热解过程中铁对神府褐煤焦结构的影响

酸洗褐煤负载不同含量的铁,研究热解过程中铁元素对褐煤焦结构的影响。XRD结果显示(002)峰和(100)峰的强度随着铁含量的增加不断降低,表明铁元素显著改变了煤焦微晶结构。Raman光谱分析显示I_G/I_(all)随着铁含量的增加不断减少,说明铁含量的增加导致煤焦的无序化程度也增加。气化实验表明煤焦气化反应性随着铁含量的增加而增加,超过2%的负载饱和度后气化反应性开始降低。     

纳米磷化镓粉体中混杂石墨和金刚石微晶的拉曼光谱分析

利用Raman光谱并结合能量色散X射线显微分析(EDX)和X射线衍射图谱(XRD)对混杂于纳米磷化镓粉体内的石墨和金刚石纳米微晶进行了分析。结果表明,在纳米GaP粉体Raman光谱中,位于1324 cm-1和1572 cm-1的两个宽强散射谱带分别归属于金刚石的F2g模和石墨的E2g模振动。EDX结果证实纳米GaP粉体材料中含有碳元素。XRD图谱中出现了石墨和金刚石的低晶面指数衍射峰。     

PAN基碳纤维在表面处理中的拉曼光谱研究

采用激光拉曼光谱研究了PAN基碳纤维在表面处理中的微结构变化,分析了表面处理前后碳纤维的一级拉曼光谱特性。结果表明：拉曼光谱中主要的D峰和G峰的拉曼频移、半高宽以及各个不同拉曼频移位置对应肩峰的积分面积比是表征碳纤维物相结构变化的重要参数。经过不同的表面处理,PAN基碳纤维的一级拉曼光谱参数发生了一定程度变化,D峰和G峰的拉曼峰位向高波数偏移,表征石墨微晶尺寸的R值有所提高,这说明在表面处理后碳纤维的石墨微结构受到刻蚀,微晶尺寸有所减小,石墨微晶的边界活性增大;此外,表征碳纤维结构有序程度和缺陷多少的D峰和G峰的半高宽均有减小,表征无定型碳结构或某种有机官能团的A峰和D″峰的相对积分面积减小,这说明与乱层石墨结构相比,碳纤维中存在的无定型碳结构更容易被刻蚀,经过表面处理之后无定型碳的物相比例减小,这与碳纤维XRD图谱中表观结晶度提高的规律相一致。因此,利用激光拉曼光谱可研究碳纤维物相结构的变化规律。     

不同堆砌层数煤系石墨的拉曼光谱表征及其表面石墨化均匀程度

采用多激发波长(325, 405, 514, 633和785 nm)以及显微拉曼面扫描技术对不同芳香层片平均堆砌层数的煤系石墨及其表面石墨化均匀程度进行表征。结果表明：对无序石墨,石墨微晶的尺寸较小并任意取向,随着平均堆砌度及堆砌层数增加,石墨微晶边缘的拉曼光谱特征显现。在无序结构向有序转化的同时,石墨微晶缺陷逐渐消亡,拉曼光谱一级模中D3、 D4峰逐渐不显著或消失,但是其倍频峰均微弱出现,尤其2D1峰强度逐渐增大。将I_D1/I_D2参数的含义进一步引申为缺陷类型及平均定向性,且无烟煤的I_D1/I_D2极大,随着石墨微晶尺寸增大(d₀₀₂<0.344 0 nm),至三维有序结构的石墨时I_D1/I_D2最小。在不同激发波长下G峰半高宽总是随着无序度的减小而减小,D1峰和2D1峰等均显示较强的色散效应,各峰强度随激发光能量的增大而增大,在紫外激发下,D1和G峰峰位差显著小于可见光激发。随激发波长的增加,D1峰向着低波数方向移动,2D1峰色...     

X射线光电子能谱辅助Raman光谱分析类金刚石碳膜的结构细节

分别采用具有和不具有弯曲弧磁过滤器的两种真空阴极弧离子镀方法,在不同工艺参量下制备了类金刚石碳膜.采用Raman光谱和X射线光电子能谱(XPS),分析了不同工艺参量下的类金刚石碳膜的键结构,通过对Raman光谱的D峰、G峰和C1s电子结合能峰位、强度的对比,详细讨论了沉积工艺参量对类金刚石碳膜结构的影响.研究发现,不同工艺下具有高强度D峰Raman光谱的类金刚石碳膜,其C1s电子结合能却分别位于284.15,285.50eV,表明高度石墨化和高度金刚石化两种状态类金刚石碳膜,都可以形成具有高强度D峰Raman光谱曲线 关键词： 类金刚石碳膜 Raman光谱 X射线光电子能谱     

炸药爆轰法制备的纳米石墨粉的拉曼光谱

负氧平衡炸药爆轰法合成的纳米石墨粉,是一种新型的具有良好实用前景的纳米粉体材料。采用负氧平衡炸药梯恩梯(TNT),在分别充有氮气、氩气、二氧化碳等保护性气体、压力为0.25～2 atm的密闭容器内爆轰制备了纳米石墨粉。用激光拉曼光谱对制备的样品进行了测试,结果表明样品为石墨结构。纳米石墨粉的Raman峰与块体石墨相比,其峰位向高波数方向偏移了约5 cm-1。纳米石墨粉Raman峰的半高宽约为22 cm-1,由此可计算出纳米石墨粉的颗粒大小为2.97～3.97 nm。与高纯石墨Raman峰相比,纳米石墨粉的Raman峰由于尺寸效应出现了蓝移现象, 并对此现象进行了讨论。用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)测定了纳米石墨粉的物相,并对其颗粒粒径进行了估算,其结果为2.58 nm(酸处理前)和1.86 nm(酸处理后),与Raman光谱的结果基本吻合。     

纳米Ce1-x(Fe0.5La0.5)xO2-δ固溶体的水热合成及光谱分析

采用水热方法合成Ce1-x(Fe0.5 La0.5)xO2-δ固溶体.利用X射线衍射技术(X-ray diffraction technique,XRD)表征样品的相结构,并对固溶体的晶胞参数进行拟合,通过紫外可见漫反射光谱(UV-Vis diffraction spectrum)及拉曼光谱(Raman spectru...     

热解温度对酚醛树脂焦的微观结构和还原NO反应性的影响

利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和Raman光谱研究了热解温度(500～900℃)对酚醛树脂焦炭微观结构的影响.使用热重分析仪(TGA)研究了酚醛树脂焦还原NO的反应性.结果表明,随着热解温度升高,苯环、酚羟基、脂肪亚甲基等官能团含量降低.衍射实验表明存在(002)峰、(10)峰和(11)峰.随着热解温度升高,焦炭微晶尺寸增大,微晶结构逐渐趋向有序.酚醛树脂焦的Raman光谱分析与XRD分析存在较好的关联性.反应性实验表明焦炭还原NO的反应性没有随热解温度呈现规律性的变化.     

离子注入法制备GaN∶Er薄膜的Raman光谱分析

对离子注入法制备的u-,n-和p-GaN∶Er三种类型的薄膜样品进行了Raman光谱分析。Er+注入GaN样品后新出现了293,362和670 cm-1等波数的Raman峰,其中293 cm-1处的Raman峰被指认为无序激活的Raman散射(DARS),362 cm-1和670 cm-1处的Raman峰可能与离子注入后形成的GaN晶格缺陷有关。上述GaN∶Er样品在800℃退火前后的E₂(high)特征峰均向高频方向移动,表明薄膜晶格中均存在着压应力。采用洛伦兹拟合分析了Raman光谱中组成A₁(LO)模式峰的未耦合LO模与等离子体激元耦合模LPP+在不同样品中的出现情况,定性指出了GaN∶Er系列样品中载流子浓度的变化规律。     

柴油机PM在NTP作用下碳结构演变的拉曼光谱分析

利用激光拉曼光谱对采集的柴油机四种工况下原机与低温等离子体(NTP)处理后的微粒(PM)样品进行定性。依据五带模型对PM样品的拉曼光谱进行分峰拟合,考察了D1 FWHM和D3相对强度R3的变化规律。研究发现,原机PM石墨结构有序性随柴油机负荷的增加而增强,化学异相性减弱;NTP作用后,PM中石墨结构有序性及化学异相性较为稳定,受发动机工况影响较弱,同时样品中碳团簇含量增加。利用化学动力学实验进一步研究PM碳结构演变和化学活性变化之间的关系,有望使拉曼光谱技术成为柴油机PM快速定性的重要手段,为PM的高效脱除提供依据。     

非平衡磁控溅射法制备的Cr-DLC薄膜真空退火的Raman光谱研究

利用非平衡磁控溅射法制得厚度达到2.23 μm的掺铬含氢类金刚石(Cr-DLC)碳膜。采用Raman光谱和XPS对制得的薄膜进行了结构和热稳定性等表征。结果表明：室温时,薄膜在1 544 cm-1附近的Raman“G”峰归属于石墨结构中C—C键的伸缩振动,即E_2g 模式;而1 367 cm-1附近的“D”峰归属于sp2碳环的“呼吸”振动模式,即A_1g模式;计算得到薄膜sp3键的相对含量约为48at.%。加热至300 ℃,薄膜的Raman谱图与室温时相似,表明此温度段薄膜的结构稳定,未发生明显改变;至400 ℃时,I_D/I_G值迅速增大,sp2键含量升高, 表明此时DLC膜发生了明显的结构变化,开始发生石墨化。继续升温,膜中I_D/I_G比率增加,“G”峰位向高波数方向位移,表明 sp2/sp3比率逐渐增大,薄膜石墨化程度加强,sp2键的无序度逐渐降低,最终导致薄膜的摩擦系数和磨损率等逐渐增大, 热稳定性逐渐降低。退火600 ℃时,I_D/I_G值以及sp2键含量达到最大值,DLC薄膜失效。     

不同煤级煤的Raman谱特征及与XRD结构参数的关系

11种Cdaf在57.58%～94.01%的不同变质程度煤的拉曼光谱实验表明不同变质程度煤的拉曼光谱一级模都存在两个明显的振动峰,分别为较为宽缓的D峰(1 340～1 380 cm-1)和相对较为尖锐的G峰(1 580～1 600 cm-1)。将800～1 800 cm-1范围的谱图拟合为两个洛仑兹峰,每个峰的峰位置,峰强度以及半峰宽等拉曼参数与碳含量的相关关系分析结果显示：D峰位置和G峰位置随碳含量的增加分别向低波数和高波数区域移动;两峰的峰位差随碳含量的增加而增加;两峰的半峰宽FWHM-D,FWHM-G及两峰强度比I_D/I_G在碳含量75％～94％范围内与碳含量线性相关。发现XRD分析获得的d002和L_c与拉曼谱中的G峰位置及半峰宽存在着良好的相关性。与X射线衍射得到的晶粒尺寸L_a值相关性分析表明用Cancado公式和KW公式对L_a进行估算均是不合理的。     

EGR率对生物柴油颗粒纳米结构的影响

为研究同时运用废气再循环(EGR)技术和燃用生物柴油对柴油机排气颗粒纳米结构的影响,分别采集0%,15%,30% EGR率下186F柴油机燃用生物柴油时的排气颗粒,并用激光拉曼光谱仪测得颗粒光谱,使用五带法对一阶拉曼光谱进行拟合,分析拟合曲线参数,计算颗粒微晶尺寸和碳碳键长度。结果表明：EGR率为30%时,生物柴油颗粒光谱的半高宽(FWHM)最大,代表化学异相性最强并且颗粒中的物质种类最多,随着EGR率降低,半高宽逐渐减小;当EGR率从0%升高到30%,I_D/I_G逐渐增大,代表石墨化程度降低,颗粒中的石墨结构减少;同时,I_D1/I_D2从0% EGR率的8左右降低到15%和30% EGR率的4左右,代表EGR率升高,颗粒内部缺陷由空位缺陷向石墨烯边缘缺陷发展;随着EGR率升高,微晶尺寸逐渐减小,碳碳键长度基本不变。     

Raman and X‐ray diffraction analysis on unburned carbon powder refined from fly ash

The bonding and crystalline structures of oil‐fried fly ash collected from a power plant were analyzed by using Raman spectroscopy and X‐ray diffraction (XRD), respectively. These carbon powders underwent a series of annealing treatment for graphitization and crystallization. In Raman spectra, the refined, unburned carbon contains clearly the D, G and D′ peaks under 2000 or 2700 °C treatment. The Raman spectral line shape of refined, unburned carbon heated at 2700 °C is similar to that of commercial graphite made from graphitization process. In the XRD spectra, the refined, unburned carbon contains (002), (100) and (004) diffraction peaks under heating at 2000 or 2700 °C. The XRD spectral line shape of refined, unburned carbon heated at 2700 °C is similar to that of a commercial graphite bar. The quantitative graphitization level from Raman spectra and crystallization degree from XRD spectra on refined, unburned carbon powders serve as preliminary guide for the qualitative evaluation of these unburned carbon powders. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Raman validity for crystallite size La determination on reticulated vitreous carbon with different graphitization index

The graphitization index provided by X-ray diffraction (XRD) and Raman spectrometry for reticulated vitreous carbon (RVC) substrates, carbonized at different heat treatment temperatures (HTT), is investigated. A systematic study of the dependence between the disorder-induced D and G Raman bands is presented. The crystallite size L_a was obtained for both X-ray diffraction and Raman spectrometry techniques. Particularly, the validity for L_a determination, from Raman spectra, is pointed out comparing the commonly used formula based on peaks amplitude ratio (I_D/I_G) and the recent proposed equation that uses the integrated intensities of D and G bands. The results discrepancy is discussed taken into account the strong contribution of the line broadening presented in carbon materials heat treated below 2000 °C.     

Effect of physical disturbance on the structure of needle coke

Through different preparation technology, this paper reports that the needle coke is prepared with coal-tar pitch under the effect of magnetic field and ultrasonic cavitation. It studies the effect of physical disturbance on the structure of needle coke. The structure of needle coke is characterized by scanning electron microscope and x-ray diffractometer, and the influence mechanism is analysed. Results showed that the structure and property of needle coke could be effectively improved by magnetic field and ultrasonic cavitations, such as degree of order, degree of graphitization and crystallization. Comparatively speaking, the effect of magnetic field was greater. The graphitization degree of needle coke prepared under the effect of magnetic field is up to 45.35%.     

FTIR分峰拟合法定量分析精制煤沥青热转化过程的结构变化

精制煤沥青(QI＜0.2%)是制备煤系针状焦的原料，其热转化性质决定着所生产的煤系针状焦的质量。利用FTIR光谱及分峰拟合的方法考察了精制煤沥青在不同热转化温度下的结构变化。主要研究了芳香性指数(Iar)、支链化指数(CH₃/CH₂)、各基础官能团(C==O， C-O，芳环C==C)含量、芳环取代种类的变化情况。结果表明：精制煤沥青的Iar指数随着热转化温度的提高，逐渐变大，并且CH₃/CH₂指数逐渐增大，说明精制煤沥青热转化过程中支链的断裂形成活性位点是诱导芳香环增大的原因之一；随着热转化温度的升高，C==O含量由最初的26.25%降低为15.62%，芳环C==C含量由43.39%增加为51.28%，而C-O含量变化很少，说明C==O是诱导大分子芳环缩合反应的重要因素；精制煤沥青中芳环1H和3H含量随着温度升高逐渐减小，而4H含量逐渐升高，说明芳环取代逐渐减小，芳香性逐渐增加，与Iar分析结果相吻合。     

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在工作气体采用氩气和甲烷混合气体(4:1)的直流辉光放电中,在工作气压分别为10、20、30和40Pa以及沉积时间分别为10、20和30min下利用等离子体化学气相沉积法在内径10mm长100mm的304不锈钢管内表面制备了类金刚石薄膜,并利用喇曼光谱研究了沉积的工作气压和时间对薄膜微观结构的影响。通过对喇曼谱图进行定量解析发现：随着压强的增加,D峰、G峰位置、两峰峰宽以及其强度比值ID/IG都呈先减小后增大趋势,20Pa时达到最低点;随着沉积时间的增加,D峰、G峰位置向低波数端减小,半峰宽减小;D峰、G峰的强度比ID/IG减小。定量解析的结果表明,随沉积时间的增加,DLC薄膜中的sp3含量会增多,结构会相对更有序,薄膜中石墨团簇的尺寸会更大。     

氧化无烟煤的谱学研究

变质程度高、碳含量高的无烟煤是生产活性炭的主要煤种。无烟煤的结构特征在其材料方向开发利用中起着决定性作用,可以通过化学氧化的方法对煤的结构进行定向优化。以云南昭通地区天然高碳低灰无烟煤为原料,采用硝酸/硫酸酸浸氧化法制备了氧化无烟煤。使用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)对产物进行结构和谱学特征研究。结果表明, 无烟煤具有介于石墨和无定形碳之间的类石墨微晶结构;相较于烟煤和褐煤,无烟煤微晶堆叠高度(L_c)、微晶直径(L_a)较大,结构有序度介于低变质煤和石墨之间。无烟煤的氧化经过两个主要过程,微晶片层边缘被氧化卷曲破坏引起片层平均直径L_a减小。新的CO键在片层边缘生成,硫酸与硝酸进入片层边缘层间域。H₂SO₄和HNO₃作为插层剂进入无烟煤微晶碳中,层间距d₍₀₀₂₎由原煤的0.351 nm增长到了0.361 nm。原有的微晶片层被剥离开,微晶片层的堆叠层数,由6下降到4.5,Raman光谱中I_D1/I_G相较于原煤增大(1.9→2.0),G峰的半峰宽(FWHM)升高(63→68),D₂峰的强度提高(10.26→13.78)。大量新的—C—O—,CO和—NO₂键生成,富氧程度参数大幅提高(0.11→0.42)。经过混酸处理的氧化无烟煤,芳香度f_a提高,结构有序度降低,新增了大量反应活性点,在无烟煤基多孔炭材料开发等领域具有很大潜力。