O_2/CO_2气氛下不同密度煤粉燃烧特性研究

本文将大同烟煤分为低(1.4 g/cm~3)、中(1.4～2.0 g/cm~3)、高(2.0 g/cm~3)3个密度段,进行不同密度原煤的工业和元素分析,利用热重分析仪研究了O_2/N_2、O_2/CO_2气氛(不同氧气浓度下)各样品的燃烧特性,并开展了反应动力学分析。结果显示在O_2/CO_2气氛下,随煤粉密度增加,煤粉最大失重速率减小,最大放热速率减小,燃尽温度升高;提高氧气浓度可降低燃尽温度。与O_2/N_2气氛相比,在氧气浓度相同的条件下,各样品在O_2/CO_2气氛下的着火温度、燃尽温度、表观活化能均升高。     

Si(001)基片上反应射频磁控溅射ZnO薄膜的两步生长方法

利用反应射频磁控溅射技术，采用两步生长方法制备了ZnO薄膜，探讨了基片刻蚀时间和低温过渡层沉积时间对ZnO薄膜生长行为的影响.研究结果表明，低温ZnO过渡层的沉积时间所导致的薄膜表面形貌的变化与过渡层在Si(001)表面的覆盖度有关.当低温过渡层尚未完全覆盖基片表面时，ZnO薄膜的表面岛尺度较小、表面粗糙度较大，薄膜应力较大；当低温过渡层完全覆盖Si(001)基片后，ZnO薄膜的表面岛尺度较大、表面粗糙度较小，薄膜应力较小.基片刻蚀时间对薄膜表面形貌的影响与低温过渡层的成核密度有关.随着刻蚀时间的增加，ZnO薄膜的表面粗糙度逐渐下降，表面形貌自仿射结构的关联长度逐渐减小. 关键词： ZnO薄膜 反应射频磁控溅射 两步生长 形貌分析     

水浴法制备ZnO纳米棒及其场发射性能

用硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)与六亚甲基四胺(C6H12N4)以等浓度配制成反应溶液,通过水浴法制备出了形貌可控的棒状ZnO纳米结构,讨论了不同反应浓度及衬底对ZnO表面形貌的影响.样品的XRD和扫描电子显微镜分析结果表明,所得产物均为六方纤锌矿结构,在有晶种层的衬底上制备出的ZnO纳米棒沿(001)方向并垂直于衬底表面生长.随着反应浓度的增加,ZnO纳米棒的直径增大,长径比减小.样品的场发射性能测试表明,反应溶液浓度为0.005 mol/L,以铜膜为晶种层的硅衬底上制备出的场发射阴极具有较好的场发射性能.     

实验条件对二氧化钛纳米棒形貌和光电流密度的影响

采用简单的水热合成法,以四异丙醇钛为钛源,制备出整齐有序的二氧化钛纳米棒阵列。探索了钛源浓度、反应液酸度、反应时间、温度等实验条件对纳米棒的形貌和光电流密度的影响。实验结果表明:钛源浓度和反应液酸度对纳米棒的生长有非常大的影响,最佳反应液的组分为10 mL去离子水、10 mL盐酸和0.4 mL钛源。另外,随着反应时间的增加,纳米棒的长度会明显的增加,但纳米棒的直径和光电流密度却变化不大。同时,纳米棒的长度也随着反应温度的增高而增加,其光电流密度随之呈现先增大后减小的趋势,但其直径没有明显改变。     

Fe3O4纳米粒子的可控制备及其表面改性

四氧化三铁(Fe_3O_4)因在细胞分离、靶向药物、磁共振成像等生物医学领域具有广阔的应用前景而成为研究热点。本文采用溶剂热法合成了Fe_3O_4纳米粒子,并详细研究了反应温度、反应时间和反应前驱体组成对Fe_3O_4结构和形貌的影响。实验结果表明,反应时间对球形纳米颗粒的尺寸影响不大,反应时间为12 h时,球的直径达到了最大,继续延长反应时间,球的尺寸保持不变;200℃容易生成大尺寸的Fe_3O_4纳米粒子;反应物的组成对Fe_3O_4纳米粒子的形貌也有一定的影响,当用水合肼代替乙二胺时,得到的是立方体形状的Fe_3O_4。为了增加Fe_3O_4纳米粒子的化学稳定性、生物相容性和作为药物载体的可能性,我们用St?ber方法在Fe_3O_4纳米粒子的表面包覆了一层SiO_2介孔分子筛,并探索了超声和机械搅拌对核壳结构形貌的影响,还研究了包覆前后样品的磁学性质。     

氯化钾异相硫化机理的试验研究

生物质燃烧释放的碱金属氯化物蒸气会在受热面上冷凝,并在烟气中SO_2/O_2/水蒸汽等共同作用下发生异相硫化反应,从而影响碱金属对受热面的腐蚀。本文利用固定床反应器研究了反应温度、停留时间、氯化物及SO_2/O_2/H_2O等浓度等对固相KCl硫化的影响,实验结果表明:KCl非均相硫化的主要产物是K_2SO_4,在O_2和H_2O较低是KCl异相硫化较慢,KCl异相硫化速率随SO_2/O_2和H_2O浓度增大而提高,随停留时间的延长呈线性递增,并随反应温度的升高呈指数关系升高。     

中性金-钒-氧团簇氧化一氧化碳研究

本文实验制备了中性AuVO_(2～4)团簇并研究了其与CO和O_2的反应.实验结果表明,团簇AuVO_4和AuVO_3与CO反应主要生成吸附产物,而团簇AuO_2可与O_2反应生成AuVO_4.密度泛函理论计算结果表明,团簇AuVO_4和AuVO_3可在较高温度条件下氧化CO生成CO_2,从而形成催化氧化循环:AuVO_4+CO■AuVO_3+CO_2,AuVO_3+CO■AuVO_2+CO_2,AuVO_2+O_2→AuVO_4.     

中性金-钒-氧团簇氧化一氧化碳研究（英文）

本文实验制备了中性AuVO_(2～4)团簇并研究了其与CO和O_2的反应.实验结果表明,团簇AuVO_4和AuVO_3与CO反应主要生成吸附产物,而团簇AuO_2可与O_2反应生成AuVO_4.密度泛函理论计算结果表明,团簇AuVO_4和AuVO_3可在较高温度条件下氧化CO生成CO_2,从而形成催化氧化循环:AuVO_4+CO■AuVO_3+CO_2,AuVO_3+CO■AuVO_2+CO_2,AuVO_2+O_2→AuVO_4.     

硼颗粒着火阶段氧化性能研究

硼具有比镁、铝更高的能量密度,是一种具有很大应用潜力的理想固体添加剂。但硼颗粒着火过程机理尚不明确,尤其是着火过程中关键阶段:氧化层增厚的过程,更需要深入研究。本文利用热重和管式炉等实验方法,对微米硼颗粒着火阶段的氧化膜增厚过程,即氧化性能进行了研究。发现在氧气/氮气或空气的气氛中,微米硼颗粒的氧化过程分为脱水、快速氧化和慢速氧化三个阶段。利用多个升温速度法求得快速氧化阶段的活化能为131.74 kJ/mol。微米硼颗粒的着火温度约为929~969 K。着火温度随着加热速度的增加而升高,随着氧气浓度的增加而降低。硼颗粒氧化后会黏结在一起,形成类似"切糕"状产物:未氧化的单质硼镶嵌在氧化产物B_2O_2及B_2O_3中。这种产物结构说明了(BO)n扩散模型具有合理性。     

涂层导体用CeO_2帽子层的表面特征及其温度依赖性

涂层导体中,作为多层织构模板中的最上层,帽子层的表面形貌、晶粒尺寸、表面粗糙度、平整度、致密度等表面特征将直接影响其上YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导层的形核、织构形成和外延生长,表面特征的优化成为近期涂层导体缓冲层研究的重点.采用磁控溅射方法在LaMnO_3/Epi-MgO/IBAD-MgO/Y_2O_3/Al_2O_3/Hastelloy C276上动态外延生长CeO_2薄膜作为涂层导体帽子层,主要研究了沉积温度对CeO_2薄膜表面特征的影响.利用x射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜以及拉曼光谱仪等对CeO_2薄膜的织构、微结构及表面形貌、表面粗糙度、平整度等表面特性进行细致表征.研究结果表明:CeO_2薄膜的表面特征对沉积温度依赖性强;在沉积温度800℃左右获得了最好的织构和表面,CeO_2薄膜具有最好的(00l)取向,面内半高宽为7.1°,晶粒尺寸接近YBa_2Cu_3O_(7-δ)最高形核密度对应的CeO_2最佳尺寸,薄膜表面连续平整均匀,光滑致密无裂纹,其均方根粗糙度约1.4nm;而且,在此CeO2缓冲层上用三氟乙酸—金属有机沉积方法(TFA-MOD)外延生长的YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导层具有良好的织构及致密平整的表面.     

Al和O间隙原子对α-Al_2O_3热力学性质影响的第一性原理计算

Al粒子作为铝热剂中的主要金属还原剂,通常会自发氧化而在表面形成Al_2O_3钝化层.Al和O原子的扩散渗透将使Al_2O_3壳层的结构和热力学性质发生变化进而对铝热剂的点火过程产生影响.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,结合准简谐徳拜模型和晶格动力学理论,计算并比较了α-Al_2O_3,Al原子掺杂α-Al_2O_3以及O原子掺杂α-Al_2O_3在高温高压下的相关热力学性质,讨论了Al和O原子掺杂对其热力学性质的影响.结果表明:在研究的温度和压力范围内,Al和O间隙原子的掺杂将使α-Al_2O_3的体模量减小,热容和热膨胀系数增大.这一结果意味着对于外表面包覆Al_2O_3的纳米Al粒子而言,高温高压下Al和O原子在Al_2O_3壳层中的扩散将使得Al_2O_3更具延展性而不利于发生剧烈散裂.     

超声场对钛基PbO2电极电化学氧化Cr3+过程电流效率的影响

本文研究了超声场对Ti／SnO2 Sb2O3／PbO2电极电化学氧化Cr3 过程的影响,探讨了在不同的操作电流密度、反应温度、硫酸浓度及Cr3 浓度下,超声场对硫酸介质中Cr3 电化学氧化生成Cr2O72-过程中的电流效率的影响,并用扫描电镜对有无超声场时不同反应时间下的电极形貌进行了分析。实验结果表明:在相同的反应条件下,有超声场作用时Cr3 电化学氧化过程的电流效率明显高于无超声场时的电流效率。扫描电镜测定发现,有超声场作用时不同反应时间下电极的形貌有明显的变化。     

APCVD生长碳化硅薄膜中汽相结晶过程的研究

对宽禁带半导体材料碳化硅薄膜的常压化学汽相沉积(APCVD)异质外延技术进行了讨论.在SiC薄膜的生长过程中对Si/C原子比例的控制一直是影响薄膜表面形貌和膜层掺杂浓度的重要因素.针对水平卧式反应室,分析了生长过程中气流流速分布、反应室内温度分布以及反应气体浓度分布,指出"汽相结晶"过程对薄膜生长区Si/C比例有很大影响,从而影响了碳化硅薄膜的生长速率,非常好的解释了薄膜生长过程中出现的现象.     

富氧燃烧条件下煤焦的燃尽特性

本文利用平面火焰携带流反应器研究了DT烟煤在富氧燃烧条件下的燃烧实验。采用灰示踪法分析煤焦的燃尽和元素释放特性,并采用等密度模型计算了基于氧化反应C+0.5O_2→CO的表观反应动力学参数。研究结果表明;煤粉在富氧燃烧条件下的燃尽慢于空气燃烧;富氧燃烧条件下,煤焦与CO_2的气化反应会导致煤焦表面对O的化学吸附,进而导致氧元素释放速率减慢;高氧浓度条件下,高浓度CO_2对煤焦燃尽的抑制作用大于CO_2气化反应对煤焦燃尽的促进作用,降低环境氧浓度可以逐步提高CO_2气化反应对煤焦燃尽的贡献。     

无催化剂条件下长达毫米级的超宽Ga_2O_3单晶纳米带制备及特性

氧化镓(Ga_2O_3)单晶纳米带由于具有独特的性质在电子器件中具有潜在的应用,然而目前过小的接触面积使得基于这种纳米材料的器件制备变得非常复杂且充满挑战.本文利用碳热还原法,在无催化剂条件下使氧化镓粉末与碳纳米管在高温下反应,生长出不同结构的氧化镓纳米材料,发现了反应温度影响纳米结构的直径和比例的物理机制,并制备出了长达毫米级的超宽β-Ga_2O_3单晶纳米带,其横向尺寸可达44.3μm.利用透射电子显微镜(TEM)可以观察到纳米带呈单晶结构,进一步拉曼散射光谱(Raman)表明这种方法生长的β-Ga_2O_3纳米带的应变较小,缺陷密度较低,且室温光致发光谱(PL)显示该氧化镓纳米带在激发波长295 nm下发出425 nm的稳定且高亮度的蓝光.这种生长方法可为未来器件级氧化镓纳米带制备提供有益的参考.     

煤气化中NO_x及其前驱物释放规律研究

采用U型管反应系统,研究了氧浓度、气流速率和气化温度对神木煤气化过程中NO_x及其前驱物的释放规律.研究发现:气化时生成的HCN和NH_3总量比热解时大幅下降,表明O_2的引入抑制了H自由基的可获得性.随着氧浓度的增加,NO的收率先减后增,而NO_2收率几乎没有变化.氧浓度较低时,生成的高浓度CO阻止了挥发分氮向NO的转化.气流速率对含氮气相产物释放影响各不相同.低温气化产物以NO_2和HCN为主,NO_2主要来自进样期挥发分的缓慢氧化,而高温气化产物中的NH_3的生成主要来源于焦炭氮.     

某些酸性磷(膦)酸酯VO(Ⅱ)配合物在四氢呋喃中的氧化过程的ESR研究

本文用电子顺磁共振法对某些酸性磷(膦)酸酯VO(Ⅱ)配合物在四氢呋中的氧化过程进行了动力学研究,研究了温度、浓度和配合物性质对反应速度及反应可逆性的影响,并计算得到动力学参数-氧化反应级数,反应速度常数和反应的表观活化能。     

金属有机物化学气相沉积同质外延GaN薄膜表面形貌的改善

为了获得高质量的GaN薄膜材料,研究了金属有机物气相沉积系统中GaN插入层对GaN衬底同质外延层表面宏观缺陷和晶体质量的影响.研究发现,插入层生长温度是影响GaN同质外延膜表面形貌和晶体质量的关键因素.由于生长模式与插入层生长温度相关,随着插入层生长温度的降低,外延膜生长模式由准台阶流模式转变为层状模式,GaN同质外延膜表面丘壑状宏观缺陷逐渐减少,但微观位错密度逐渐增大.通过对插入层温度和厚度的优化,进一步调控外延层的生长模式,最终有效降低了外延层表面的宏观缺陷,获得了表面原子级光滑平整、位错密度极低的GaN同质外延膜,其X射线衍射摇摆曲线(002),(102)晶面半峰宽分别为125arcsec和85arcsec,表面粗糙度均方根大小为0.23nm.     

某些酸性磷(膦)酸酯VO(Ⅱ)配合物在四氢呋喃中的氧化过程的ESR研究

本文用电子顺磁共振法对某些酸性磷(膦)酸酯VO(Ⅱ)配合物在四氢呋中的氧化过程进行了动力学研究,研究了温度、浓度和配合物性质对反应速度及反应可逆性的影响,并计算得到动力学参数-氧化反应级数,反应速度常数和反应的表观活化能。     

溶剂热再结晶合成由纳米颗粒自组装成的一维CdS纳米棒

采用两种不同的溶剂热路径合成出了不同形貌和尺寸的CdS纳米晶, 一种是以无水乙二胺(en) 为溶剂, CdCl₂·2.5H₂O和硫脲(H₂NCSH₂N) 为镉源和硫源, 在不同反应温度(160 ℃-220 ℃ 下制备出了CdS纳米晶, 讨论温度对CdS纳米晶生长的影响; 另一种是以en为溶剂, 将在160 ℃下合成的产物在200 ℃下原位再结晶生长2-8 h, 分析原位生长时间对CdS纳米晶生长的影响. 通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子电镜(SEM) 和透射电子电镜(TEM) 等表征产物的物相、 形貌和微结构, 分析可知: 两种路线合成的产物均为六方相CdS; 当温度为160 ℃时, 产物形貌为纳米颗粒状, 当温度高于160 ℃时, 产物为CdS纳米棒状; 同时, 在200 ℃下原位再结晶生长不同时间后发现产物形貌由纳米颗粒转变为纳米棒, 通过场发射扫描电镜(HRTEM) 分析可知: 纳米棒是由零维纳米颗粒自组装而成. 最后, 讨论了影响产物CdS纳米晶形貌转变的因素和纳米棒的生长机理.