粉煤灰的SEM及X射线能谱微分析研究

粉煤灰的微结构和主要成分决定了粉煤灰的物理、化学性能,直接关系到粉煤灰的综合利用。本文利用XRD、SEM及EDS对原灰以及水、磁筛选的粉煤灰进行了物相、表面微结构及X射线微区分析的研究。结果表明:富铁漂珠粒度较其它漂珠小,富铁磁珠表面析出了块状、针状等规则排列的结晶,表面形貌光滑的玻璃微珠主要吸附于中空的漂珠表面和贫铁沉珠中。同时出现一些球形度好、表面光滑的纯铁珠和纯玻璃珠。粉煤灰主要的常量元素为Al、Si、K、Ca、Ti、Fe,它们主要以氧化物的形式存在,富铁漂珠的表面Fe相对含量较其它漂珠和沉珠高,Si主要以玻璃体形式存在,Al元素在燃烧冷却过程中基本实现了相对均匀再分布,Ca、Ti主要以钙钛矿的形式存在。

水热法合成羟基磷灰石的微分析研究

以CaCO3和CaHPO4·2H2O为前驱体,采用水热法制备了羟基磷灰石(HAP)晶体,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及X射线能谱分析仪(EDS)系统研究了pH值、水热温度、反应时间、Ca2+浓度等条件对合成HAP晶体微结构及晶体生长的影响,同时对其生长机理进行了探讨。结果表明:随着水热合成温度的升高、时间的延长、Ca2+浓度的增加,晶体发育越完整,HAP晶体的长径比呈增大趋势;体系的pH值对HAP晶体的生长有较大的影响,随着pH值的增加HAP晶粒的大小、长径比减小趋势明显;在水热温度为200℃,pH值=10,时间8 h的条件下,可得到结晶度高、晶形完整清晰,端面尺寸在50～70 nm,生长极性明显的六方柱状的一维n-HAP晶体。EDS分析结果证实合成的HAP平均钙磷比约为1.70左右,同理论值比较相符。点分析研究表明晶体端面的钙磷比比平均的略高,钙磷比约为1.75,从而证明了Ca2+的浓度直接影响着HAP晶体的极性生长。

纳米羟基磷灰石/壳聚糖-海藻酸钠复合材料的制备及微分析

采用液相共沉淀法分别制备了不同比例的纳米羟基磷灰石(HAP)/壳聚糖(CS)-海藻酸钠(Alg)复合材料,在利用XRD、SEM及EDS对制备的复合材料进行分析研究的基础上,考察了复合材料的力学性能。研究结果表明,复合材料内部结合致密,有机相与无机相融为一体,羟基磷灰石颗粒结晶较好,形状为类球状,平均粒径为20nm左右,颗粒分布相对均匀;HAP与CS-Alg质量比的变化直接影响复合材料内HAP颗粒的结晶、粒径及分散性。当HAP与CS-Alg的质量比为50∶50时,复合材料的均一性、致密性最佳,抗压强度最大可达46.5MPa。EDS分析发现复合材料中仅含微量的钠和钾元素,钙、磷原子比约为1.75,属于富钙型的HAP。

纳米镁铝水滑石的合成、微结构及吸附性能研究

本文以硝酸镁、硝酸铝为原料,以碳酸钠和氢氧化钠为沉淀剂和pH值调节剂,采用液相沉淀法制备了纳米镁铝水滑石层状化合物(Mg-Al-LDHs),利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及X射线能谱分析仪(EDS)系统比较研究了pH值、反应温度、镁铝比等条件对合成LDHs晶体微结构及晶体生长的影响,同时利用生长基元的配位体理论对其生长机理进行了初步探讨,在此基础上,以甲基橙(MO)模拟染料废水为吸附对象,考察了最佳条件下制备的LDHs培烧产物的吸附性能和吸附机理。研究结果表明:pH值、温度的增加有利于生成结构单一、结晶性、规整性较好的镁铝水滑石晶体,产物晶粒尺寸及径厚比呈增大趋向。当反应温度等于或大于80℃时,温度的升高对镁铝水滑石晶体的形态影响较小。镁铝比的改变对产物的物相影响较小,但影响产物的结晶及生长,当镁铝比为3∶1时,所得产物晶粒的规整度、均一性最好,尺寸约为70-100 nm,厚度为20 nm左右,镁铝比为1∶1时,晶粒粒径明显减小,约为30 nm左右。最佳条件下合成的纳米镁铝水滑石焙烧产物具有较好的吸附性能,随着时间的增加,吸附脱色率逐渐增加,当吸附时间达到70 min,LDO对染料的吸附逐渐达到饱和平衡,脱色率达到90%以上,吸附动力学研究表明LDHs对甲基橙的吸附过程更符合准一级动力学方程,其R2值更接近1,吸附等温线符合Langmuir模型。

大气可吸入肺纳米颗粒的SEM及X射线微分析研究

以大气中可吸入肺纳米颗粒为研究对象，利用场发射扫描电子显微镜（FSEM ）和X射线能谱仪对其形态和常量组分进行了系统研究。研究结果表明：大气可吸入物中的纳米颗粒大多为类球与椭球形，表面较为光滑，结构紧密，较小的纳米颗粒聚集成团呈松散絮状，粒度大小约在30～100 nm之间，纳米颗粒物中含有的常量元素同大颗粒污染物基本一致，主要含有C ，O ，Al ，Si ，Na ，M g ，K ，Ca ，Fe ，S ，Cl等元素，能量色谱仪（EDS）的点分析研究证实一些纳米颗粒物中Cl和S元素的含量明显增大，而另一些颗粒主要为C和O元素，分析其原因，认为主要是气溶胶在形成过程中，以纳米无机灰尘颗粒为中心表面吸附了大气污染物中的有机排放物所致，从而形成了具有核壳结构的纳米颗粒污染物。因此，减少人为有机污染物的排放，对于减少可吸入肺有害纳米颗粒的形成具有很大的影响。

水热体系中表面活性剂对合成羟基磷灰石晶体的影响

以CaCO3和CaHPO4·2H2O为前驱物,利用XRD、SEM及FT-IR系统研究了水热体系中不同表面活性剂对合成羟基磷灰石（HAP）晶体微结构及晶体生长的影响,同时利用配位体理论对其生长机理进行了探讨。结果表明：不同类型表面活性剂对合成HAP晶体的分散性、微结构及结晶度有一定的影响,添加非离子型表面活性剂制备的HAP晶体规整性、完整性、分散性、均一性、结晶度较好,长径比较大,呈一维纳米结构。非离子型表面活性剂种类的不同对HAP晶体的微结构及分散性也有一定的影响。阳离子型表面活性剂的加入对HAP晶体a、b轴方向的OH-Ca6,生长基元起到一定的促进作用,合成的HAP晶体长径比较小,长约1.1~1.5μm,径向直径约为100~140nm,阴离子型的促进作用明显大于阳离子型表面活性剂。EDS及FT-IR分析证实,水热环境下表面活性剂仅起到形貌调控和分散作用,对HAP产物的纯度没有任何影响。

In和过渡金属离子共掺杂对ZnO晶体形貌的影响

采用水热法,KOH作矿化剂,在ZnO前驱物中添加适量的CoCl2.6H2O,FeCl2.4 H2O,NiCl2.6H2O,In2O3,其中Co∶In∶Zn,Fe∶In∶Zn,Ni∶In∶Zn分别为5∶1∶100,5∶1∶100,3∶1∶100。3 mol/L KOH作矿化剂,温度430℃,填充度35%,反应24 h,制备了In和过渡族金属离子共掺的ZnO晶体。结果表明,掺杂In2O3时,所合成的过渡族金属离子掺杂的ZnO晶体均呈现六角片状晶体,晶体形貌规则,表面光滑,直径为5~10μm。和未掺杂In的晶体相比,掺杂In后,晶体c轴极性生长速度得到明显的控制,a、b轴方向生长速度提高,大面积显露+c{0001}、负极面-c{000}面,另外还显露正锥面+p{101}、负锥面-p{10}。

掺钴氧化锌稀磁半导体的SEM及X射线能谱微分析研究

采用水热法,以CoCl2.6H2O为前驱物,KOH作为矿化剂合成了掺钴氧化锌稀磁半导体晶体。利用扫描电子显微镜(SEM)及X射线能谱仪(XREDS)对合成晶体的微观形貌、表面及内部掺杂元素Co的相对含量和分布的均匀性进行了研究。研究结果表明:水热法合成的掺Co氧化锌晶体具有多种微观形貌,较大的晶体具有极性生长特性。随晶体形貌不同,显露面也发生了相应改变。不同微观形貌的晶体其Co含量有所差异,较大的晶体掺杂Co元素相对含量大于较小的晶体,+c(1011)显露面Co元素的含量比+c(1010)面高,锥柱状晶体其区别尤为明显。大的晶体内部存在着少量的氧化钴团簇,晶体表面与晶体内部Co元素分布相对均匀。由于Co2+具有磁性,因此,氧化钴团簇的存在将对氧化锌稀磁半导体晶体的磁性产生一定的影响。

水热体系中不同的前驱物对羟基磷灰石微结构的影响

纳米羟基磷灰石由于具有良好的生物相容性和生物活性而应用广泛,形貌控制对其应用至关重要。本文以磷酸为磷源前驱物,利用XRD、SEM及EDS系统比较研究了水热体系中不同钙源前驱物对合成羟基磷灰石(HAP)晶体微结构及晶体生长的影响,同时利用配位体理论对其生长机理进行了初步探讨。研究结果表明,不同钙源前驱物在pH值=10,水热温度200℃、水热时间8h的条件下,均可以合成结晶度较好的纳米羟基磷灰石晶体,不同钙源前驱物对合成HAP产物的物相、分散性、结晶性及微结构有一定的影响,碳酸钙、氢氧化钙为钙源前驱物制备的HAP为类球状的纳米HAP,氯化钙、硝酸钙为钙源前驱物制备的HAP呈短棒状,但与以硝酸钙为钙源前驱物制备的HAP晶体的结晶度、规整度、均一性及晶体极性生长特性相比,氯化钙较差。EDS分析证实,不同的前驱物合成产物的HAP晶体不含有任何杂质,但HAP晶体的钙磷比略有差别,平均钙磷比约为1.75,合成的HAP属于富钙型的纳米羟基磷灰石。

超支化聚酯/纳米TiO_2复合材料的制备、表征及光催化吸附降解性能

以甲基丙烯酸甲酯和二乙醇胺为原料,由Michael加成反应制得N,N-二羟乙基-3-胺基丁酸甲酯单体,再用发散法使之与三甲醇丙烷(核)反应合成出超支化聚酯。将纳米TiO2做适当表面处理,再与超支化聚酯按一定比例复合,复合产品经超声、烘干处理得复合材料。考察了不同的原料配比对复合材料性能的影响,对合成的超支化聚酯及其复合材料用IR、XRD、TG等分析手段进行了表征,同时间接研究了超支化聚酯复合材料固化后的光催化吸附降解性能。结果表明:当甲基丙烯酸甲酯与二乙醇胺质量比为0.9时,合成的超支化聚酯具有较低的黏度和良好的溶解性及热稳定性。当纳米TiO2的添加质量分数为5%时,基本不改变合成产物各项性能,但由于纳米TiO2的加入复合,超支化聚酯复合材料比未复合的超支化聚酯对染料的光催化吸附降解性能提高了15%以上。

Co-MgAl三元类水滑石的合成、微结构及吸附性能研究

采用水热法制备了Co-Mg Al三元类水滑石层状化合物(HTLcs),利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)比较研究了不同Co^(2+)比例条件下对合成产物物相、晶体微结构及晶体生长的影响,同时利用生长基元的配位体理论对其合成机理进行了初步探讨。以甲基橙(MO)模拟染料废水为吸附对象,比较研究了三元类水滑石与二元水滑石焙烧产物的吸附性能和吸附机理。研究结果表明:钴离子同层板二价镁离子存在着交换作用,钴离子掺杂量的不同,没有影响水滑石固有的层板结构,但影响了构建钴镁铝三元类水滑石过程中各晶面的生长。Co∶Mg∶Al为1∶2∶1的HTLcs经过500℃焙烧后,焙烧产物(LDO)仍呈现片状结构。但径向尺寸和厚度同焙烧前相比略有减小,产物的均一性、规整性相比焙烧前变差,其对甲基橙模拟染料废水的吸附脱色性能随着时间的增加,呈缓慢增加的趋势,达到吸附平衡需要时间更长为70 min,脱色率仅为60%左右,明显低于二元镁铝水滑石焙烧产物(Mg AlLDO)(90%)。吸附动力学研究表明Co-Mg Al-LDO焙烧产物对甲基橙的吸附过程更符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Freundlich模型,而二元Mg Al-LDO对甲基橙的吸附过程较符合准一级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型。

水热体系中不同前驱物对合成镁铝水滑石微结构的影响

以不同的镁源、铝源组合为前驱物,利用XRD、SEM及EDS比较研究了水热体系中不同的前驱物组合对合成镁铝水滑石(Mg-Al-LDHs)晶体微结构及晶体生长的影响,同时利用生长基元的配位体理论对其生长机理进行了初步探讨。研究结果表明:当固定体系的p H=12,水热温度120℃、水热时间18 h的条件下,不同的前驱物组合均可以合成结晶度较好的镁铝水滑石晶体;但不同的镁源、铝源组合对产物的物相、分散性、结晶规整性、厚径比、纯度、大小及微结构有一定的影响。当镁源固定为Mg Cl2,铝源分别为Al_2O_3、Al(NO3)3、Al Cl3时,不溶性氧化铝合成的LDHs规整性、分散性及纯度较差,晶体发育不完整;当铝源分别为溶解度较好Al(NO3)3、Al Cl3时,合成产物LDHs晶体的结晶度、规整性、分散性及纯度较好,但由于溶解度和相连阴离子极性的不同,造成产物微结构的微小差异;当镁源固定为溶解度较大的Mg(NO3)2时,铝源分别为Al(NO3)3、Al Cl3时,同溶解度较小Mg Cl2相比,更有利于合成结晶度、规整度、尺寸更小的镁铝水滑石晶体。溶解度较大的镁源、铝源前驱物组合合成的镁铝水滑石有更高的结晶度和规整度。EDS分析证实,溶解度较差的Al_2O_3合成的镁铝水滑石纯度较差。溶解度较好的不同镁源、铝源前驱物组合合成的镁铝水滑石不含有任何其它阴离子杂质,平均镁铝比约为3,非常接近LDHs的理论值。

微波场作用下Gd2O2S：Tb绿色荧光粉的快速合成及其发光特性

首次采用微波法，快速合成了Gd2O2S：Tb绿色荧光粉，用X射线粉末衍射（XgD）、扫描电镜（SEM）、荧光分光光度计等对合成产物的结构、形貌、以及发光特性进行了研究。结果表明，材料的晶体结构为六方晶系，与Gd2O2S的相同,颗粒的形貌为类球形，分散性很好，尺寸在1μm左右,Gd2O2S：Tb的激发光谱呈带状，主峰位于298nm,发射光谱由384、418、439、471、498、547、590、624nm的一系列窄带发射峰组成，归属于Tb^3＋从^5D4、^5D3能级到^7FJ（J=0-6）的跃迁。主发射峰位于547nm，对应于^5D4→^7F5的能级跃迁，导致一种绿光发射,研究发现Tb的掺杂浓度对样品主发射峰的强度有着很重要的影响，在5％（摩尔分数）时达到最大，继续增加Tb的浓度，出现浓度猝灭现象，同时对浓度猝灭的机理进行了探讨。

X射线能谱微区分析中出射角对X射线强度的影响

利用SEM-EDS研究了硅衬底上Au、Cu薄膜发射的不同线系特征X射线相对强度间比值随出射角的变化规律,探讨了影响其变化的原因。结果显示:随着出射角变大,同一元素不同线系X射线相对强度间比值具有一定变化规律。低能量谱线的强度相对高能量谱线逐渐变大,这种变化主要是受X射线被基体吸收效应的影响所致。在低角度下,特别是在特征X射线全反射临界角附近,实际测得的低能量特征谱线的相对强度比预期要小,这是因为这些低能量谱线的波长较长,相对于这些谱线的全反射临界角较大,由膜内产生的低能量谱线,探测器无法探测到而引起。此项研究为X射线薄膜微区分析的定量计算提供依据。

表面层外全反射角X射线能谱微分析

电子探针微区分析(EPMA,XRMA)由于X射线激发深度较大而对薄层分析产生困难,无法准确确定分析结果是样品表面的成分还是样品体相的成分。本工作在通常的X射线微区分析设备上,采用外全反射角X射线能谱微分析方法,通过对硅衬底上不同膜厚的铝膜和铜膜的测定,探索出一种区分膜成分和体相成分的新方法。结果表明:与常规的方法相比,该法有较高的表面灵敏度,可很好地解决薄层分析的困难。

锐钛型TiO_2纳米管阵列的制备及微结构调控

采用阳极氧化法,系统考察了HF体系中氧化电压、氧化时间、质量分数、p H值和退火温度等对钛基表面二氧化钛纳米管阵列形成过程中物相和微观形貌的影响,探讨了制备规整性、均一性及微结构可控的二氧化钛纳米管阵列的主要和次要因素.研究结果表明:氧化电压、p H值是决定TiO_2纳米管阵列是否形成与规整性的决定因素.较小的p H值虽然有利于在较短的时间内制备TiO_2纳米管阵列,但容易导致基体表面TiO_2纳米管脱落,影响纳米管阵列的完整性和均一性.氧化电压在15~25 V,p H值为4~6内可以实现TiO_2纳米管阵列的微结构调控.氧化时间、电解液浓度主要影响TiO_2纳米管的管长、管径、管壁厚度,只要在合适的范围内可以通过微小的改变,实现微结构的调控.退火温度决定了TiO_2的晶相转变,不同的退火温度对TiO_2纳米管的管径、管壁、规整性、均一性影响较小,过快的升温和较高的温度不利于锐钛型TiO_2纳米管的形成,可以实现在较低温度下的晶相转化.

CTAB辅助制备环状MoS_2晶体及微结构调控

以钼酸铵为钼源硫脲为硫源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,采用表面活性剂促助法成功制备了环状结构MoS_2,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)系统比较研究了CTAB添加量、p H值、钼硫比、反应时间对合成环状MoS_2微结构及晶体生长的影响,分析了环状结构生长形成的机理。研究结果表明:MoS_2形貌主要受CTAB添加量的影响,随着用量的增多MoS_2经历了球花状-不规则环状-规则环状-不规则堆积状的递变过程,最佳CTAB添加量为0.5 g。p H值对MoS_2的生长发育以及结晶性和微观形貌有显著影响,当p H=3时,所得产物晶体颗粒的圆整度、均一性较好。钼硫比对产物的结晶性和分散性有一定影响,并且影响到环状结构的生长发育,但是过高的钼硫比会造成严重的团聚现象,当钼硫比为1∶4时产物的圆整性和分散性较好。反应时间对产物的结晶度有较大影响,随着反应时间的延长结晶度增加,最佳的反应时间为36 h。

聚丙烯酸甲酯功能基团的微区分析

研究了一种测定聚丙烯酸甲酯上酰肼基团分布的新方法。将功能化的聚丙烯酸甲酯类树脂上的酰肼基团与Cu2 +络合 ,利用X射线能谱微区分析对树脂上Cu2 +的存在部位及分布进行分析 ,从而确定树脂上酰肼基团的存在部位及分布情况。结果表明:在交联度及其他成分相同时 ,树脂表面及断面的酰肼化程度有很大差异。

粉煤灰负载纳米TiO_2的微区分析及应用

粉煤灰的微结构和主要成分决定了粉煤灰的物理、化学性能,直接关系到粉煤灰的综合利用,为了拓展粉煤灰在环境治理方面上的应用,本文采用水法分离得到粉煤灰沉珠,以此为载体利用溶胶-凝胶法负载了纳米TiO2,并且利用XRD,SEM,EDS等手段对原灰、沉珠、负载TiO2的粉煤灰进行了物相、微结构及微区分析.结果表明:粉煤灰主要由莫来石和石英组成,具有多孔结构,其常量元素为Al,Si,K,Ca,Ti,Fe等;在实验条件下负载的TiO2为锐钛矿型,随负载层数的增加,表面的Ti含量升高.光催化降解实验表明:负载有纳米TiO2的粉煤灰有良好的光催化活性,负载层数、降解时间等均对降解率有一定的影响,在适宜的条件下可以使染料酸性黑10B的去除率达到约80%.