聚乙烯亚胺改性介孔二氧化硅SBA-15微观结构的小角X射线散射及正电子湮没谱学研究

SBA-15由于具有高比表面积、孔容大、孔径可调、热稳定性好和成本相对低廉等优点,在吸附、分离、催化和纳米材料等领域具有广泛的应用前景,而利用有机官能团改性SBA-15已经成为当前材料的热点之一,但有机官能团的引入势必会影响材料的孔结构,进而影响其性能.因此,如何更全面地表征材料的孔结构也成为人们关注的焦点.采用小角X射线散射(SAXS)技术对PEI/SBA-15介孔分子筛的孔结构进行表征,利用相关函数和弦长分布理论得到了聚乙烯亚胺改性介孔二氧化硅(PEI/SBA-15)的孔结构和周期性信息,结合正电子湮没寿命谱(PALS)技术进行比较.结果表明:随着PEI质量分数的增加,PEI/SBA-15介孔分子筛的周期性结构没有发生明显变化,通过弦长分布(CLD)函数得到的孔径尺寸也仅从8.3 nm降至7.6 nm.利用PALS获得了2种长寿命组分τ3和τ4,其中τ3反映了SBA-15基体内部的无规微孔结构,而τ4反映SBA-15六方孔道的尺寸,与SAXS结果相比,介孔孔径具有相同的变化趋势.通过结合SAXS和PALS技术,可以更加深入地揭示材料中微观结构的演变,从而为未来功能纳米复合材料的结构表征提供一种独特的方法.

采用同步辐射小角X射线散射技术研究Al−Mg−Si合金的析出强化行为

研究Al−Mg−Si合金在等温时效过程中的析出强化行为及其对力学性能的影响。利用原位同步辐射小角X射线散射(SAXS)技术和透射电子显微镜(TEM)对纳米析出相及其结构参数(尺寸、体积分数和数密度)进行表征。结果表明,棒状β''析出相优先沿其纵向尺寸生长,但径向尺寸在时效5 h后达到峰值。如预测与测量的屈服强度和硬度结果所示,纳米析出相的尺寸和体积分数的增大与析出强化定量相关。SAXS为Ashby−Orowan模型提供了更可靠的输入参数,这有助于提高模型的预测精度和泛化能力。研究表明,随着时效时间的延长,Al−Mg−Si合金预测力学性能的演变与β''析出相的平均半径和体积分数有关。

基于小角X射线散射构造煤孔隙结构的研究

为研究不同变形程度构造煤的孔隙结构特征，采用小角X射线散射（SAXS）和低温氮吸附相结合的方法，分析了重庆中梁山南矿不同类型构造煤的孔径、孔体积、比表面积和表面分形维数等参数的变化规律。SAXS研究结果表明，随着煤的变形程度增强，C射线散射强度增大，煤中微孔比例增加，最可几孔径减小，孔隙表面分形维数增大，这与低温氮吸附的结果一致。但由于两种方法的测试原理不同，SAXS所测孔隙比表面积高出低温氮吸附结果1～2个数量级。

小角X射线散射中Porod正偏离的校正

当散射体系中除散射体外还存在微电子密度起伏时,实测散射强度将形成对Porod定理的正偏离,从而使散射体的散射失真.提出了一种在长狭缝准直条件下应用模糊强度校正正偏离的方法:作出In[q^3(?)(q)]～q^2曲线,用公式n[q^3I(q)]=InK＇+σ~2q^2拟合大波矢区直线,求出斜率σ~2,作出In[q^(?)(q)]-σ~2q^2～q^2曲线即为无偏离的Porod曲线,由此曲线再还原出无偏离的散射强度,即(?)(q)=exp{In[q^3(?)(q)]-σ~2q^2}/q^3,再以醇热法合成的介孔氧化锆粉体为例进行了讨论.

小角X射线散射研究制备炭气凝胶过程中凝胶的微结构演化(英文)

酚醛树脂和羟甲基化蜜胺在碱性水溶液中在 85℃水浴中反应 5d经溶胶 -凝胶过程形成了水凝胶。水凝胶经丙酮置换产生酮凝胶 ,而后经超临界二氧化碳干燥生成有机气凝胶。有机气凝胶在氮气氛中 80 0℃下裂解3h形成了炭气凝胶。采用小角X -射线散射技术和散射理论对上述四种凝胶的微结构进行了分析。结果发现 :水凝胶粒子是单分散的 ,被水溶胀并在 0 .15nm处有强的散射峰 ,表明具有纳米尺度的空间周期结构 ,这种结构是通过不稳态纳米尺度相变———旋节微相分离产生的。由丙酮置换产生的酮凝胶也是单分散的 ,被丙酮稍微溶胀并在0 .15nm具有肩峰 ,表明水凝胶在溶剂置换过程中发生轻微团聚产生的大粒子在较小角处发生强烈的散射致使强峰演化成肩峰。有机气凝胶和炭气凝胶都是多分散的 ,在小角处没有散射峰 ,表明在超临界干燥过程中粒子的团聚继续发生导致多分散性并掩盖了纳米尺度的空间周期结构致使散射峰消失。有机气凝胶中存在的扩散界面层在其裂解过程中消失 ,这可能是由于在裂解过程中扩散界面层向粒子迁移以降低界面能所致。从小角X -射线散射数据用Shull Roess法得到的有机气凝胶和炭气凝胶的回转半径分布比较可知 ,在裂解过程中 ,粒子的团聚长大。

纳米镍粉内团聚的小角X射线散射的分形表征

采用小角X射线散射方法,对以水合肼溶液还原法制备的纳米金属镍粉的内团聚进行了两个方面的表征:1)内团聚的尺寸及其分布和比表面积等微观参数的测定;2)内团聚的分形维数测定。结果表明:纳米镍粉颗粒由相互嵌套包含的非均匀内团聚区域组成;这些内团聚实为一些离散镍分布非均匀区域,并由此导致局域非均匀电子分布而形成对X射线的小角散射;内团聚在1～100nm范围内遵循质量生长分形规律。

胶体分散体系与有序分子组合体的小角X射线散射研究

小角X射线散射(SAXS)是当前化学、物理、生物等学科前沿交叉领域———软凝聚态物质的一个强有力研究工具。本文评述了SAXS方法自身的优势及其在胶体分散体系与有序分子组合体研究中的广泛应用,重点论述了对粒子尺寸或孔径大小分布、胶体体系分散状态、长程有序结构以及混合体系之间相互作用的测量与表征等。

煤孔隙结构构造变形的压汞法和小角X射线散射表征

依托渭北煤田韩城矿区煤样,采用压汞法和小角X射线散射技术(SAXS),结合孔隙分形表征,从分形特征的角度探讨了构造变形对煤孔隙结构的影响程度。结果表明,煤的孔隙分形维数定量表征了构造煤孔隙结构的差异性变化及其非均质性。强构造变形煤具有较高的渗流孔分形维数(DHg),孔隙结构及表面非均质性较高,而渗透率较低,说明强烈构造变形所导致的复杂孔隙结构是构造煤储层低渗透的原因之一。吸附孔孔隙表面分形维数(DSAXS)随着构造变形的增强而增大,表明变形作用造成煤孔隙表面结构在微观上变得复杂。研究认为,分形维数可以指示煤中孔隙结构的构造变形程度。

X射线小角散射测定粒度分布的一种数据处理解析程序

本文提出了一种确定材料中微不均匀区大小分布 X 射线小角散射数据处理的解析方法。用 n 个分立的粒度分布解对应的散射强度叠加来逼近实验强度。以尝试法修正结果使误差达到最小。用铁红釉试样作为实例,对液相分离球滴粒度分布作了测定,结果表明该方法简便实用。

基于小角X射线散射页岩油储层介孔特征研究

采用不同极性有机溶剂对取自东营凹陷地区泥页岩样品进行了逐次抽提处理,使用小角X射线散射表征技术对处理前后样品进行介孔分布特征表征和分析。结果显示,正己烷溶剂抽提效果较弱,极性较强的氯仿、甲醇/丙酮/氯仿混合溶剂及二氯甲烷/甲醇混合溶剂能够萃取出孔隙中赋存的有机质,二硫化碳/N-甲基吡咯烷酮混合溶剂由于极性太强对孔隙进行改造和破坏。经溶剂抽提后样品主峰位置分布在10 nm左右,最可几孔径值和中值孔径尺度分别介于6.7~14.5 nm和15.9~22.9 nm之间,细介孔体积百分比分布在9.5%~32.3%范围内。在泥页岩生烃阶段,粘土矿物为油气储存提供了有效储集空间,高粘土矿物相对含量的泥页岩对应的介孔分布曲线向更小孔径处集中,细介孔体积百分比与分形维数参数之间均存在明显的正相关关系,可见与粘土矿物有关的孔隙比表面趋向于粗糙化,比表面积趋大,为油气的赋存提供有利的条件。自然演化样品及热模拟样品介孔分布表征揭示了泥页岩从低成熟向高成熟热演化阶段转化的过程中,细介孔体积占介孔总体积百分比呈现出先增大后减小的趋势,而粗介孔与之相反。

聚丙烯三相结构长周期的小角X射线散射研究

应用小角X射线散射技术研究了聚丙烯的长周期 ,结果表明 ,聚丙烯的相关函数长周期与它的Bragg长周期不相等 ;应用小角散射理论和结晶聚合物的三相结构模型研究了聚丙烯的 2种长周期不同的原因 ,得到结论 ,聚丙烯的Bragg长周期接近于它的相关函数长周期与结晶过渡层的厚度之和 .这个结论与小角散射实验的结果一致 .

小角X射线散射表征BCE催化剂孔隙结构的研究

应用小角X射线散射(SAXS)法研究了BCE催化剂的孔隙结构,分别对催化剂散射曲线进行了形态定性分析、Porod分析和分形分析。分析结果表明,催化剂散射强度是由催化剂颗粒外表面界面和颗粒内部孔隙联合产生的,前者产生的散射强度遵守Porod的q-4规则(q为散射矢量的模量);采用Porod模型计算催化剂的比表面积时发现,SAXS法得到的催化剂比表面积比BET法测得的结果大,这是由于SAXS法不仅可测得催化剂开孔孔隙的结构还可测得闭孔孔隙的结构;分形分析结果表明,催化剂的孔隙空间分布呈质量分形或表面分形的特征,且Porod指数能与催化剂颗粒形态形成一定关联,Porod指数越大的催化剂颗粒形态越好。

基于广角X射线散射技术的竹材纤维素晶型研究

纤维素Ⅰ是自然界中纤维素晶体的主要存在形式,它具有三斜晶体结构的I_α和单斜晶体结构的I_β。为进一步研究竹材中的纤维素晶型,利用同步辐射广角X射线散射(SR—WAXS)技术对毛竹竹壁纤维素晶型进行了初步研究,通过已知的纤维素晶胞模型计算晶面间距并预测衍射峰的峰位,再根据实验所得的实际峰位,判定竹材中纤维素的晶型。结果表明,竹材的衍射峰位与纤维素I_α的理论计算值相近,证明竹材中的纤维素I_β是绝大多数甚至是唯一品型。相比核磁共振技术而言,利用同步辐射广角X射线散射研究竹材中纤维素晶型是一个较为简单的方法。

小角X射线散射表征AOT/水层状溶致液晶的有序性(英文)

用小角X射线散射研究了AOT/水层状溶致液晶的有序性. 通过对散射曲线的解析, 讨论了表面活性剂浓度、温度和助表面活性剂等三个方面对溶致液晶层状相结构有序性的影响. 在一定的范围内, 提高温度,改变表面活性剂浓度和加入少量助表面活性剂可使碳氢链排列由稀疏转变为密实, 层状相也相应地由“柔性双层”过渡到更加有序化的“平面双层”. 基于形状因子和体系内分子间作用力, 提出了层状相形成与有序化的机理, 同时采用分子模拟的方法展现了不同浓度下的液晶结构.

利用小角X射线散射技术研究改性处理对苎麻/热固性聚乳酸复合材料界面特性和分形特征的影响

以苎麻为增强体,以热固性聚乳酸（Polylactic acid,PLA）为基体,采用模压成型工艺制成了苎麻/PLA复合材料,并对复合材料进行碱、碱-偶联剂改性处理;应用小角X射线散射（SAXS）方法研究不同改性处理对苎麻/PLA复合材料界面特性与分形特征的影响,并对改性前后的复合材料弯曲性能进行了测试,宏观反映了改性处理对复合材料界面特性和分形特征等微观结构的影响.结果表明：散射曲线不遵守Porod定理,形成负偏离,说明苎麻与PLA间存在界面层,界面层厚度在22.70-26.42nm范围内;碱、碱-偶联剂处理后,界面层厚度减小,苎麻与PLA结合的更紧密;苎麻/PLA复合材料具有表面分形特征,碱、碱-偶联剂处理后,表面分形维数提高,复合材料精细结构增多,表面变得更加粗糙,起到了良好的应力传递作用,使得复合材料的弯曲强度有所提高.

炭纤维中纳米微孔的X射线小角散射分析

应用X射线小角散射方法研究了炭纤维试样中纳米微孔特征。实验结果表明 ,这种微孔有长短轴 ,长轴平行于纤维轴取向。随着炭化温度由 80 0℃提高到 2 4 0 0℃ ,长轴由 1.90nm长大到 4 .13nm ,短轴也由 1.5 2nm长大到 2 .75nm。炭纤维试样制备过程中经过 2 30℃低温牵伸预氧化和高温牵伸炭化。实验中发现 ,经过零牵伸炭化试样的微孔轴长比v为 1.2 5～ 1.34,而经过 2 %牵伸炭化 ,试样的微孔轴长比v则提高到 1.5 0。微孔内表面分形维数D测量结果表明 ,140 0℃炭化试样D =2 .19,而 2 4 0 0℃炭化试样D =2 .65 。

X射线小角散射法对纳米氧化锆粒度分布的研究

采用小角X射线散射法,在普通的X射线衍射仪上实现纳米级氧化锆粒度分布的表征;并按照国标(GB/T13221-2004)的标准,使用SAXS程序计算出纳米氧化锆的粒度分布范围在1～36nm之间。与纳米氧化锆的TEM图像相比较,对比结果表明该方法测得的纳米氧化锆粒度可靠。

用小角X射线散射研究纳米粒子的粒度分布

采用小角 X射线散射中的对数高斯分布函数方法 ,确定了纳米粒子的粒度分布 .通过理论分析、计算 ,对氧化锌纳米粒子进行实验测试 .结果表明 ,氧化锌纳米粒子的平均半径尺寸为 3.34nm,分布的标准偏差为 1.35 .

小角X射线散射的数据处理

小角X射线散射(SAXS)技术是一种物质亚微结构的分析手段.随着我国同步辐射小角实验站用户的增多,如何更有效地处理数据已引起越来越广泛的关注.分析了对小角X射线散射的数据处理,采用束流遮挡器不对称调节,对一维小角散射增大更多低角区域数据量的一种方法以及把实验数据外推到整个角度空间的数据外推方法,并有样品实例作分析.

基于小角X射线散射技术计算不同孔形的煤孔隙特征比较研究

为了确定小角X射线散射(Small Angle X-ray Scattering,SAXS)测试中煤孔隙结构最适用的孔形,对河北邯郸大淑村煤矿的煤样进行小角X射线散射测试和氮气吸附测试。通过计算7个具有不同孔形和不同高径比下煤样的孔径分布、比表面积和孔隙率,并与氮气吸附测试结果比较,得出:①最适合大淑村煤矿煤样的孔形是高径比为0.1的圆柱形;②SAXS测得的比表面积和孔隙率比氮气吸附大,原因是SAXS可以测到煤样中封闭孔以及开口较小的锥形孔。测试确定最适用煤孔形对今后使用SAXS测试煤样孔隙结构具有重要参考意义。