非水溶液体系中晶种法制备球形银纳米颗粒

以丙三醇作溶剂,硝酸银为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂,硼氢化钠为还原剂制备了银纳米晶种;以此银纳米粒子作为初级晶种,以丙三醇作溶剂和还原剂,通过升温提高丙三醇的还原性制备银纳米颗粒。研究分散剂种类、生长液银浓度、晶种加入量对银粉的影响,采用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)对制备产物的结构、物相、形貌进行表征。结果表明,通过改变条件可以制备出分散性良好、粒径均匀的70nm左右的球形银粉。

铝-空气电池废电解液制备片状氧化铝的研究

以铝-空气电池废电解液为原材料,用硫酸铝调节pH值,用硫酸钾作为熔盐制备片状氧化铝(α-Al_(2)O_(3)),研究了合成温度、晶种添加量对α-Al_(2)O_(3)粉体体积分数、粒度大小及粒度分布的影响规律。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和激光粒度仪等,对加入不同晶种量的α-Al_(2)O_(3)粉体的结构和形貌进行表征。结果表明,添加晶种后可以提高α-Al_(2)O_(3)粉体的体积分数,减小α-Al_(2)O_(3)粉体的粒度,使α-Al_(2)O_(3)粉体的粒度分布更集中,同时使α-Al_(2)O_(3)粉体更分散。此外,当晶种添加量为5%(质量分数)时,制备出的片状α-Al_(2)O_(3)的体积分数可达97.0%,平均粒度约为7.24μm。

种晶法调控Au纳米棒形貌及其对LSPR吸收峰的影响

金属纳米材料具有独特的局域表面等离子共振效应(LSPR),通过形貌控制使其在近红外光区附近进行调制具有重要的研究意义。采用种晶法制备Au纳米棒,通过调控晶种添加量和氯金酸添加量改变金纳米棒长径比,实现对LSPR吸收峰的调制。结果表明800μL的晶种添加量是制备Au纳米棒的最佳剂量,其产物为多晶结构,产量最大,尺寸分布最均匀。氯金酸添加量对Au纳米棒的尺寸有较大影响,即氯金酸添加量越大,Au纳米棒越短。Au纳米棒的LSPR特征峰随着颗粒形貌的变化出现明显的偏移,且颗粒越细、长度越长,对近红外光的吸收越强,特征吸收峰会逐渐红移。

短时重构法合成CuSAPO-34分子筛的性质及其甲醇制烯烃反应性能

以含金属铜的分子筛晶种作为铜源,采用短时重构法合成了CuSAPO-34分子筛,考察了模板剂类型对晶种及CuSAPO-34分子筛性质和甲醇制烯烃反应性能的影响。结果表明:以三乙胺与二乙胺为混合模板剂合成的晶种结晶度较低,晶粒尺寸较小;由该晶种制备的CuSAPO-34分子筛的酸性较强,烯烃选择性高,乙烯选择性为47.41%,乙烯+丙烯+丁烯选择性为90.37%,n(乙烯)/n(丙烯)为1.37。

顶部籽晶溶液法生长碳化硅单晶及其关键问题研究进展

因其优异的物理特性,第三代半导体碳化硅(SiC)材料在高温、高频、高压及大功率电力电子器件和射频微波器件领域具有非常明确的应用前景。受限于自身技术特点,利用传统的物理气相输运(PVT)法制备SiC晶体仍面临许多技术挑战,难以满足当前电子器件对大尺寸、高质量和低成本SiC单晶衬底的迫切需求。顶部籽晶溶液(TSSG)法可以在更低的温度和近热力学平衡条件下实现SiC晶体制备,能够显著弥补PVT法的不足,正逐渐成为极具竞争力的低成本、高质量SiC单晶衬底创新技术之一。本文首先阐述了TSSG法生长SiC晶体的理论依据,并给出了各工艺环节要点,然后归纳了TSSG法生长SiC晶体的主要技术优势,梳理了国内外在该技术领域的研究现状并重点讨论了TSSG法生长SiC晶体关键技术问题、产生机制,以及可能的解决途径等。最后,对TSSG法生长SiC晶体的未来发展做出展望。

钕铁硼废料铁渣还原酸浸液氨法制备铁红

钕铁硼废料盐酸优溶法提取稀土过程产生大量的铁尾渣中含有少量的稀土和钴等有价金属以及大量的氧化铁,回收再利用价值高。团队前期采用还原酸浸的方法从铁尾渣中提取稀土、钴,可有效解决废渣中稀土残留量高的难题,但是还原酸浸液中含量丰富的硫酸亚铁尚未得到有效利用。含铁量高的废液,一般用来制备颜料级铁红。目前,氨法工艺流程是一种环保型且具有发展前景的工艺。然而,氧化制备γ-FeOOH晶种的窗口窄,易出现混晶和形貌不均匀等问题,对工艺条件的控制较苛刻。过程影响因素复杂,定向诱导结晶调控难,需要进一步分析氧化合成过程。以钕铁硼废料铁尾渣酸浸液为原料,NH_(3)·H_(2)O为沉淀剂,采用空气氧化的方法制备前驱体γ-FeOOH活性晶种。首先,通过氨水调溶液pH值,中和沉淀法除去对晶种形貌影响较大的杂质离子Al^(3+),提高晶种的活性。其次,通过热力学稳定区抑制杂相Fe_(3)O_(4)及α-FeOOH的生成,制备具有单一晶型、针状结构且分散均匀的活性晶种。最后,明确氧化合成铁红的工艺参数条件并探讨合成机理。该工艺可产生附加值产品—颜料级铁红,实现钕铁硼废料铁尾渣还原酸浸液的再利用。

辣木籽油的提取及其中神经酸的纯化工艺研究

为促进辣木籽油中神经酸的开发利用,以辣木籽为原料,采用低温压榨法、超临界CO_(2)萃取法、索氏抽提法提取辣木籽油,筛选合适的提油方法,再以辣木籽油为原料制备混合脂肪酸,通过低温结晶法纯化辣木籽油中的神经酸,通过单因素实验和响应面实验优化神经酸的纯化工艺。结果表明:低温压榨法提取的辣木籽原油中神经酸含量较高,达到0.88%;低温结晶法纯化辣木籽油中神经酸的最优工艺条件为料液比(混合脂肪酸与结晶溶剂质量体积比)1∶4.2、结晶温度-21℃、结晶时间2.3 h,该条件下所得产品中神经酸含量为(5.36±0.01)%,相比辣木籽原油中神经酸含量提升了5.1倍。通过低温压榨法提取辣木籽油,再采用低温结晶法纯化神经酸,能够获得神经酸含量较高的产品。

ZSM-5分子筛母液回用及晶貌对其催化裂解性能的影响

以水玻璃和ZSM-5母液制备的硅胶为硅源、ZSM-5分子筛为晶种,采用水热合成法制备了ZSM-5分子筛。研究了ZSM-5母液制备硅胶的影响因素以及硅胶加入量、Na_(2)O/SiO_(2)摩尔比、H_(2)O/SiO_(2)摩尔比和晶化温度对ZSM-5分子筛的合成及晶貌的影响。结果表明,利用ZSM-5母液制备的硅胶可以制备出结晶度>95%、比表面积>350 cm^(2)/g、均一、单分布、粒径在1~2μm之间的ZSM-5分子筛;随着投料碱度的降低或水量的增加,ZSM-5分子筛的晶貌由单晶向孪晶变化;随着晶化温度的升高,晶化时间缩短,晶貌由孪晶向单晶变化,ZSM-5分子筛倾向于团聚生长。利用ZSM-5分子筛制备的丙烯助剂使用性能优异,HZ-14的液化气产率、丙烯产率和液化气中丙烯质量分数分别为24.89%、8.66%和34.8%,说明均一、单分散、晶型为孪晶的ZSM-5分子筛使用性能更加优异。

RTP电光晶体的生长及其器件性能研究

磷酸氧钛铷(RbTiOPO4,简称RTP)是综合性能优异的电光晶体,具有电光系数高、半波电压低、激光损伤阈值高、器件小巧、环境适应性强等优点,已成为新一代电光器件应用材料,非常适合用作电光开关、电光调制器等。激光系统的发展迫切需求更高功率、更高重复频率和更窄脉宽激光用高性能电光晶体,基于此,本文选用富Rb的高[Rb]/[P]摩尔比值生长体系,通过顶部籽晶熔盐法生长出高质量RTP晶体,测试了晶体或器件的光学均匀性、重复频率、插入损耗、消光比和抗激光损伤阈值,结果表明,该晶体的光学均匀性为7.3×10^(-6)cm^(-1),重复频率为501 kHz,插入损耗为0.49%,消光比为31.57 dB,激光损伤阈值为856 MW/cm^(2)。

CLBO单晶生长及性能研究

CsLiB_(6)O_(10)(简称CLBO)是一种性能优良的紫外非线性光学晶体,特别适用于四倍频(266 nm)和五倍频(210 nm)的紫外大功率激光。本文采用顶部籽晶法成功生长出尺寸为120 mm×112 mm×62 mm的CLBO晶体,晶体外观完整,无开裂、散射等宏观缺陷。由该晶体切出五倍频CLBO晶体元件,对其进行了紫外-可见-近红外透过率、光学均匀性、弱吸收性能表征,结果显示,210~1800 nm的平均透过率超过90%,光学均匀性为3.8×10^(-5),1064 nm弱吸收为90×10^(-6)cm^(-1),表明该晶体紫外区透过率良好,光学均匀性高,弱吸收低,为后续相关激光应用研究奠定了基础。

籽晶法制备高温合金单晶叶片的研究进展

定向凝固技术制备高温合金单晶叶片主要采用选晶法和籽晶法,目前工业生产中仍以选晶法为主,但籽晶法在取向方面的精确控制是选晶法无法企及的,而且随着高温合金单晶叶片服役环境日趋苛刻,单晶叶片的三维取向控制成为工业生产中面临的主要问题之一,因此籽晶法的研究和发展不容忽视。籽晶法制备高温合金单晶铸件过程中,杂晶缺陷是制约其在工业生产中广泛应用的主因之一,直接影响单晶叶片的合格率,严重影响合金的力学性能。因此,目前关于籽晶法的研究主要集中在籽晶的获取和利用、杂晶的形成机理及控制等方面。本文主要介绍了籽晶法制备高温合金单晶叶片的基本原理,综述了籽晶回熔区杂晶的形成机制、影响因素及控制措施,在此基础上,总结和展望了籽晶法制备高温合金单晶叶片仍存在的一些问题及发展趋势。

大尺寸高质量CH_(3)NH_(3)PbCl_(3)钙钛矿单晶的生长机理、相转变与光学性能

在传统逆温差结晶法基础上,通过引入高质量籽晶,采用籽晶诱导逆温差结晶法生长出尺寸为11mm×11mm×2mm的CH_(3)NH_(3)PbCl_(3)钙钛矿单晶.X射线衍射和Rietveld精修结果表明,室温下CH3NH3PbCl3单晶是立方相,其空间群为Pm3m,晶格常数a=0.56877 nm.偏光显微镜研究结果表明,CH3NH3PbCl3单晶的生长机理遵循光滑界面的台阶横向长大机制,并沿着台阶的外法线方向长大.变温拉曼光谱研究表明CH3NH3PbCl3单晶在温度160 K发生了正交-四方相转变,但四方相结构不稳定,存在的温度区间非常狭窄,故再次转变为立方相(Pm3m).紫外-可见-近红外吸收光谱和光致发光谱研究表明,CH_(3)NH_(3)PbCl_(3)单晶的吸收截止边约在波长442 nm,光致发光峰为450 nm,通过拟合计算得到其带隙值约为2.93 eV,稍大于第一性原理计算的理论带隙值(2.55 eV),分析认为这与籽晶的引入有关,因为籽晶作为异质形核的核心被引入晶体生长过程中,使晶格对称性下降,引起CH_(3)NH_(3)PbCl_(3)带隙增大.

非线性光学晶体K_(3)B_(6)O_(10)Br的生长与光电性能研究

采用顶部籽晶溶液生长法成功生长出尺寸为42 mm×20 mm×18 mm的高光学质量的紫外非线性光学晶体K_(3)B_(6)O_(10)Br(KBB)。根据其结构对称性要求,将KBB晶体定向加工成不同的器件切型,系统表征其光电性能。对KBB晶体电弹常数进行了系统的表征,受微观结构影响,压电常数各向异性较大,最大的压电常数d 33=6.69 pC/N。KBB晶体具有良好的激光频率变换、电光及压电性能,在光电子领域显示出潜在的应用前景。

基于MAP法和HAP法的剩余污泥中磷回收技术研究进展

剩余污泥中磷的回收利用是实现污水和剩余污泥中磷元素循环利用的有效途径。综述了磷酸铵镁结晶法(MAP法)和磷酸钙结晶法(HAP法)两种磷回收技术,指出两种方法均是有效的磷回收技术,二者反应条件对磷回收的影响具有一定的相似性,不同之处在于MAP法可以同时将污水中的氨氮和磷酸盐回收去除,而HAP法适用于含磷废水中磷的去除回收;阐述了晶种是促进产物生成效率和提高产物纯度的有效方法,而污泥中有机物、相关离子或重金属等干扰因素则对产物生成效率产生一定影响;最后提出污泥厌氧发酵过程中有机物及其转化与磷释放和磷回收机制的影响将是今后的研究重点,以实现磷和有机酸等物质的同步回收利用。

Seed-mediated growth method for high-quality noble metal nanocrystals

This review highlights work from the authors' laboratory on the recent development of seed-mediated growth method for noble metal nanocrystals. The seed-mediated growth method has become one of the most efficient and versatile methods for synthe-sizing high-quality noble metal nanocrystals. The seed-mediated growth method can separate the nucleation and growth stages of metal nanocrystals, and thus provide better control over the size, size distribution, and crystallographic evolution of metal nanocrystals. Because of its high controllability, the seed-mediated growth method is especially promising in providing mechanistic insights into the growth mechanisms of noble metal nanocrystals. In this review, the thermodynamic and kinetic parameters for the nucleation and growth of noble metal nanocrystals are systematically summarized. Mechanistic understanding of these parameters is provided. These studies provide useful guidelines for the rational design and synthesis of novel noble metal nanocrystals with high quality.

基于钠助熔剂法的GaN单晶生长研究进展

宽禁带氮化镓(GaN)材料以其独特的性质和应用前景成为国内外研究的热点,高质量GaN单晶衬底的制备是获得性能优异的光电子器件和功率器件的基础。钠助熔剂法生长条件温和,易获得高质量、大尺寸的GaN单晶,是一种具有广阔商业化前景的GaN单晶生长方法。钠助熔剂法自20世纪90年代末期被发明以来,经过20多年的发展,钠助熔剂法生长的晶体在尺寸与质量上都取得了长足的进步。本文从晶体生长原理和关键工艺(籽晶选择、温度梯度以及添加剂)等方面综述了钠助熔剂法生长GaN单晶研究进展,并对其面临的挑战和未来发展趋势进行了展望。

化学共沉淀法制备纳米氧化铝粉

以分析纯的硝酸铝和碳酸氢铵为主要原料,采用共沉淀法制备纳米氧化铝粉体,研究反应物的加料顺序和加料速度、表面活性剂种类、溶剂组成、晶种及前驱体的煅烧温度对产物的影响。采用X射线衍射仪分析粉体的物相组成,用谢乐公式计算晶粒尺寸,采用透射电子显微镜观测颗粒形貌。结果表明:原料的加料顺序对产物影响不明显,用PEG6000作表面活性剂,水和乙醇等体积混合液作溶剂,Al(NO_(3))_(3)溶液直接倒入NH_(4)HCO_(3)溶液中制得前驱体,当煅烧温度为1135℃煅烧2 h时,制备了粒径为33 nm的α-Al_(2)O_(3)粉体,加入晶种后,煅烧温度可降低至1075℃。

二次生长法制备NaA型沸石膜及其在渗透汽化中的应用

首先采用负压法在氧化铝载体上引入晶种,再通过二次生长法合成了NaA型沸石膜,考察了各种因素对制膜的影响。结果表明,在90℃时反应晶化3h,能够形成最佳的NaA膜层。对于质量分数为90%的乙醇水溶液,所合成的膜的渗透汽化通量为0 19kg/(m2·h),分离因子达300以上。在此基础上研究了渗透汽化温度、渗透液浓度对于分离性能的影响,获得了渗透汽化过程的初步规律。

循环晶种法制取氢氧化镁的实验研究

采用循环晶种的方法制取了氢氧化镁。对料浆过滤性能、氢氧化镁纯度、TG-DSC进行了分析,利用透射电子显微镜和X-ray对其形貌和晶体结构进行了表征。文章对氢氧化钠法制取氢氧化镁有一定的参考价值。

采用引入晶种的水热合成法制备α-Al_2O_3纳米粉

采用水热合成法制备α -Al2 O3 微粉时 ,水热处理温度需要在大于 45 0℃下才能进行 ,这在工艺上难以实现 ,但引入与α -Al2 O3 具有等结构的晶种 ,可以增加成核密度 ,提高成核速率 ,降低成核的活化能 ,从而降低相变温度 ,使水热处理温度降低到 2 0 0℃以下 ,并使粉末的煅烧温度降到 930℃ .实验结果表明 ,采用添加 4%(inmass)α -Al2 O3 晶种的水热合成法制备的α-Al2 O3 为粒度分布均匀、颗粒近似球形的纳米级 ( 6 8nm)的粉末 .