纯镍纳米晶体的晶格膨胀

本文研究了用高频溅射制备的纯Ｎｉ纳米晶体的晶格结构特征，利用Ｘ射线衍射技术精确测定了晶粒尺寸为６－１５ｎｍ的Ｎｉ纳米晶体的晶格常数．发现纳米晶体的晶格常数（ａ）均大于完整Ｎｉ单晶的平衡晶格常数（ａｏ），且ａ值随晶粒尺寸减小而显著增大，利用纳米晶体的热力学状态对这种晶格膨胀效应进行了解释．

晶格膨胀剂对水泥-套管界面胶结性能的影响实验

水泥石体积收缩会严重影响水泥-套管界面的胶结强度,而晶格膨胀剂可以弥补水泥石体积收缩,但晶格膨胀剂能否改善水泥-套管界面胶结强度有待进一步研究。利用自行设计的界面胶结强度测定仪定性地测量了膨胀水泥与套管的剪切胶结强度,同时研究了温度和压力变化条件下膨胀水泥与套管的胶结性能,并与常规水泥进行对比,探讨了膨胀水泥与套管界面的微观结构与界面胶结强度宏观力学行为的关系。研究表明:晶格膨胀剂的加入使得水泥-套管界面胶结强度明显下降;同时,晶格膨胀剂使水泥石的弹性模量增大,使水泥-套管界面胶结强度抵抗温度和压力变化的能力变差。为了满足开发过程中温度、压力改变条件下的固井界面封隔特性要求,研究一种既能实现膨胀功能、又能改善界面胶结力和水泥石力学性能的膨胀剂具有重要的意义。

晶格膨胀剂水泥浆体系在胜利油田的研究与应用

固井作业过程中水泥石体积的收缩是影响固井质量的主要因素之一,而对固井工程而言,体积收缩常常引起界面胶结不良、层间封隔较差、地层流体外窜;由于水泥石内微裂缝的存在引起水泥石整体性能下降;抗渗透能力、抗腐蚀能力及抗压强度下降等。为在胜利油田油气井固井施工中达到提高第一、二界面,特别是提高第二界面固井质量的要求,基于膨胀水泥浆体系的研究基础上进行了晶格膨胀剂在油井固井施工中的研究及40口井的现场应用,取得了良好的经济和技术效益。

利用晶格膨胀剂提高二界面固井质量技术

固井二界面问题是一个亟待解决的工程难题,它会直接影响勘探开发的效果和效益已是不争的事实。在固井施工中,水泥环与地层的良好胶结是实现有效层间封隔的基础,但是水泥石体积的收缩往往是影响固井质量的主要因素之一研究从这一因素出发,研制出了晶格膨胀水泥浆体系,补偿水泥石的体积收缩,提高水泥石在环形空间的胶结强度,提高二界面固井质量,室内试验和现场应用证明:该技术可有效解决环空水泥石的体系收缩,防止油气水窜的发生,提高了二界面固井质量。

纳米镍粉体的晶格膨胀

采用阳极弧放电等离子体技术成功制备了各种不同晶粒尺寸的纳米镍粉体材料,并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(SAED)等测试手段对所制备的样品的晶体结构、晶格参数、形貌、粒度进行性能表征.实验结果表明:阳极弧等离子体法制备的镍纳米粉的晶体结构与相应的块物质相同,为fcc结构的晶态.不同晶粒尺寸的纳米镍粉体的晶格常数均大于完整单晶镍的晶格常数,晶格畸变表现为晶格膨胀.晶格常数和晶胞体积随着晶粒尺寸的减小而增大,晶格畸变量与晶粒尺寸的倒数成正比.镍纳米粉体的晶格膨胀主要是由于受到表面能和表面张力的作用而引起的,可以利用纳米晶体的热力学理论作定性解释.

燃烧法合成的纳米α-Al_2O_3晶格热膨胀系数研究

采用动态高温粉晶X射线衍射技术,对燃烧法合成的纳米α-Al2O3从室温到1100℃之间的晶格热膨胀系数进行了测定.实验结果表明:在测试温度范围内,纳米α-Al2O3的晶胞参数与温度呈线性关系.燃烧法合成的纳米α-Al2O3的晶胞参数随温度的变化符合关系式: △α/(α0△T)=7.27×10-6/℃、△c/(c0△T)=7.50×10-6/℃和△V/(V0△T)=21.92×10-6/℃.

La_(0.9)Sr_(0.1)MnO_3微波合成和晶格热膨胀系数的研究

采用微波法合成固体氧化物燃料电池负极材料La0.9Sr0.1MnO3,并用动态高温粉末X射线衍射技术,对微波合成的产物La0.9Sr0.1MnO3从室温到1200℃之间的晶格热膨胀系数进行了测定。实验结果表明:在测试温度范围内,La0.9Sr0.1MnO3的晶格膨胀系数与温度呈线性关系。微波法合成的La0.9Sr0.1MnO3的晶格热膨胀系数为:△a/a0△T=8.9×10-6/℃、△c/c0△T=11.2×10-6/℃和△V/V0△T=29.3×10-6/℃。在实验温度区间内未发现样品有明显的相变或结构转变现象。

磷灰石晶格热膨胀性质的实验研究

本文采用高温粉晶X射线衍射技术 ,对溶胶—凝胶法合成羟基磷灰石 (Hap) ,提拉法合成氟磷灰石 (Fap)和天然沉积型碳氟磷灰石 (CFap)从室温到 95 0℃之间的晶格热膨胀系数进行了测定。实验结果表明 :在测试温度范围内 ,各样品的晶格膨胀系数与温度呈线性关系。Hap的△a/a与△c/c分别为 13 .8× 10 - 6 C- 1 和 15 .3× 10 - 6 C- 1 ,Fap的△a/a与△c/c分别为 15 .8× 10 - 6 C- 1 和 18.2× 10 - 6 C- 1 ,CFap的△a/a与△c/c分别为 15 .3× 10 - 6 C- 1 和 18.5× 10 - 6 C- 1 。在实验温度区间内未发现样品有明显的相变或结构转变现象 ,高温实验后样品的傅立叶变换红外光谱测定证实了这一推断。

新稀土金属间化合物晶体结构及高温晶格热膨胀性能研究

[目的]研究稀土-过渡族金属合金体系中的新稀土金属间化合物,挖掘稀土合金与化合物的新应用。[方法]利用扫描电子显微镜和能谱仪分析合金样品及其组成物相的成分,采用X射线粉末衍射技术研究和测定新金属间化合物的晶体结构及高温晶格热膨胀性能,并对所研究的新金属间化合物的高温热膨胀性能进行总结分析。[结果]不同的合金元素可以形成结构类型相同的晶体结构,得到了部分新金属间化合物的晶格热膨胀系数,这些新稀土金属间化合物的平均晶格热膨胀系数在10^(-6)到10^(-5)数量级之间,它们的平均单胞体积热膨胀系数也在同一数量级。[结论]化学性质相近的合金元素可以相互替代形成同构型金属间化合物。利用X射线粉末衍射同构法可测定新化合物的晶体结构,该法适用于解析二元、三元乃至多元新化合物的晶体结构。所研究的新稀土金属间化合物的热膨胀系数分别满足其各自所属晶系的热膨胀关系。

热电材料CoSi和CrSi_2的晶格热膨胀性

利用动态高温X射线衍射技术分别对立方CoSi和六方CrSi2化合物在298-973K温度范围内的晶格热膨胀性进行了研究。结果表明：化合物CoSi的点阵参数随温度升高呈线性增长关系，其平均线热膨胀系数％和平均体热膨胀系数av分别为1．14×10^-5K^-1和3．42×10^-5K^-1，两者之间符合立方晶系关系式，即3aa=av；化合物CrSi2的点阵参数随温度升高而显著增大，其中沿a轴和c轴的平均线热膨胀系数及平均体热膨胀系数分别为aa=0．96×10^-5K^-1，ac=0．73×10^-6K^-1和av=2．45×10^-5K^-1，三者之间符合六方晶系关系式，即2aa＋ac=av；化合物CrSi2沿a轴方向的线热膨胀系数远大于沿c轴方向的，呈较强的各向异性。

0.5xSm_2O_3-(1-x)CeO_2的晶体结构及其晶格热膨胀行为

采用化学共沉淀-高温煅烧方法制备了0.5x Sm_2O_3-(1-x)Ce O_2(x=0-1.0)系列陶瓷粉体,并采用XRD方法对其进行了表征。随着x值的增大,陶瓷粉体的结构从单一的萤石结构转变为萤石结构与C-型立方结构共存,最后转变为单斜结构。具有萤石结构的固溶体的晶胞参数随着掺杂量x值的增加而增大,在实验研究基础上建立了计算晶胞参数的经验公式。采用高温原位XRD技术研究了具萤石结构Sm_xCe_(1-x)O_(2-0.5x)固溶体的晶格热膨胀行为,晶胞参数随着温度的增加而近似线性的增加,室温-1200℃的平均热膨胀系数达到12.5×10^(-6) K^(-1)。

基于钯纳米颗粒导电沟道的室温型氢气传感器的研究

随着氢能的广泛应用,检测氢气(H_(2))泄漏十分必要。采用溶剂热法合成钯(Pd)纳米颗粒,结合旋涂法从极大程度上简化了覆盖敏感层工艺,在利用微机电系统(MEMS)工艺制备的硅基金(Au)叉指电极上研究了基于“氢致Pd晶格膨胀效应(HILE)”的裂结式H_(2)传感器的敏感特性,为低成本批量化制备室温型氢气传感器提供了可行性研究。结果表明该传感器对H_(2)的响应值与Pd纳米颗粒在基底上的覆盖率密切相关:覆盖率在一定范围内越大,响应值越小。在室温下,该类传感器对500×10^(-6)~2500×10^(-6)H_(2)表现出了较快的响应速度:响应时间在5 s左右,恢复时间在25 s左右,具有较高的响应值:在2500×10^(-6)H_(2)气氛下高达83%,有较好的选择性和稳定性。

铋系超导体反常晶格膨胀X射线衍射研究

本文利用变温X射线衍射方法研究了室温至液氮温度区间铋系超导体晶格热膨胀与畸变特性.在从正常态向超导态转变过程中,铋系2223相和2212相均在高温区和低温区发生反常热膨胀.发生在超导转变前的晶格反常热膨胀与Mossbauer谱和超声内耗测量得到晶格软化温度相对应,这种结构上的反常行为是超导转变的前驱效应.

基于纳米晶晶格热胀冷缩的高灵敏度荧光纳米温度计

有效测量纳微米尺度范围温度及物体表面温度梯度分布需要研发各种类型的纳米尺度温度计来实现.半导体纳米晶由于具有尺寸效应引起光致发光(荧光)效应,其具有的热胀冷缩的性质会使得温度变化引起纳米晶晶格收缩或膨胀,从而引起荧光光谱的变化,进而为设计制备高灵敏度温度计奠定基础.结合前期相关工作,本文总结了基于纳米晶的各种荧光纳米温度计,阐述不同类型纳米温度计的特性,为这一前沿领域研究提供启发.

CaZr_(4-x)Tix(PO_4)_6(CZTP)的热膨胀

探讨了CaZr4x-xTix（PO4）6（CZTP）离子置换与热膨胀的关系，随着X的增加，晶格参数a和c减小，热膨胀系数αa由负值变为正值，其平均的晶格膨胀系数大大增加，因而明显增大了CZTP系列的热膨胀系数。

稀土掺杂二氧化钛的相变和光催化活性

通过 XRD晶体结构分析 ,研究了 6种稀土元素离子 Gd3 + ,Y3 + ,L a3 + ,Ce4 + ,Tb3 + 和 Eu3 + 掺杂的二氧化钛样品的相变量、晶胞参数和金红石相的晶粒大小 ,并讨论了它们在催化降解 X- 3B活性艳红实验中光催化活性 .发现离子半径和稀土离子的价态变化方式决定了它们的相变量和晶胞参数 。

纳米/微米碳酸钙的结构表征和热分解行为

采用棕榈酸对纳米碳酸钙进行有机表面改性,运用SEM、TEM、XRD、FTIR及TG-DTG对表面改性前后的纳米碳酸钙进行表征,并与微米碳酸钙的微晶结构及热分解特性进行比较.FTIR分析结果确证了棕榈酸与纳米碳酸钙表面是以化学键合和物理吸附方式相结合,粒子表面存在羧基等有机官能团的红外吸收特征.对比研究发现,碳酸钙微晶纳米化后,其红外V3特征吸收峰出现约35cm-1的蓝移现象,并且明显窄化.初步解释了纳米碳酸钙红外吸收峰蓝移的原因,认为尺寸效应和晶体场效应是影响纳米碳酸钙红外光谱特征的主要因素.微晶结构的变化使得纳米碳酸钙的热分解反应表现出反常特性,热分解温度较微米碳酸钙下降了40.6℃.

稀土元素掺杂对TiO_2薄膜光催化性能的影响

采用Sol Gel法、浸渍 提拉法制备了RE(Sm,Dy,Lu)掺杂TiO2的锐钛矿晶型薄膜。用X射线衍射分析、UV Vis透射光谱及电化学实验对其进行了表征,通过对紫外光照射下甲基橙溶液的光催化降解评价了其光催化性能。结果表明,RE掺杂的TiO2薄膜的吸收光向长波方向移动;掺杂浓度是影响光催化活性的重要因素;适量RE掺杂可以明显提高TiO2薄膜的光催化性能;最佳掺杂浓度是0.5%。其中掺杂Sm样品的光催化活性最好。分别讨论了RE不同浓度及不同元素掺杂对TiO2光催化性能的影响机制。

Sm掺杂对TiO_2薄膜光催化性能的影响

采用溶胶 凝胶法、浸渍 提拉法制备了不同形式和不同含量Sm掺杂的锐钛矿晶型TiO2 的光催化剂薄膜 .采用X射线衍射、UV Vis光谱及电化学实验对所制得的TiO2 光催化剂薄膜进行了表征 ,并通过甲基橙溶液的光催化降解实验评价了其光催化活性 .结果表明 ,与未掺杂的TiO2 薄膜相比 ,Sm掺杂的TiO2 薄膜的UV Vis吸收光波长向长波方向移动 ,并且光照开路电压也相应提高 ;适量Sm掺杂可以明显提高TiO2 薄膜的光催化活性 ,最佳Sm掺杂量为x(Sm3+ ) =0 5 % ;在各种掺杂形式中以表层Sm掺杂的Sm TiO2 (S)薄膜的光催化活性最好 .讨论了Sm掺杂提高TiO2 薄膜光催化活性的机理 .