电化学置换反应制备石墨烯基纳米无定型锑复合阳极用于高性能钠离子电容器的构筑

锑(Sb),因其具有较高的理论比容量(660 mAh·g^(-1))、较低储钠电位(0.5–0.8 V vs.Na/Na^(+))和较高的密度(6.68 g·cm^(-3))等特点,被认为是一种理想的钠离子电容器的阳极材料。然而,在Na^(+)脱嵌过程中,Sb电极会发生较大的体积变化,导致其容量快速衰减以及倍率性能变差,阻碍了Sb电极的实际应用。因此,本文提出一种可用于制备锚定在具有碳涂层的二维石墨烯表面的无定型Sb纳米颗粒的电化学置换方法。所制备Sb/石墨烯复合材料具有典型的二维复合结构,可大幅增加与电解液界面接触面积,缩短离子扩散路径,促进离子迁移与电子转移。进一步利用该复合材料作为阳极,自制活性炭作为阴极,构建出一种新型钠离子电容器。研究证实,该钠离子电容器工作电压可达4.0 V,可输出140.75 Wh·kg^(-1)的最大能量密度和12.43 kW·kg^(-1)的最高功率密度。综上,该研究结果可为钠离子储能器件用高容量锑基阳极材料的优化设计提供可借鉴的思路。

人造金刚石晶体生长的微观机制

本文以FeNi合金作为触媒 ,以石墨为碳源 ,在高温高压下合成了粒度为 0 .5mm～ 0 .7mm的金刚石单晶。利用扫描电镜 (SEM)和透射电镜 (TEM)对不同生长阶段的金刚石的表面和内部截面的形貌进行了微观观察和分析。结果表明 ,金刚石晶面以片层机制长大 ,生长孪晶在金刚石长大过程中出现。在孪晶中发现许多呈六角形的可能与被输送到生长孪晶的碳原子有关的亚颗粒。

Y-TZP增韧Al_2O_3-TiC陶瓷复合材料的研究

热压烧结制备了Al2O3／TiC／Y－TZP陶瓷复合材料，研究了Y－TZP含量对该材料的组织结构、力学性能和耐磨性能的影响。随Y－TZP含量增加，复合材料的耐磨性提高，弯曲强度σf和断裂韧性KIC均比Al2O3－TiC提高1倍，分别达到1054MPa和11．65MPa·m1／2。试验结果表明，Al2O3／TiC／Y－TZP复合材料的强韧化机理主要为Y－TZP的应力诱发ZrO2相变增韧、裂纹偏转和晶粒细化。

TZP/TiC/Al_2O_3陶瓷复合材料在模具中的应用

采用ＴＺＰ相变和ＴｉＣ颗粒共同增韧Ａｌ２Ｏ３，使ＴＺＰ／ＴｉＣ／Ａｌ２Ｏ３复合材料的抗弯强度σｆ和断裂韧度ＫＩＣ分别达到１１０６ＭＰａ和１１．８６ＭＰａｍ１／２。探讨了复合材料在用作螺旋丝拉拔模具时的磨损和破损行为，研究了ＴＺＰ和ＴｉＣ对模具磨损和破损性能的影响。当ＴｉＣ含量一定时，随ＴＺＰ含量增加，模具的耐磨损和抗破损性能得到明显改善，可以认为应力诱发ＴＺＰ相变、裂纹偏转与桥联、残余应力等增韧机制为减磨和抗破损机制。

人造金刚石晶体中微观杂质的TEM分析

本文成功地利用透射电子显微术探讨了高温高压条件下于Fe Ni C系统中生长的人造金刚石单晶内部的微观杂质。分析了金刚石晶体中杂质的微观结构、化学成分组成、晶体结构及其可能形成的原因。研究结果表明 ,金刚石晶体中微观杂质与原材料、传压介质和高温高压过程密切相关 ,主要由面心立方 (FeNi) 2 3C6 ,正交结构的FeSi2 ,面心立方SiC和非晶态石墨组成。

静压触媒法制备的人造金刚石中的晶体缺陷

本文首次采用透射电子显微术系统地研究了由FeNi触媒制备的金刚石单晶的微观结构 ,分析了人造金刚石中存在的晶体缺陷 ,探讨了这些晶体缺陷形成的原因。研究发现金刚石中存在层错、棱柱位错、位错列和位错网络等晶体缺陷。研究结果表明 ,金刚石中的晶体缺陷与金刚石的高温高压合成过程密不可分 ,主要起源于金刚石中大量过饱和的空位和微观杂质所引起的内应力。

SiC晶须对Al_2O_3/TiN/ZrO_2复合材料组织与性能的影响

研究了在ＺｒＯ２含量为１５ｗｔ％时，ＳｉＣ晶须含量对Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＮ／ＺｒＯ２／ＳｉＣｗ复合材料的显微结构与力学性能的影响．当ＳｉＣｗ含量由１０ｗｔ％增加到３０ｗｔ％时，弯曲强度σｆ和断裂韧性ＫＩＣ最高可达１１３４ＭＰａ和１２．２６ＭＰａ·ｍ１２。用ＳＥＭ、ＴＥＭ观察分析了复合材料的表面抛光组织、断口形貌和微观结构。试验结果表明，复合材料强韧化机制主要为晶须拔出、相变增韧、裂纹偏转和晶须与基体界面解离。

高温氧化对AlN/TiC/TZP材料的组织结构与性能的影响

研究了 Ａｌ Ｎ／ Ｔｉ Ｃ／ Ｔ Ｚ Ｐ复合材料的高温氧化及其对组织与性能的影响．高温氧化实验表明，在１４００ ℃范围内，随氧化温度和时间增加，氧化增重符合抛物线规律，同时复合材料的强度和韧性急剧下降．用 Ｘ Ｒ Ｄ、 Ｓ Ｅ Ｍ 和 Ｔ Ｅ Ｍ 观察分析了氧化前后试样的显微组织结构．探讨了复合材料的高温氧化机理．

Al_2O_3/TiC陶瓷复合材料补强增韧机理研究

向Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣ陶瓷材料中分别添加１５％ＺｒＯ２、１５％ＺｒＯ２＋２２％ＳｉＣｗ，得到的ＡＴＺ和ＡＴＺＳ复合材料的弯曲强度σｆ、断裂韧性ＫＩＣ均比基体Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣ增加一倍，分别提高到９８９ＭＰａ、１０．９６ＭＰａ·ｍ１／２和１０９４ＭＰａ、１１．２６ＭＰａ·ｍ１／２。用ＳＥＭ和ＴＥＭ对材料显微结构、断口形貌及界面结合情况进行观察分析表明，ＡＴＺ和ＡＴＺＳ复合材料的强韧化机制主要为ＺｒＯ２相变增韧、晶须拔出裂纹偏转及界面剥离。

铁基触媒合成金刚石形成的金属包膜的组织结构

利用SEM ,TEM和Raman光谱检测手段 ,研究了铁基触媒合成金刚石形成的金属包膜的组织结构。结果表明 :包膜与合成后触媒的组织形貌不完全相同 ,包膜内无金刚石 ,在靠近金刚石的包膜内层没有石墨和无定型碳。据此并结合包膜所起的溶碳和催化作用分析 ,在高温高压下 ,金刚石成核和生长的碳来源于靠近金刚石的包膜层 (Fe,Ni) 3C的分解产物 ,分解后的 (Fe,Ni) 3C转变为γ -(Fe,Ni) ,这时的γ -(Fe ,Ni)与未分解的 (Fe,Ni)

人造金刚石金属包膜研究进展

对高温高压下合成金刚石形成的金属包膜的深入研究具有重要意义 ,有可能是揭示金刚石合成机理的关键问题之一。本文从成分、结构、形貌和作用等方面阐述了人造金刚石金属包膜的研究现状以及利用固体与分子经验电子理论 (EET)和改进的Thomas Fermi Dirac理论 (TFD)研究金属包膜界面问题的进展 ,在此基础上提出了今后的研究方向。

铁基触媒中的初生渗碳体与金刚石单晶的合成

本文利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪研究了金刚石合成后的铁基触媒组织结构。结果表明,组织中有较多的初生渗碳体时,金刚石的质量好,产量高;反之,则质量差,数量少。分析表明:触媒从高温液态到室温固态经历了初生渗碳体的析出、长大和共晶凝固两个过程,高温高压下金刚石的形核与长大是在触媒熔液经历初生渗碳体阶段时形成的。金刚石的生长极有可能是通过初生渗碳体的分解实现的,碳原子集团从渗碳体脱溶,然后堆积到金刚石上。本文从冶金反应过程证明了金刚石是由初生渗碳体转变而来的。

Ⅱb型金刚石单晶的制备和半导体特性研究进展

Ⅱb型金刚石由于具有极佳的半导体性能,适合于制造高性能电力电子器件,可以在更高的温度和恶劣的环境下正常工作,是一种有发展前途的高温、大功率半导体材料。本文从结构、合成方法、半导体特性和应用等方面阐述了Ⅱb型半导体金刚石的研究现状,在此基础上提出了今后的研究方向。

人造金刚石金属包覆膜内γ-(FeNi)(111)与Fe_3C(004)晶面上原子匹配关系与电子密度分析

用透射电子显微镜(TEM)检测了高温高压下铁基触媒合成金刚石外的金属薄膜,发现存在大量的合金相γ-(FeNi)与高碳相Fe3C,但未发现石墨与金刚石结构.γ-(FeNi)(111)晶面与Fe3C(004)晶面上的原子有对应匹配关系.应用余氏理论(EET)计算了γ-(FeNi)/Fe3C界面的共价电子分布,发现一级近似下两晶面的平均共价电子密度(简称电子密度)连续,符合程氏理论(TFDC)提出的“相邻晶面电子密度连续”的原子边界条件.分析认为,γ-(FeNi)与Fe3C分别是金属薄膜中形成金刚石的催化相和过渡相。

SiCw/Y-TZP/Al_2O_3 系复合陶瓷的显微结构及增韧机理

研究了ＳｉＣｗ／Ｙ－ＴＺＰ／Ａｌ２Ｏ３系复合陶瓷的显微结构及其力学性能，通过透射电镜拉伸试样中的裂纹扩展形态与组织变化，分析了晶须与ＺｒＯ２相变增韧机制．结果表明，陶瓷体内各相结合致密，分布较为均匀，其室温强度和断裂韧性值分别为１１００ＭＰａ和１１．９ＭＰａ·ｍ１／２．晶须拔出，裂纹偏转及ＺｒＯ２的应力诱导相变是该复合材料的主要增韧机制．增韧的关键是控制ｔ－ＺｒＯ２的稳定度，使得裂纹遇到晶须时，能使晶须—基体界面剥离，同时，裂纹周围的ｔ－ＺｒＯ２又易在裂纹扩展应力的诱导下相变．

ZrO_2/TiN/Al_2O_3复合材料的力学性能与增韧机理

本文热压烧结制备了ＺｒＯ２／ＴｉＮ／Ａｌ２Ｏ３复合材料。用ＳＥＭ、ＴＥＭ观察了复合材料表面抛光组织、断口形貌、裂纹扩展和微观结构。研究了ＺｒＯ２含量对复合材料的力学性能的影响。当ＺｒＯ２含量增加到２０ｗｔ％时，弯曲强度σｆ和断裂韧性ＫＩＣ最高可达９８９ＭＰａ和１０．８４ｍＭＰａ．ｍ１／２。实验结果及分析表明，ＺｒＯ２／ＴｉＮ／Ａｌ２Ｏ３复合材料的增韧机理主要为ＺｒＯ２相变。

铜膜碘化法制备p型CuI薄膜及其用作空穴传输层的反型钙钛矿电池性能

γ相碘化亚铜(γ-Cu I)是一种带隙为3.1 e V的p型半导体材料,适合应用于发光二极管和太阳能电池等光电子器件。本研究利用简单的铜膜碘化法制备了Cu I薄膜,探究了碘化时间、温度及铜/碘比等生长条件对其透明导电性能的影响。在最优碘化时间(30 min)和碘化温度(120℃)下,制备出了高透过率(可见光范围>75%)、导电性能好(电阻率4.4×10-2?·cm)的Cu I薄膜。利用Cu I薄膜作为空穴传输层,组装了Cu I/CH3NH3Pb I3/PCBM反型平面钙钛矿电池,获得的最高光电转换效率为8.35%,讨论了Cu I薄膜透明导电性能对钙钛矿电池光电转换效率的影响机理。

填充聚四氟乙烯的某些性能研究

对9种成分的填充聚四氟乙烯进行了机械性能和热性能的测试。结果表明:与纯聚四氟乙烯相比,填充聚四氟乙烯的抗压、抗弯强度和硬度增高;抗拉强度、断裂伸长率和线膨胀系数则降低;摩擦磨损性能明显改善.填充聚四氟乙烯的性能改变与填充剂的成分配比及其结晶度有关。X射线结晶度的测量结果表明,填充聚四氟乙烯的结晶度亦随填充剂的結晶性质不同而变化.

MnO_2纳米材料的制备及其锂电性能

本文采用水热法,在不同温度下制备了不同形貌的氧化锰。通过X射线衍射分析、场发射扫描电子显微分析和电池测试分析研究了样品的物相和晶体结构、表面形貌和电池性能。结果显示,在酸性介质中,120℃和180℃条件可得到线状氧化锰,而在150℃条件得到了花状氧化锰。花状氧化锰具有良好的储锂性能,在100 mA/g电流密度下进行充放电测试,50次循环后充放电容量稳定在125 mAh/g,库伦效率达到99%以上。这类氧化锰作为锂离子电池负极材料有很好的应用前景。

Interface between metallic film from Fe-Ni-C system and HPHT as-grown diamond single crystal

Microstructures of surface layer (near diamond) of the metallic film from Fe Ni C system are composed of (Fe,Ni) 3C, (Fe,Ni) 23 C 6 and γ (Fe,Ni), from which it can be assumed that graphite isnt directly catalyzed into diamond through the film and there exists a transition phase (Fe,Ni) 3C that can decompose into diamond structure. AFM morphologies on the film/diamond interface are traces preserved after carbon groups moving from the film to diamond. The morphologies on the as grown diamond are similar to those on corresponding films, being spherical on (100) face and sawtooth like steps on (111) face. Diamond growth rates and temperature gradients in boundary layer of the molten film at HPHT result in morphology differences.