皱形貌及其演化特点. 研究表明, 分别置于Si晶体的三种不同原子表面的石墨烯都展现出原子尺度的褶皱形貌. 石墨烯与Si晶体表面原子的晶格失配是引起石墨烯褶皱的主要原因. 研究发现, Si晶体表面石墨烯的褶皱形貌强烈的依赖于退火温度. 石墨烯的褶皱形貌还将直接影响其在Si晶体表面的吸附稳定性. 这些研究结果有助于人们认识基于Si晶体衬底的石墨烯的结构形貌及其稳定性, 为石墨烯的进一步应用提供理论参考.     

低As压退火对GaAs(001)表面形貌与重构的影响

在低As压条件下退火处理原子级平坦的GaAs(001) βup 2(2×4)重构表面. 利用扫描隧道显微镜对表面进行研究, 发现随着低As压退火时间的延长, 表面形貌与表面重构的演变同步进行. 表面形貌经历了从有序平坦转变为无序平坦, 然后逐渐恢复到有序平坦状态的过程. 表面重构则由βup 2(2×4)重构逐渐转变为(2×6)重构, 然后再转变为锯齿状的(2×6)重构, 并且表面形貌与表面重构的演变存在一定的相互关系.     

含水量对TiO_2纳米管形貌控制参数的影响

以不同含水量的乙二醇溶液为电解液,采用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列。通过记录反应过程中电导率、粘度及回路电流随时间的变化曲线,研究含水量对电解液粘度、电导率及电流等过程参数的影响,分析了纳米管形貌尺寸与TiO2溶蚀所耗电荷量的关系。粘度初始值和初始电导率均与含水量呈三次关系,相关系数分别为0.992 5和0.977 8。在反应过程中,溶液粘度值有缓慢增加的趋势。由于不同含水量的电解液粘度的不同,H+和OH-数量不同,F-迁移速率不同,电导率-时间曲线及电流-时间曲线具有不同的变化趋势,并对其进行了理论分析。当水体积分数为4%,5%,6%和10%时,纳米管的形貌较为有序并且TiO2纳米管阵列表面的碎片较少,纳米管直径变化范围为50nm至72nm,长度变化范围为0.85~1.90μm。F-腐蚀氧化膜时所消耗电量与TiO2氧化膜被腐蚀掉的体积呈一次函数关系,即腐蚀电量越大,腐蚀掉的体积越大,为制备一定形貌尺寸的纳米管提供了一定的控制方法。     

两亲性嵌段共聚物PMnEOS-b-PAA的可控合成及与PS-b-PAA共组装体的形貌

在苯乙烯单体的对位引入具有亲水性链段的乙二醇单元, 利用可逆加成断裂链转移聚合方法(RAFT), 可控合成了几种新的两亲性嵌段共聚物聚(4-乙烯基苄基乙二醇单甲醚)-b-聚丙烯酸(PMnEOS-b-PAA, n=1~3), 对其温敏和pH敏性质进行了初步研究. 同时, 研究了PMnEOS-b-PAA分别在亲水性环境下(四氢呋喃/水)和亲脂性环境下(四氢呋喃/甲苯)自组装体的形貌. 将聚对二乙二醇单甲醚苯乙烯-b-聚丙烯酸与聚苯乙烯-b-聚丙烯酸按质量比1:1[m(PMDEOS-b-PAA)/m(PS-b-PAA)=1:1]共混进行共组装, 在四氢呋喃/甲苯体积比为2∶1的混合溶剂中, 发现了一类新型具有均匀分布内部孔道且表面光滑的球形组装体. 进一步研究了该组装体的可重复性和组装机理, 为其后期应用于工业上的负载催化、 小分子识别与释放提供了一种新的策略.     

水性乳液/聚氨酯模型缔合增稠剂的触变性机理

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)与聚乙二醇(PEG, 分子量为4000, 6000和8000)为原料, 以直链醇(C12, C14, C16和C18)为封端剂, 合成了疏水改性乙氧基化氨基甲酸酯(HEUR), 并将其应用于乳液增稠. 采用核磁共振波谱(¹H NMR)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)及凝胶渗透色谱(GPC)表征了HEUR的结构、 分子量及其分布, 研究了其在水性乳液中的流变行为. 研究结果表明, 当HEUR封端基团为C14, C16和C18, 且质量分数增加到1.0%以上时, 增稠的乳液(Latex/HEUR)的流变曲线出现触变环, 为触变性流体. 当HEUR亲疏水比值(R_h)减小时, 疏水性增强, 触变环向低剪切速率( \dot{\gamma } )方向移动, 黏度下降率(Δη)增大; 当HEUR用量增加时, 触变环面积(S_loop)也增大. 这些触变性特点归因于HEUR在乳液中的缔合作用、 氢键作用及链缠结. 利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对Latex/HEUR的聚集态和表面形貌进行了表征. 结果表明, 随着HEUR封端基团链长增加, Latex/HEUR颗粒粒径增大, 表面变粗糙.     

两种形貌纳米Fe2O3对TKX-50热分解的催化性能研究

Energy components used in solid rocket propellants are beneficial for improving the energy performance, and their thermal decomposition characteristics significantly affect the combustion properties of the propellants. As a kind of energetic material with both high energy and low sensitivity (impact and friction), 5, 5'-bistetrazole-1, 1'-diolate (TKX-50) can effectively improve the energy and safety characteristics of solid propellants. Burning catalyst is another important component of solid propellants, which can significantly improve the burning rate of the propellant and reduce the pressure exponent. Among various burning catalysts, nanoscale transition metal oxides can promote the thermal decomposition of the energetic component, thus enhancing the combustion properties of the solid propellant. However, the catalytic effects of nanoscale transition metal oxides with different morphologies on the thermal decomposition of TKX-50 have rarely been studied. Based on the excellent catalytic activity of Fe₂O₃ for TKX-50 thermal decomposition, nano-Fe₂O₃ particles with spherical and tubular microstructures were used for TKX-50 thermal decomposition. The Fe₂O₃ nanoparticles were successfully fabricated via the solvothermal method and characterized by scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses. The XRD, FT-IR, and XPS results confirmed the successful fabrication of spherical and tubular Fe₂O₃ samples. The SEM and TEM images showed that the spherical Fe₂O₃ samples are composed of agglomerated Fe₂O₃ nanoparticles with an average particle size of 110 nm. In addition, the average diameter and length of hollow tubular Fe₂O₃ nanoparticles are 120 nm and 200 nm, respectively. The catalytic activities of spherical and tubular Fe₂O₃ for TKX-50 decomposition were studied by thermogravimetric analysis (TG) and differential scanning calorimetry (DSC) methods. The DSC and TG-DTG curves showed that both tubular and spherical Fe₂O₃ could effectively promote TKX-50 thermal decomposition. The first thermal decomposition peak temperature (T_FDP) of TKX-50 was reduced by 36.5 K and 26.3 K in the presence of tubular and spherical Fe₂O₃, respectively, at 10 K·min⁻¹. The activation energy (E_a) of TKX-50, determined by the iso-conversional method, was significantly reduced in the presence of both tubular and spherical Fe₂O₃. The results indicated that the microstructure of the catalyst has a significant effect on its catalytic performance for TKX-50 thermal decomposition, and that tubular Fe₂O₃ with hollow microstructure possesses better catalytic activity than spherical Fe₂O₃. The excellent catalytic activity of tubular Fe₂O₃ can be attributed to the hollow microstructure, which has more active sites for TKX-50 thermal decomposition.