B0.44Co0.27N0.29化合物的合成、表征和性能

以硼酸和三聚氰胺为原料,利用化学法、真空热处理及高温高压技术对BCN化合物的形成、结构及相变进行了研究.在真空10-3Pa条件下,经1273K高温热处理得到非晶B-C-N前驱物.这种前驱物在920K以下为绝缘体,在920K由绝缘体转变为非晶半导体.在973-1003K和1013-1073K范围这种非晶半导体表现出不同的电导-温度关系,电导激活能分别为0.34eV和1.10eV,表明在两个不同的温度区域这种非晶半导体的导电机构不同.将这种前驱物在3.5GPa,经1473K退火40min后由非晶态转化为单相六方结构的B-C-N晶体,其成分为B0.44C0.27N0.29,晶格常数为a=0.2515nm,c=0.6684nm.六方B0.44C0.27N0.29晶体在1330,1364,1588和1617cm-1出现四个强的Raman散射峰,其中1330和1617cm-1被认为是六方B0.44C0.27N0.29晶体特征Raman散射峰.     

B0.44C0.27N0.29化合物的合成、表征和性能

以硼酸和三聚氰胺为原料，利用化学法、真空热处理及高温高压技术对BCN化合物的形成、结构及相变进行了研究．在真空10^-3Pa条件下，经1273K高温热处理得到非晶B-C-N前驱物．这种前驱物在920K以下为绝缘体，在920K由绝缘体转变为非晶半导体．在973-1003K和1013-1073K范围这种非晶半导体表现出不同的电导一温度关系，电导激活能分别为0．34eV和1．10eV，表明在两个不同的温度区域这种非晶半导体的导电机构不同．将这种前驱物在3．5GPa，经1473K退火40min后由非晶态转化为单相六方结构的B-C-N晶体，其成分为B0.44C0.27N0.29，晶格常数为a=0．2515nm，c=0．6684nm．六方B0.44C0.27N0.29晶体在1330，1364，1588和1617cm^-1出现四个强的Raman散射峰，其中1330和1617cm^-1被认为是六方B0.44C0.27N0.29晶体特征Raman散射峰.     

片状h-BCN化合物的高温高压化学合成与表征

以高温烧结三聚氰胺制得的CNH化合物为C、N源,与分析纯单质硼粉以一定比例混合,在5.0~5.5 GPa、1 400~1 500℃高温高压条件下,经化学反应合成了六角硼碳氮(h-BCN)晶体。用傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对产物进行了表征,结果表明,得到了含碳量较高的六方结构B0.18C0.66N0.16化合物,成分接近于BC4N,硼、碳、氮是以原子化合的形式存在;XRD分析确定该合成产物具有六角网状结构;SEM测量结果表明,B-C-N晶体具有片状六角形貌,尺寸在1μm左右。     

聚合物前驱体制备具有竹节结构的Si-B-C-N纳米材料及其发光

采用热裂解聚合物前驱体法制备出了具有竹节结构的Si—B-C—N纳米材料。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)结果表明样品具有特殊的竹节状(叠杯状)形貌,电子散射能谱(EDX)证实了样品组分为Si、B、C、N。通过微区喇曼光谱仪研究了样品在488nm激光激发下从84—290K的变温发射特性,在490-800nm观察到位于580,620nm附近两个较强发射峰和740nm附近一个弱的发射峰。变温实验说明相应发射峰与材料禁带中形成的杂质能级有关。     

硼碳氮纳米管的热解法制备及生长机理研究

以乙二胺、二茂铁和硼氢化钠为原料,以N2和H2为辅气,用钴作催化剂,在不同温度下制备出了具有竹节状结构的硼碳氮(BCN)纳米管.根据透射电子显微镜观察,分析了BCN纳米管的生长机理.B和N的同时掺杂,所形成的五边形结构比单独N掺杂时具有更低的形成能,是竹节状结构形成的主要原因.用Raman光谱可以用来表征BCN纳米管中B和N的掺杂程度及纳米管的质量.分析表明,在860℃下制备的BCN纳米管竹节状结构最密集,质量最好,产率最高.扫描俄歇微探针分析表明,在860℃下制备的BCN纳米管的元素组成比为B∶N∶C= 关键词： BCN纳米管 热解 透射电子显微镜 Raman光谱     

直接沉淀法制备纳米ZnO及表征

以硫酸锌和碳酸铵为原料,采用直接沉淀法制备了纳米ZnO,并探讨了浓度、温度、时间、洗涤液及操作方式等因素对样品的影响;采用GT-DTA、FT-IR、XRD、BET等对前驱物和纳米ZnO粉体结构和形貌进行了表征,结果表明:前驱物是[Zn5(OH)6(Co3)2],前驱物在300C培烧2h得到的纳米ZnO的粒径为15-22nm左右,分布较均匀、纯度高,并发现纳米晶须形状ZnO.     

糖精钴水合物[Co(C7H4NO3S)2(H2O)4]·2H2O的合成及晶体结构

以糖精钠(sac-Na)、丙氨酸和硝酸钴为原料合成得到糖精钴琥珀色块状晶体,采用红外、X射线单晶衍射对配合物进行了表征,该晶体属单斜晶系,空间群为P21/c,晶胞参数为:a=0.79269(5)nm,b=1.61407(10)nm,c=0.77026 (5) nm,α=90°,β=99.695(7)°,Ⅴ=0.97145 (11) nm3,Z=2,Dc=1.817g/cm3,F(000)=546,R=0.0278.结构分析表明,中心Co离子与4个O原子和两个N原子配位,处于四角双锥八面体配位环境中,4个水分子在赤道平面上与Co离子配位,晶胞中还包含有2个游离的结晶水,形成了含6个水分子的结晶物.     

石墨相C3N4的高温高压研究

为了得到超硬相的C3N4,利用石墨相C3N4(gC3N4)为实验的初始原料,利用六面顶压机高温高压实验技术,对gC3N4进行了高温高压研究.实验结果表明,在5.2 GPa、600 ℃和5.2 GPa、800 ℃两个压力和温度点,制备的样品经过X射线衍射(XRD)分析,样品仍然为gC3N4,当温度升到1000 ℃时,发现样品发生了变化,经XRD和X光电子能谱（XPS）分析,gC3N4完全分解为石墨.     

Ba_3Y_2Cu_5O_(15-x)氧化物中的相

样品A和B都是组成为Ba_3Y_2Cu_5O_(15-x),但采用不同的热处理工艺后呈现出不同的导电性能,前者是超导体而后者在77.36K还为非超导体。两种样品都是多相化合物。超导样品A中的主相是具有有序畸变钙钛矿型结构的正交相,其单胞尺寸α=0.386,b=0.389和c=1.159nm,空间群是Pmmm。此外,还含有小量的另一类正交相(称phase- Ⅱ),其单胞尺寸是α=1.231,b=0.740,c=0.571nm,空间群是Pbam。 样品B中的主相仍然是上述的超导相,含有小量的 Phase-Ⅱ。此外,还含有小量的如下三种相:Phase-Ⅲ:正交晶系,α=0.892,b=0.639,c=0.535nm。Phase-Ⅳ:体心立方结构,a=1.822nm。Phase-V:六角晶系,a=b=0.526, c=0.635nm。     

锂基触媒体系中不同形状立方氮化硼晶体的高压合成

采用高温高压方法,以六角氮化硼(hBN)为原料、选用氮化锂(Li3N)、氢化锂+氮化锂(LiH+Li3N)、氢化锂(LiH)、氢化锂+氨基锂(LiH+LiNH2)、氮化锂+氨基锂(Li3N+LiNH2)为触媒,在合适的温度、压力及生长工艺条件下,分别得到了厚板状、类球形、八面体或六八面体、扁锥状和片状六边形形貌立方氮化硼(cBN)晶体。总结了不同锂基触媒/添加剂对合成的cBN晶体形貌变化的影响。     

片状h-CN化合物的高温高压化学合成与表征

 以高温烧结三聚氰胺制得的CNH化合物为C、N源，与分析纯单质硼粉以一定比例混合，在5.0～5.5 GPa、1 400~1 500 ℃高温高压条件下，经化学反应合成了六角硼碳氮（h-BCN）晶体。用傅立叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）对产物进行了表征，结果表明，得到了含碳量较高的六方结构B_0.18C_0.66N_0.16化合物，成分接近于BC₄N，硼、碳、氮是以原子化合的形式存在；XRD分析确定该合成产物具有六角网状结构；SEM测量结果表明，B-C-N晶体具有片状六角形貌，尺寸在1 μm左右。     

A molecular dynamics study of the mechanical properties of h-BCN monolayer using a modified Tersoff interatomic potential

Using molecular dynamics (MD) simulations, we investigate the mechanical properties of hexagonal BCN monolayer, a newly synthesized two-dimensional material with an atom ratio of B/C/N = 1:1:1. The Tersoff potential is modified to get good agreement between predicted and measured fracture strengths of graphene. With this modified Tersoff potential, we perform extensive MD simulations to study the effect of temperature, strain rate and vacancy defect on the mechanical properties of h-BCN. It is found that h-BCN is a strong material with fracture strength of 81.4–93.5 GPa, albeit ∼35% lower than that of graphene. Similar to graphene, temperature has strong effect on the mechanical properties of h-BCN. As the temperature increases from 10 K to 1300 K, the fracture strength and strain of h-BCN drops by 55% and 62%, respectively. The strain rate is found to have a moderate effect. When the strain rate increases from 0.00002 to 0.0125 ps⁻¹, the fracture strength and strain of h-BCN increases 6.1% and 12%, respectively. As for the atomic defect, a very small concentration (0.028%) of vacancy in h-BCN is able to cause a 28% reduction in fracture strength and a 35.5% reduction in fracture strain. These findings have significance for its future applications in nanodevices.     

富硼稀土硼化物NdB6的高温高压合成

 提出了一种在高温高压极端条件下合成富硼稀土硼化物NdB₆的新方法，即以稀土氧化物Nd₂O₃为钕源与单质硼反应的方法获得了稀土六硼化物NdB₆。并对合成产物进行了粉末X射线衍射分析。结果表明在配比为Nd：B＝1：6时，压力为4.0 GPa、温度为1 600 ℃、反应时间为15 min的条件下，获得了单相性非常好的NdB₆。高温高压合成NdB₆方法具有反应条件易达到、合成时间短、反应产物单相性好等优点。其XRD结果表明该合成产物为立方结构，晶格常数为a＝0.417 nm。     

与Al发生扩散反应的非晶(Fe0.99Mo0.01)78Si9B13晶化

 高压下与Al发生扩散反应的非晶(Fe_0.99Mo_0.01)₇₈Si₉B₁₃（FMSB）的晶化产物与纯FMSB的不同。与Al反应的FMSB非晶在3.0~5.0 GPa、780~900 K热处理时,晶化为α-Fe(Al)和次亚稳非晶合金;在这一压力范围以外,720~900 K热处理时,晶化为α-Fe(Si)、Fe₃B或Fe₂B。与Al发生反应的FMSB非晶可能通过与Al的扩散反应在Al/FMSB界面开始晶化。压力和温度对晶化过程的影响主要是由于α-Fe固溶体的Gibbs自由能随压力、温度和Al含量的变化。     

非晶La80Al20晶化相的超导电性

 本文把非晶La₈₀Al₂₀在真空中、不同温度及其时间条件下进行退火，以及在6 GPa不同温度退火40 min，并对退火样品的相结构及超导性进行了研究。发现真空中，250 ℃退火的样品晶化成了T>4.2 K、不超导的单相四方La₄Al；300 ℃及450 ℃退火的样品晶化成La₃Al、α-La、β-La及一些未知杂相，这些多相混合物的T_C<6.0 K。在6 GPa 300 ℃及以下温度退火的样品，晶化成单相六角La₄Al，其晶格常数与六角La₃Al的完全相同，这些样品的T_C>5.1 K；6 GPa、350 ℃及以上温度退火的样品，晶化成La₃Al相及新未知相H，新相H的T_C约为6.3 K。     

静高压下非晶(Fe0.99,Mo0.01)78Si9B13合金晶化过程的热力学研究

 在600~930 K，常压到7 GPa的范围内，对非晶(Fe_0.99,Mo_0.01)₇₈Si₉B₁₃合金等温等压退火30 min。实验表明：其晶化产物α-Fe(Mo, Si)、Fe₃B和Fe₂B相的析出与所加压力密切相关。压力使非晶(Fe_0.99,Mo_0.01)₇₈Si₉B₁₃合金的晶化温度和亚稳Fe₃B相的析出温度下降，在一定的压力和温度下，亚稳Fe₃B相将向稳定Fe₂B相转变，其转变温度随压力而变化。还对非晶(Fe_0.99,Mo_0.01)₇₈Si₉B₁₃合金的晶化和亚稳Fe₃B到稳定Fe₂B转变的热力学机制进行了讨论，并给出Fe₃B向Fe₂B的相转变方程。     

Influence of assisted ion energy on surface roughness and mechanical properties of boron carbon nitride films synthesized by DIBSD

The BCN thin films were produced by dual ion beam sputtering deposition (DIBSD). The influence of assisted ion energy on surface roughness and mechanical properties of BCN films were investigated. The surface roughness was determined by atomic force microscopy (AFM) and the mechanical properties of BCN firms were evaluated by nano-indentation in N₂ gas. The composition, structure and chemical bonding of the BCN thin films were analyzed by using energy dispersive spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), laser Raman spectroscopy and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). These films appeared as amorphous structure. As a result, the BCN films with the smoothest surface (R_a = 0.35 nm and R_p-v = 4.4 nm) and the highest nano-hardness of 30.1 GPa and elastic modulus of 232.6 GPa were obtained at 200 eV and 12 mA with N₂:Ar = 1:1, and the chemical composition of this BCN film was 81 at.% B, 14 at.% C and 5 at.% N. Moreover, several bonding states such as B-N, B-C and C-N were observed in BCN thin films.     

一种新的氮化碳相的冲击波合成

 为了合成理论预测存在的高密度氮化碳相,以富氮的C-N-O非晶材料和晶态的双氰胺为前体,在低于50 GPa的冲击压力范围内进行了一系列冲击回收实验。回收产物的XRD衍射表明,形成了由β-C₃N₄和一种新的氮化碳相组成的复合相。该新相的衍射峰可以完全指标化为一个单斜晶胞,晶胞常数为a=0.981 nm,b=0.723 nm,c=0.561 nm,β=95.2°,晶胞体积V_cell=0.396 6 nm³。根据实验结果可以认为,氮化碳复合相的形成是前体有机分子在瞬态的冲击波化学反应后,经历了极高速的冲击淬火过程（约10⁹ K/s）,作为一种高压亚稳相而被保存下来。冲击压缩富氮的有机物前体,是合成氮化碳相的一种新方法。     

固溶体60%NaAlSi2O6-40%CaMgSi2O6在高温高压下的相图的研究

 在1.0~5.0 GPa、700~1 750 ℃条件范围内，对固溶体0.6NaAlSi₂O₆-0.4CaMgSi₂O₆进行了研究，探讨了该固溶体在高温高压下的存在行为，研究了由非晶态玻璃向翡翠转化过程中p-T作用的相图，得到的透辉石翡翠的晶胞参数为a=0.943 9 nm，b=0.857 3 nm，c=0.523 3 nm，β=107.28°和V=0.417 02 nm³。本实验中合成的宝石级翡翠为色泽温润，具有玻璃光泽，半透明的极富观赏性的透辉石翡翠。     

非晶FeMoSiB合金机械晶化的动力学机制

 研究了非晶(Fe_0.99Mo_0.01)₇₈Si₉B₁₃（FMSB）合金的机械晶化过程和机制,并讨论了局域高压的作用。结果表明：非晶FMSB合金的晶化过程及其产物与球磨强度和球磨时间有密切关系,在低能球磨FMSB非晶过程中,晶化相只有α-Fe(Mo,Si)固溶体,而在高能球磨过程中,除了α-Fe(Mo,Si)固溶体结晶相之外,还分别有(Fe,Mo)₃B和Fe₂B相析出。其晶化机制可归因于由碰撞引起的局域高压和局域高温共同作用的结果。实验结果还表明,机械球磨不仅对非晶FMSB的常压热晶化温度有重要影响,而且对其热晶化结果亦有重要影响。