全蒸发顶空气相色谱-质谱法用于固体体积测定及吸附性能分析

结合非固体接触式的全蒸发技术(FET)与顶空气相色谱-质谱联用(HS-GC-MS)技术构建了一种可用于不规则材料的体积分析方法。以苯乙烯和异丙苯为目标分析物,利用气相分子平衡浓度与质谱信号响应值这两个变量之间的线性关系,实现了对多种不规则材料体积的准确测定及其吸附性能分析。实验结果表明:对于以搅拌子为代表的非吸附型材料,全蒸发顶空气相色谱-质谱(FEHS-GC-MS)的响应值不受平衡温度影响,可在不同温度条件下准确计算出其体积;石蜡和石墨烯气凝胶等吸附型不规则材料,可先通过绘制平衡温度-蒸发目标分子吸附曲线研究其吸附性能,然后选取适宜的全脱附温度用于测算其真实体积。该研究为不规则材料的体积测算及其吸附性能研究提供了一种分析策略,可用于新型多孔吸附材料和固相微萃取涂层材料等研究领域。     

硅酸盐玻璃中的离子堆积

硅酸盐玻璃可视为松驰的SiO_2玻璃,其体积由两部分组成,一部分为O~(2-)的拓扑体积,等于SiO_2玻璃的氧平均体积,另一部分为阳离子的拓扑体积。对于一价阳离子相当于做等大球密任意堆积时的平均占有体积,对于二价阳离子须减去电荷引起的体积收缩,其减量等于Ca~(2+)的堆积体积,由此得到计算硅酸盐玻璃氧平均体积的公式。该公式表明了各种阳离子对玻璃体积的贡献,从一个侧面揭示了玻璃结构的特点,并可用来计算玻璃密度。     

块状壳聚糖多孔支架内交替浸渍沉积磷灰石层

在聚合物支架内沉积羟基磷灰石涂层有望提高支架的生物活性和骨传导性. 本研究采用交替浸渍沉积法, 以块状壳聚糖(Cs)三维多孔支架为沉积模板, 在氯化钙溶液和磷酸氢二钠溶液中交替浸渍, 沉积了羟基磷灰石(HA)涂层. 应用XRD、FT-IR、SEM、孔隙率测试、焙烧法和压缩实验对沉积前后支架的组成、形貌、孔隙率、无机物沉积量以及压缩强度进行了表征. 研究结果表明, 支架上沉积物为低结晶度的碳酸羟基磷灰石, 沿c轴择优生长, 与天然骨中磷灰石类似. 扫描电镜照片显示, 磷灰石在支架孔壁上的沉积量呈梯度分布, 外部沉积量多于内部, 靠近支架表面孔隙部分堵塞, 但内部仍保持连通的孔隙结构. 经6次交替浸渍处理的支架, 孔隙率为94.0%, 羟基磷灰石沉积量达到总质量的13.5%, 压缩强度则由0.055 MPa提高到0.109 MPa.     

溶剂热法合成花朵状钴磁性粉体及表征

采用一种简单的溶剂热法成功的合成了花朵状的钴磁性粉体。通过X射线粉末衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)等对样品进行物相与形貌的表征。结果表明样品为六排堆积(hcp)和面心立方结构(fcc)混合结构的钴单质,形貌为由很多个厚度约为50～150 nm的菱形花瓣构成的花朵状结构,每个花朵的尺寸约为2μm左右。采用振动样品磁强计(VSM)测试了样品的磁性能,测试表明样品在室温下表现出铁磁性,饱和磁化强度(Ms)为140 emu.g-1,剩磁(Mr)为9.4 emu.g-1,矫顽力(Hc)为280 Oe。     

三维有序In2O3纳米线阵列的合成及纳米结构有序度对气敏性能的影响

采用SBA-15硬模板复制技术合成出三维有序纳米线阵列结构的In₂O₃, 通过离心分离获得了2个尺寸不同的块状颗粒样品. 利用XRD、 SEM和紫外-可见光谱对样品的晶体结构、 晶粒尺寸、 形貌及带隙宽度进行了分析. 结果表明, 2个样品具有相同的纳米微结构, 均为由晶粒尺寸约12 nm的近球形In₂O₃晶粒规则有序排列生长而成的三维纳米线阵列结构, 纳米线的直径约为12 nm, 间距约为2 nm, 且块状尺寸较大样品的带隙宽度略大. In₂O₃样品对乙醇气体的气敏性能测试结果显示, 当乙醇气体在空气中的体积分数为100×10^-6, 温度为320 ℃时, A样品的灵敏度达到50. 6, 优于尺寸较小的B样品. 通过对比研究发现该纳米结构样品的气敏性能明显优于同级别纳米颗粒和介孔结构材料, 纳米材料的气敏性能随纳米结构形态有序度的增加而提高.     

毛细管电泳-大体积样品堆积法测定地龙蛋白粉中地龙多肽

建立了一种简单灵敏的毛细管电泳-大体积样品堆积法同时分离检测4种地龙多肽，方法成功用于地龙多肽VQ-5、OEP3121、F-1及AQ-5的富集。实验中采用了高效毛细管电泳的大体积进样法并对电泳条件进行优化，获得最优条件：堆积电压为-20 kV,堆积时间为2 min,进样压力为20.68 kPa,进样时间为33 s,检测波长为215 nm。实验结果显示，4种地龙多肽可在11 min内完全分离，在各自线性范围内呈现良好的线性，相关系数均大于0.99,富集因子在7.7～30.3之间。将所建立的方法用于地龙蛋白粉中多肽的测定，测得地龙蛋白粉中多肽AQ-5的含量为0.0012%,回收率在91.97%～102.67%之间。该方法简单，快速且准确，适用于实际样品的分析。     

四种晶型MnO2超级电容器电极材料的电化学性能研究

用尽量简便的方法制备出δ、α、β及γ型4种MnO₂粉末. 通过X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FSEM）、热重分析（TGA）与比表面积测试（BET）等方法对样品粉末性质进行分析,并对4种不同粉末制成的电极进行循环伏安、恒流充放电及稳定性测试. 结果表明,4种MnO₂都具有良好的电容特性,其中α-MnO₂具有最高的比表面积与孔隙率,故其电极比容量最高,但其大电流放电时的倍率特性较差. 其余3种MnO₂比表面积相当,而β-MnO₂虽然比容量较低,但其简单的孔隙结构使其拥有最好的倍率特性与稳定性.     

天然石墨负极的改性研究

天然石墨作为锂离子二次电池负极材料得到了广泛关注. 针对天然石墨负极的体积效应和表面活性基团的不利影响, 通过溴化和高温煅烧处理制备石墨插层化合物中间体和适度膨胀的石墨样品以改善其倍率和循环寿命. 样品利用X 射线衍射(XRD)、扫描式电子显微镜(SEM)和比表面积检测(BET)分析其结构特征, 结果表明膨胀石墨样品石墨层剥离晶粒增大. 恒流充放电和循环伏安扫描测试结果表明改性后的石墨样品其倍率性能和循环稳定性均得到明显改善.     

海洋沉积物孔隙水总碱度的现场分析方法

海洋沉积物孔隙水总碱度及其分布对海洋天然气水合物的调查研究具有重要意义.孔隙水总碱度异常对于判断天然气水合物的存在具有重要的指示作用.建立了利用微量水样品测试总碱度的方法,将2.00 mL孔隙水样品加入10.00 mL已知总碱度的海水样品中,使用盐酸标准溶液滴定、pH计监控法测定混合溶液的总碱度,然后计算出加入孔隙水样品的总碱度.方法所需样品量少,测定结果的相对标准偏差小于2％(n=12),方法简便可行,可用于船上海洋沉积物孔隙水总碱度的现场测定.     

乙烯/空气反扩散火焰中气体温度及碳烟体积分数的分布特征

采用三维定位快速插拔式热电偶对乙烯/空气反扩散火焰中不同点处气体温度进行测量,并基于热电偶颗粒沉积法原理,计算火焰中各测量点处碳烟体积分数,研究反扩散火焰中气体温度分布规律及碳烟体积分数随火焰轴向和径向的分布特征.研究结果表明,反扩散火焰中气体温度随轴向呈递减趋势,沿径向也呈递减趋势.燃烧器出口处由于出口效应造成中心区...     

利用体积排阻快速原位表征整体固定相的孔结构

利用体积排阻色谱原理,在自制的径向色谱柱上,测定了具有窄分子量分布且已知平均分子量418～190 000的聚苯乙烯标准品的保留数据,这些数据可用于计算柱子的外部(55．1％)、内部(4．9％)和总孔隙率以及整体材料孔尺寸分布的信息。此种技术用于整体填料孔结构的表征,具有无破坏性、原位、快速的特点。整体固定相的外部和总孔隙率高于颗粒填充柱,表明整体柱的高通透性;流速与压力关系的分析,证明了整体固定相在高流速下具有低背压的特征。     

超临界干燥法制备Fe2O3-SiO2气凝胶

以正硅酸乙酯（TEOS）和硝酸铁为原料,采用溶胶-凝胶法和超临界干燥工艺制备了Fe2O3-SiO2气凝胶,研究了Fe2O3-SiO2醇凝胶的形成条件的影响,并对所得气凝胶样品结构特性进行了初步表征．所得气凝胶样品是由直径约8nm的胶体粒子构成的低密度、高孔隙率的块状非晶固态材料．     

毛细管电泳乙腈-盐在线堆积方法机理研究

以两种多肽为例, 在详细考察样品基质、 背景缓冲液性质以及其它操作因素对堆积影响的基础上, 提出乙腈-盐堆积法的可能机理为乙腈-致-快速-大体积堆积-盐诱导-类-等速电泳过程, 并用实验加以验证.     

一步溶剂热法合成C掺杂介孔TiO_2可见光光催化材料

在无模板剂的条件下,以钛酸四丁酯为钛源,采用一步溶剂热法,在乙醇体系中合成出C掺杂TiO2球状介孔可见光光催化材料.通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附仪、X射线光电子能谱(XPS)、固体漫反射(UV-Vis)以及光降解罗丹明B实验等对其进行了结构表征和性能测试.实验结果表明,合成样品为锐钛矿晶型,材料表现为由纳米粒子堆积而成的大小均一的球形形貌.TiO2材料的结晶度和粒子形貌大小可以通过乙酸加入量来进行调控,这对于实际应用具有重要意义.同时,通过测试证明样品中的C原子进入TiO2晶格内部,取代了O原子的位置,窄化了TiO2内部的能带结构,从而大大提高了材料的可见光光催化活性,结果证明合成材料对污染物具有很好的吸附性能和光降解性能.     

兼具高孔隙率和梯度孔隙结构的多孔钯块材的制备、表征及其电化学性能研究

钯材料广泛用于氢同位素储存和分离、催化和传感等领域.传统的负载钯催化材料具有优异的乙醇和甲醇等电化学催化氧化性能.除此之外,负载钯催化材料还具有优异的甲烷催化燃烧性能.然而,很多研究显示负载钯催化材料存在很多不足,例如在工程应用过程中不稳定,纳米颗粒会发生聚集和长大,进而引起材料性能急剧下降等.不同于钯片、海绵钯粉末和负载钯催化材料,多孔钯具有三维连通的孔隙结构,可避免团聚现象的发生.同时,多孔钯还具有一些特殊的物理化学性能.研究表明,梯度孔隙结构是一种高效的电化学催化结构.因而近年来很多研究者都致力于探索具有高孔隙率和梯度孔隙结构多孔钯块材的制备方法.已有的研究包括造孔剂法和模板法等,但上述方法制得的多孔钯块材均存在比表面积低或难以获得块体材料缺点.我们研究组发展了一种制备兼具高孔隙率和梯度孔隙结构的多孔钯块材的新方法.即通过以一定粒度的NaCl颗粒作为造孔剂放电等离子烧结制备PdAl合金复合块材,然后通过去离子水溶解获得多孔PdAl合金,最后经过在盐酸溶液中去合金化得到具有数十微米的宏观大孔和约10纳米的纳米孔等梯度孔隙结构的多孔钯块材.当造孔剂添加量为20 vol.%,制得了孔隙率高达88%且完整的多孔钯块材.对该多孔钯块材的力学性能进行了测试,其压缩强度为0.5 MPa.对该块材进行氮吸附测试,测试结果显示其比表面积达到54 m2/g.我们进一步对该多孔钯块材的乙醇电化学催化氧化性能进行了研究.对不同扫描速度下多孔钯块材在KOH(1 mol/L)+乙醇(0.8 mol/L)溶液中电催化活性进行分析.随着扫描速率从10 mV/s提高到50 mV/s,正扫描峰电流密度也逐渐提高,且峰电位向正电位方向移动.对峰电流密度和扫描速率的平方根进行拟合,发现它们之间存在明显的线性关系,表明该电催化氧化行为是一个受扩散控制的过程.随着溶液中乙醇浓度不断增加,正扫描方向乙醇氧化峰的峰电流呈现出先增大后减小的趋势.这是因为乙醇基和羟基在钯表面的竞争性吸附造成的.当乙醇浓度较高时,乙醇基会占据钯表面大量的活性位,从而阻碍和抑制羟基的吸附.此时,羟基在钯表面的吸附成为电氧化反应的控制因素.因此,只有选择合适的乙醇浓度,才能更好地发挥材料的电催化性能.当乙醇浓度为2 mol/L时,峰电流最大,达到120 mA/cm2,表明多孔钯块材具有优异的电催化性能,这与该材料的梯度孔隙结构、高比表面积和高孔隙率密切相关.进一步对多孔钯块材的催化稳定性进行研究.该多孔钯块材显示出了优异的催化稳定性,当经过50次循环后,乙醇氧化峰的峰电流仅下降到~110 mA/cm2.     

兼具高孔隙率和梯度孔隙结构的多孔钯块材的制备、表征及其电化学性能研究（英文）

钯材料广泛用于氢同位素储存和分离、催化和传感等领域.传统的负载钯催化材料具有优异的乙醇和甲醇等电化学催化氧化性能.除此之外,负载钯催化材料还具有优异的甲烷催化燃烧性能.然而,很多研究显示负载钯催化材料存在很多不足,例如在工程应用过程中不稳定,纳米颗粒会发生聚集和长大,进而引起材料性能急剧下降等.不同于钯片、海绵钯粉末和负载钯催化材料,多孔钯具有三维连通的孔隙结构,可避免团聚现象的发生.同时,多孔钯还具有一些特殊的物理化学性能.研究表明,梯度孔隙结构是一种高效的电化学催化结构.因而近年来很多研究者都致力于探索具有高孔隙率和梯度孔隙结构多孔钯块材的制备方法.已有的研究包括造孔剂法和模板法等,但上述方法制得的多孔钯块材均存在比表面积低或难以获得块体材料缺点.我们研究组发展了一种制备兼具高孔隙率和梯度孔隙结构的多孔钯块材的新方法.即通过以一定粒度的NaCl颗粒作为造孔剂放电等离子烧结制备PdAl合金复合块材,然后通过去离子水溶解获得多孔PdAl合金,最后经过在盐酸溶液中去合金化得到具有数十微米的宏观大孔和约10纳米的纳米孔等梯度孔隙结构的多孔钯块材.当造孔剂添加量为20 vol.%,制得了孔隙率高达88%且完整的多孔钯块材.对该多孔钯块材的力学性能进行了测试,其压缩强度为0.5 MPa.对该块材进行氮吸附测试,测试结果显示其比表面积达到54 m~2/g.我们进一步对该多孔钯块材的乙醇电化学催化氧化性能进行了研究.对不同扫描速度下多孔钯块材在KOH(1 mol/L)+乙醇(0.8 mol/L)溶液中电催化活性进行分析.随着扫描速率从10 mV/s提高到50 mV/s,正扫描峰电流密度也逐渐提高,且峰电位向正电位方向移动.对峰电流密度和扫描速率的平方根进行拟合,发现它们之间存在明显的线性关系,表明该电催化氧化行为是一个受扩散控制的过程.随着溶液中乙醇浓度不断增加,正扫描方向乙醇氧化峰的峰电流呈现出先增大后减小的趋势.这是因为乙醇基和羟基在钯表面的竞争性吸附造成的.当乙醇浓度较高时,乙醇基会占据钯表面大量的活性位,从而阻碍和抑制羟基的吸附.此时,羟基在钯表面的吸附成为电氧化反应的控制因素.因此,只有选择合适的乙醇浓度,才能更好地发挥材料的电催化性能.当乙醇浓度为2 mol/L时,峰电流最大,达到120 mA/cm~2,表明多孔钯块材具有优异的电催化性能,这与该材料的梯度孔隙结构、高比表面积和高孔隙率密切相关.进一步对多孔钯块材的催化稳定性进行研究.该多孔钯块材显示出了优异的催化稳定性,当经过50次循环后,乙醇氧化峰的峰电流仅下降到~110 mA/cm~2.     

Ag-TiO2-MnO2复合材料的制备与电化学性能研究

采用高温固相法制备了Ag-TiO₂共修饰的二氧化锰锂电池阴极材料,通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶红外光谱仪（FT-IR）、X射线光电子能谱仪（XPS）、能量散射X射线能谱（EDS）、循环伏安测试（CV）、恒流放电测试、交流阻抗测试（EIS）等分别检测了所制备样品的物理-化学特性及相应的电化学性能特征.结果表明：空白二氧化锰与修饰后二氧化锰均为β 晶型,相比于未修饰样品,Ag-TiO₂-MnO₂ 样品的形貌得到了明显的改变.修饰后样品大倍率的放电比容量显著提升,1C 下的容量由 75mAh·g^-1 增加到 115mAh·g^-1,Ag-TiO₂-MnO₂ 样品 Mn-O 键能的增强对于抑制放电过程中体积膨胀也有一定作用,可以使二氧化锰材料保持较好的结构稳定性.     

密堆积六方结构Ni纳米颗粒的制备与表征

采用溶胶-凝胶方法制备前驱体, 将前驱体进行热处理制得密堆积六方结构(hcp)的Ni纳米粉末. 利用TG-DTA, XRD和TEM等测试手段对材料的合成条件、结构、形貌以及结构演变过程进行了分析. 结果表明, 于300 ℃进行热处理所合成的样品为球形的具有密堆六方结构的Ni纳米颗粒, 晶胞参数a=0.2652 nm, c=0.4334 nm, 平均晶粒尺寸约为12 nm. 随着热处理温度的升高, 样品结构发生由密堆六方结构向面心立方结构的转变.     

小体积常压气体中微量水分分析方法研究

本文在卡尔·费休库仑法的基础上建立了一套独特的分析系统和相应的分析方法,用以分析常温常压下小体积气体中微量水分。通过检测高纯氮气中的微量水分考核了方法的精密度,分析数据的实验标准偏差U<10%;通过分析空气中的水分含量验证了方法的准确度,空气中水分的测量值与计算值在误差范围内一致。小体积常压气体中微量水分的卡尔.费休分析方法的建立,对分析贮存环境气体内水分变化规律及采取有效措施控制封装气体内水分含量,建立较干燥的贮存环境具有指导作用。     

Pr_(0.15)Tb_(0.85)Fe_(1.9)B_x内禀磁致伸缩的测量与分析

利用电弧熔炼法制备了Pr_(0.15)Tb_(0.85)Fe_(1.9)B_x系列样品,通过X射线衍射法对粉末样品的(440)衍射峰进行精细步进扫描并拟合数据,分析获得样品的内禀磁致伸缩λ_(111),通过电阻应变片法测得块状样品在外加磁场下的磁致伸缩值变化趋势,外推得到宏观饱和磁致伸缩值λ_s,并从Laves相晶体结构特性出发对两者进行详细比较对照和进一步深化分析.结果表明,常温下Pr在Laves相化合物中对磁致伸缩具有较大的贡献,适量B的掺入可以增加Pr在Laves相化合物中的含量且不降低材料的磁致伸缩性能.