活化温度对低阶煤基超容炭材料微晶结构特性的影响

以富油煤这一代表性的低阶煤为原料,采用KOH活化法,将富油煤与KOH按照质量比1∶2混合,在活化温度分别为600℃,700℃,800℃及900℃的条件下制备煤基超容炭材料,并使用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)对煤基超容炭材料进行观测,得到煤基超容炭材料的微晶结构特征参数分布图像,图像经傅立叶变换-反傅立叶变换以及二值化、骨架化等处理,得到煤基超容炭材料微晶结构特征参数分布的定量数据。将不同活化温度下制备的煤基超容炭材料微晶结构特征参数的定量数据进行对比研究,结果表明:在活化温度分别为600℃,700℃,800℃及900℃时制备的煤基超容炭材料的晶格条纹长度平均值分别为0.73 nm,0.77 nm,0.86 nm及0.88 nm;在活化温度分别为600℃,700℃,800℃及900℃时制备的煤基超容炭材料晶格条纹,分别有52.52%,42.11%,48.35%以及56.09%分布在60°~105°晶格条纹角度范围内;分别有70.23%,66.86%,61.29%及59.70%分布在0.10~0.25的曲率范围内;在活化温度分别为600℃,700℃,800℃及900℃时制备的煤基超容炭材料分别有9.16%,10.68%,8.17%及11.99%的堆垛形成。可见随着活化温度的升高,晶格条纹平均长度增大,且晶格条纹取向趋于一致,较小(0~0.10)和较大(0.25~0.35)曲率的晶格条纹占比增多,堆垛数呈现增多趋势。

构造煤微晶结构的透射电镜分析及其对瓦斯吸附的影响

本文以平顶山构造煤为研究对象,基于高分辨透射电镜(HRTEM)图像提取技术定量表征了构造变形影响下微晶结构分布特征:脆性形作用前期煤中芳香簇仅在较小尺寸范围内生长(小于3×3),煤结构演化以应力降解为主;脆性形阶段后期和韧性形阶段,芳香簇已经向较大尺寸方向发展(3×3~8×8),应力缩聚的影响逐渐增强;煤中相对分子质量较低的芳香簇(40~449 Da)受弱变形作用力的影响更为明显,而相对分子质量较高的芳香簇(450~3099 Da)对整个变形过程均有明显响应。结合瓦斯等温吸附实验,阐明了不同变形程度构造煤的分子结构对瓦斯吸附的影响机制:脆性变形阶段,瓦斯吸附能力的提高由煤大分子结构侧链和含氧官能团的脱除、转化等因素导致;韧性变形阶段,芳香结构增加为瓦斯吸附提供了更多吸附位,芳香片层定向排列形成大量层间孔为瓦斯提供了更多吸附空间。研究结果对理解构造煤变形变质特征及其对瓦斯吸附的影响具有重要的科学意义和应用价值。

Al_2O_3/Al复合材料的界面结构特征

利用高分辩透射电子显微镜研究挤压铸造法制备的亚微米Al2O3颗粒增强Al基复合材料的界面微观结构。结果表明：Al基体的（200）和（111）面优先沿Al2O3颗粒表面生长，在复合材料界面处Al基体与Al2O3颗粒具有Al（200）／／Al2O3（1012）、Al[011]∥Al2O3。[0221]的晶体学位向关系并形成半共格界面，且界面存在Al（111）／／Al2O3（1120）的共格关系。界面干净无任何反应物。接近界面的Al基体中出现了柏氏矢量为b=1／3[111]弗兰克不全刃位错，该刃位错引起界面附近基体中明显的品格应变场，位错周围品格变形场的范围约为20～30层原子面宽度，而在Al2O3颗粒靠近界面的区域中未观察到位错等缺陷。并从晶体学角度对界面的形成机制进行了分析。

贝氏体钢中贝氏体铁素体精细孪晶

用高分辨透射电子显微镜观察分析了贝氏体钢贝氏体铁素体的精细结构及其尺寸。观测指出 ,贝氏体铁素体的组织结构可分为三个层次 :贝氏体条束或贝氏体片、亚片条和最小基本单元 ,或者分为四个层次 :贝氏体条束或贝氏体片、亚片条、亚单元和最小基本单元。贝氏体铁素体条束由细小亚片条组成 ,这些亚片条多数是精细孪晶片条 ,它们宽度约为 5 0～ 40nm。细小亚片条间存在孪晶取向关系。多数细小亚片条由大约 5 0～ 2

珍珠显微结构及纳米矿物的电镜分析

采用SEM(扫描电子显微镜)和HRTEM(高分辨透射电子显微镜)技术,系统地研究了珍珠层及其微结构。发现珍珠质层是由有机质胶结的文石组成片状晶层,文石大量为六边形、不规则多边形和近圆形,并与有机质层交互平行叠置。在棱柱层的柱状晶体周围也有纤维状、胶状有机质。同时,在棱柱状和片状文石晶体的截面上,含有大量纳米级的圆形、椭圆形等形状的有机质、气液包裹体或孔洞。其中许多部位的有机基质中不同程度地显现出晶格条纹像,均为纳米矿物所致。以上结果均表明珍珠层具有有序、精细、多层次、整体性好等优良的结构特点。这一结论对于探讨珍珠的成因、机械强度及医药保健性能等方面均具有重要的意义。

二次硬化超高强度钢中析出强化相HRTEM研究

使用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对高Co-Ni超高强度钢AetMet100在482℃/5h回火后的析出强化相进行研究,对高分辨格子像进行傅立叶变换得到FFT花样并进行标定,从而确定强化相。试验结果发现,在Aet-Met100钢马氏体基体上同时存在两种形态的弥散析出强化相:一种是已有很多报道的棒状M2C碳化物,长度约9.6nm,直径约3.1nm,与基体的取向关系为(01)M∥(001)M2C,[010]M∥[100]M2C;另一种是椭球状的Fe2Mo金属间化合物(Laves相),直径约6.5nm,与基体的取向关系为(2  )M∥(001)L,[111]M∥[100]L。这两种第二相尺寸相当,均为基体的强化相。

纳米金属微粒催化制备的洋葱状富勒烯的结构表征

采用金属Cu,Al微粒 石墨混合材料,用直流电弧放电方法制备了洋葱状富勒烯。对两种产物进行了XRD、SEM、HRTEM和Raman结构表征。结果表明:两种纳米金属微粒均可催化得到洋葱状富勒烯;所得产物中有单纯洋葱状富勒烯和内包纳米金属微粒洋葱状富勒烯,且石墨化程度都很高;纳米金属微粒尺寸大小不同决定洋葱状富勒烯的直径分布不均匀,从而造成其拉曼谱峰相对于石墨特征峰1582cm-1发生了频移;用汽 液 固(VLS)生长模型描述了洋葱状富勒烯生长机理,解释了汽态碳原子通过在液态催化剂中扩散和析出,逐渐长大成形的现象。

化学溶液沉积法制备单分散氧化锌纳米棒阵列

在由溶胶凝胶法制备的纳米ZnO薄膜基底上,采用化学溶液沉积法制备了单分散、高度取向的ZnO纳米棒阵列膜.通过控制纳米ZnO薄膜的制备工艺,可以调节氧化锌纳米棒的直径.利用FESEM,TEM,HRTEM,SAED和XRD表征了氧化锌纳米棒阵列的形貌和晶体结构.ZnO纳米棒的室温PL谱具有很高的紫外带边发射峰,在可见光波段无发射峰,表明该方法制备的ZnO纳米棒晶体结构完整,晶体中O空位的浓度很低.

不同磷含量对NiMoP／Al2O3加氢处理催化剂的影响

采用NiMoP浸渍液浸渍载体γ-Al2O3制备了不同磷含量的NiMoP/Al2O3加氢处理催化剂。为了研究磷对该系列催化剂活性相结构的影响,用二苯并噻吩(DBT)和喹啉为模型化合物,考察了催化剂的加氢脱硫(HDS)和加氢脱氮(HDN)性能。结果表明,添加适当的磷能够提高催化剂的HDS和HDN活性,但是高含量的磷能显著的降低催化剂的催化性能。通过对催化剂进行XRD和HRTEM表征发现,添加磷能够增加MoS2的堆积层数以及Ⅱ型"Ni-Mo-S"相的相对含量,这是因为在制备过程中添加磷降低了活性组分与载体之间的相互作用。

以硫化态前驱物制备的NiMoS/γ-Al_2O_3催化剂表面活性相HRTEM研究

采用硫化态前驱物四硫代钼酸铵溶液浸渍载体γ-Al2O3制备了硫化态NiMoS/γ-Al2O3加氢精制催化剂,对催化剂进行了XRD和HRTEM表征,并以FCC柴油为原料,考察了催化剂的加氢精制性能。结果表明,该加氢催化剂的活性组分与载体γ-Al2O3的相互作用较弱,不存在难以还原硫化的Mo—O—Al桥键,催化剂表面MoS2分散度较好,MoS2的晶粒较大,堆积层数较高,大部分MoS2以Ⅱ型的NiMoS相存在;硫化态NiMoS/γ-Al2O3加氢精制催化剂具有优于工业催化剂CK-2的脱硫、脱氮和脱芳烃性能。

化学气相沉积SiC涂层生长过程分析

以高纯石墨为沉积基体,MTS为先驱体原料,在负压条件下沉积了CVD SiC涂 层.利用SEM和XRD分别对涂层的形貌及晶体结构进行了表征,SiC涂层表面呈菱柱状, (111)面为择优取向面.利用高分辨透射电镜对涂层与基体的界面结构、涂层的显微结构进行 了研究,得出CVD SiC涂层生长过程如下:SiC最初是沿着石墨基体的晶面取向开始生长 的}随后经历一段取向淘汰及调整的过程后,开始(111)晶面的生长.

Al_2O_3/2024Al复合材料界面结构的HRTEM研究

采用透射电子显微镜对挤压铸造法制备的Al2O3/2024Al复合材料的界面微观结构进行了深入研究。结果表明:复合材料界面结合紧密且无任何反应物。Al基体的(111)面与Al2O3颗粒表面保持共格和半共格关系:Al(111)//Al2O3(■2ī)、Al(111)//Al2O3(11ī)、Al(111)//Al2O3(110),界面处基体中可以看到由于晶格错配而产生的刃位错,说明基体与增强颗粒晶面间距接近时,基体可以依靠增强颗粒表面结晶并长大,即增强颗粒作为基体异质形核的质点,并从晶体学角度对界面的形成原因进行了解释。

淖毛湖煤热解产物中不同大小芳核的数量分布及变化规律

本研究利用固定床反应器在不同温度下进行新疆淖毛湖(NMH)煤热解实验,并利用多种表征方法研究了煤热解过程半焦和焦油芳核大小分布变化规律。结果表明,随着温度升高,半焦芳碳含量增加,石墨化程度和晶格条纹有序度增加;焦油中芳核结构主要以一或二环为主,含有少量三环及以上芳核;不同热解温度下焦油同步荧光谱图变化不大,虽然焦油产率随温度升高先增加后减少(550℃时最大),但焦油中芳核大小分布变化较小,焦油没有发生显著的缩聚反应,同时表明不同大小芳核受到桥链束缚数量,以及桥链裂解活性相对均一。随热解温度升高,热解半焦及焦油中,1×1芳核含量降低;终温在500−600℃时,缩聚反应主要以1×1芳核向2×2和3×3芳核的转变为主;终温高于650℃,缩聚反应以4×4及更大芳核的生成为主。

立方氮化硼生长界面形貌及相结构表征

采用Li3N和hBN为原料,在静态高温高压条件下合成出大颗粒cBN单晶。利用扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)对合成块断面、大颗粒cBN单晶形貌及其周围物相进行了表征。结果表明:在大颗粒cBN单晶周围主要存在hBN、cBN及Li3BN2等物相。HRTEM在大颗粒单晶周围发现了纳米尺寸的cBN微颗粒,并发现该微颗粒处在Li3BN2物相包裹中。由此可以推测,高温高压状态下,hBN与Li3N发生共熔反应生成Li3BN2,而Li3BN2作为触媒中间相促使cBN的形成。同时结合SEM结果分析表明,一旦cBN微颗粒形成,在随后的生长过程中,cBN在Li3BN2熔体中以扩散的方式进行台阶生长,从而形成宏观可见的cBN单晶。

基于HRTEM的低阶烟煤微晶结构研究

为充分认识煤的微观结构,主要针对神府矿区张家峁煤的微晶结构进行研究。利用HRTEM对煤进行分析获得微晶的晶格条纹,利用基于FFT-IFFT的图像分析方法对晶格条纹进行解析,计算得到煤中微晶的长度及其分布,并与芳核结构参数进行关联。根据煤的微晶长度和芳香度,对煤的平均分子量及其分子量分布进行计算。研究结果表明,神府张家峁煤的微晶长度主要分布在0.25~1.00 nm,对应的多核芳环数在2~4。该煤的平均分子式为C24.63H16.68O4.55,其平均分子量为385.04,分子量主要分布在100~1 400。

煤基纳米洋葱状富勒烯制备及其结构表征

在射频等离子体条件下以煤为原料制备纳米洋葱状富勒烯(Nano-structured Onion—like Fullerenes:NSOFs).高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)表征结果表明:以煤为原料可大量制备NSOFs,纯度较高,无碳纳米管伴随生成,外观呈准球状或多面体状,内中空,直径分布较均匀,石墨化程度很高,为低成本合成纯净的NSOFs提供了一条新途径.

纳米HS型沸石合成及长大机制的研究

通过清夜合成法成功地合成了纳米ＨＳ沸石，通过Ｘ射线粉末衍射法和高分辨率透 射电镜对产物进行了表征，并对其长大机制进行了分析．结果表明，纳米颗粒包含若干个尺寸 大致相同而晶体学位向不同的亚晶，其长大机制为聚集增长机制．

载铂TiO_2纳米管的制备与表征

对在TiO2纳米管表面上沉积铂进行了研究.HRTEM、XPS结果表明:第一步沉积在粉末TiO2表面上的铂粒为纳米尺寸,系由PtO2和Pt(OH)2组成;第二步制成纳米管后,铂粒在纳米管外表面分布均匀.为下一步以TiO2纳米管作为催化剂载体的研究奠定了基础.

不同变质程度煤的FTIR和HRTEM及TG分析

为了研究煤的结构演化特征,选用四种不同变质程度的煤样,采用傅立叶红外(FTIR)测试手段从分子尺度上对大分子结构进行解析,得到红外结构参数;应用高分辨率透射电镜(HRTEM)测试手段从聚集态尺度上对微晶结构进行表征,统计分析晶格条纹长度,得到微晶结构参数;利用热重(TG)测试手段对煤样进行热解模拟,得到热解特征参数;分析对比各项参数,探究煤演化过程中的复杂性规律。结果表明:芳香烃含量、脂肪链长度和热稳定性呈正相关;FTIR参数中的有机成熟度指数C、HRTEM参数中的高环数芳香层片(5×5~8×8)含量和TG参数中的热解初始温度θi具有相关性。当C减小时,含氧官能团含量的减少为高环数芳香层片中的含氧官能团含量的减少,热稳定性减小,θi减小,反之亦然;脂肪烃含量和生烃潜力呈正相关,和芳香烃含量呈负相关。在镜质组反射率Romax为0.6%~2.05%这一阶段,HDG6和GD2中含氧官能团等杂基脱落后才能继续芳构化。

富勒烯形貌的多样性及超微观结构

目的:通过催化热解法制备了多种形态的富勒烯。对不同工艺参数下形成的富勒烯的形貌和超微观结构进行了SEM、HRTEM、XRD和Raman谱等测试分析。结果表明:形成的富勒烯主要包括单纯洋葱状富勒烯、金属纳米微粒内包洋葱状富勒烯,以及树枝状和线团状等特殊形态的富勒烯。被洋葱状富勒烯包裹的金属为纯Fe纳米微粒。拉曼谱峰分析结果表明石墨化程度很高。