氧化钛基纳米材料的表面氢化研究进展

纳米TiO2由于其优异的物化性能,在众多领域具有广阔的应用前景。但其较宽能隙、较快的光生载流子复合速度等缺点,严重制约了在光电、光催化及其他领域的实际应用。近年来,对氧化钛纳米材料进行表面氢化的改性手段,取得了不少研究成果。主要综述了目前纳米氧化钛表面氢化的方法,总结了相关机理,并介绍了主要的应用进展,展望了纳米材料表面氢化的研究方向。

稀氢氟酸中硅表面氢终端的原位拉曼光谱研究

本文用共焦显微拉曼系统原位观察了Ｓｉ（１００）表面氢终端原子在稀氢氟酸中的变化过程。研究表明：在硅片浸入氢氟酸溶液的初期，表面主要被硅和三个氢原子的结合体（ＳｉＨ３）以及硅和两个氢原子的结合体（ＳｉＨ２）所覆盖。随着腐蚀过程的延长，ＳｉＨ３越来越少，ＳｉＨ２的信号不断增强，并且，硅和单个氢原子的结合体（ＳｉＨ）的信号也开始出现。最终，硅表面主要被ＳｉＨ２所覆盖，有少量ＳｉＨ３和ＳｉＨ键。本文还表明。

氢化锆表面氢渗透阻挡层形貌和组织分析

用氧化预处理和电镀法在氢化锆表面生成Cr-C镀层,经过400℃、10h预加热得到氢渗透阻挡层并对试样进行加热至700℃、保温10h的氢渗透试验。用XRD对氢渗透阻挡层的组成物进行了分析,用SEM对氢渗透试验后的阻挡层表面和截面进行观察和微区成分分析。分析结果表明,该阻挡层中存在Cr2O3、金属Cr、O和C,阻挡层与基体之间存在一个由baddeleyite结构的ZrO2组成的致密的过渡层;阻挡层基本致密。

有机硅-碳氢表面活性剂复配发泡剂性能研究

针对氟碳表面活性剂作为水成膜泡沫灭火剂的核心组分,因其难以被生物降解且对环境危害严重而被严格限制使用的问题,研制出有机硅-碳氢表面活性剂复配的无氟环保型性能优良的发泡剂。选取市售绿色易降解的几种有机硅表面活性剂和碳氢表面活性剂,利用泡沫扫描仪和界面流变仪研究其表面活性和泡沫性能,采用单因素试验法对单一表面活性剂进行优选,通过正交试验法将优选的有机硅表面活性剂Silok 8022和碳氢表面活性剂AOS、LAMC进行复配试验,并对结果进行极差分析得到最佳发泡剂组合。结果表明:优选出的3种有机硅-碳氢表面活性剂最佳复配组合作为发泡剂具有优异的泡沫性能,相对于含氟碳表面活性剂FS-61发泡剂,有机硅-碳氢表面活性剂复配发泡剂的最大泡沫体积增加了7 mL、最大泡沫含液量增加了2.28 mL及300 s析液率降低了3%;无氟泡沫灭火剂灭火时间较商用3%水成膜泡沫灭火剂缩短4 s。因此,复配发泡剂在环境友好的同时且具有较好的泡沫性能及灭火效果。

气源及纳米颗粒对氟碳-碳氢表面活性剂泡沫性能影响研究

以双子短链氟碳表面活性剂(Gemini)和两性碳氢表面活性剂(LAMC)为核心组分制备了环保型泡沫分散体。研究了纳米SiO_(2)颗粒和压缩气源种类对泡沫分散体起泡性、稳定性及铺展特性的影响。结果表明,纳米SiO_(2)颗粒与短链氟碳表面活性剂存在分子间相互作用,在试验范围内,与压缩空气相比,未添加纳米SiO_(2)颗粒的压缩氮气泡沫高度提升约5.8%,添加浓度为3%的纳米SiO_(2)颗粒后分散体发泡性能略微下降。随着纳米SiO_(2)颗粒的加入,泡沫的稳定性显著增加,氮气泡沫稳定性比空气泡沫提升约5%。纳米SiO_(2)颗粒形成网状结构聚集体堵塞在Plateau边界中,有效延缓泡沫析液和粗化,从而增强泡沫的稳定性。由于氮气和空气自身密度及对泡沫液膜渗透性的不同,压缩空气泡沫在油面上的平均铺展速率较压缩氮气泡沫提升2.6%。研究结果能够为纳米SiO_(2)颗粒在环保型泡沫灭火剂的研发和灭火应用方面提供理论指导。

氟表面活性剂的合成及油田应用的最新进展(待续)

与碳氢表面活性剂相比,氟表面活性剂降低表面张力的效率更高,且具有高热稳定性并能改善表面性能。然而,氟表面活性剂的亲水性不如碳氢表面活性剂。这一点限制了氟表面活性剂在更大范围内的应用。例如,Yoshino等合成了含有2条氟烷基链的阴离子型氟表面活性剂(图9)。

钚表面钝化层抗氢蚀机理的微观动力学模拟

采用基于范德华密度泛函的vdW-DF（＋U）方法，通过系统的第一性原理电子结构计算和分子动力学模拟，研究了两种钚钝化层（PuO2和PuN）的表面电子结构性质，以及表面与H2分子相互作用的微观动力学行为．结果显示：（1）H2很难靠近PuO2表面，与表面发生“碰撞-解离”的几率很小，自钝化层PuO2具有抗氢蚀作用：但是，一方面H2解离后H原子在PuO2表面的吸附放热稳定，另一方面在缺氧条件下PuO2薄层会转化成a-Pu2O3，而H2能穿过a-PuzOs到达钚层，所以PuO2的抗氢蚀性能并不可靠．（2）H2在PuN表面的微观动力学行为与在PuO2表面类似，H2极难解离且H原子的吸附热力学上不稳定：相对于PuO2，PuN的成分单一、稳定而且结构致密，PuN具有比PuO2更好的抗氢蚀性能．我们希望本工作能为钚表面钝化防护技术的发展提供理论基础和依据．

Ce-10La合金在氢气中的表面气相反应特征研究

研究了Ce-10La合金在氢气中的表面气相反应行为,探讨该合金在氢化过程中表面层成分、组织结构和形貌的演变规律,并讨论了水蒸气对合金氢化反应的影响。结果表明,Ce-10La合金在空气中非常容易被氧化;500 K温度以下(473 K)Ce-10La合金与氢气的表面气相反应速率较慢;当温度高于500 K时(523 K),Ce-10La合金与氢气反应生成氢化物的速率明显加快、氢化反应完全。在有水蒸气存在的情况下,Ce-10La合金首先与水蒸气反应生成氢氧化物并放出氢气,三价Ce遇空气被氧化为CeO2。在此温度下,Ce-10La合金与H2的反应活性非常低,H2的存在反而降低了合金与水蒸气的反应程度。

氢化锆表面电镀Cr-C氢渗透阻挡层分析

用电镀法在氢化锆表面生成致密的Cr-C合金层,经过700℃、144h保温后,基体中氢化锆晶体结构仍然为电镀和加热前的ZrH_(1.801),说明该镀层能够有效地阻挡氢的析出。XPS和SEM分析结果证明,镀层由cr和c组成；其中存在O-H键和可能存在C-H键。这两种键的存在说明,氢被阻挡的原因可能是氢在渗透过程中被镀层中的O和C所捕获。

贮氢合金表面镀铜及其稳定性的研究

采用置换镀铜及镀后处理工艺对贮氢合金粉进行了钝化处理。结果表明:置换镀方法工艺简单、成本低、易操作;溶液的pH值、Cu2+的加入量对镀层质量有很大的影响;经过包铜处理后,可提高贮氢合金的放电性能,若加入添加剂可进一步改善其性能。研究发现,包铜后再进行钝化处理,可提高铜层在空气中的稳定性,并对放电性能无不利的影响。

正、负离子碳氟-碳氢表面活性剂混合水溶液的表面活性

Surface Activities of aqueous mixtures of cationic anionic fluorocarbon hydrocarbon surfactants, F[CF(CF 3)CF 2O] 2CF(CF 3)CONH(CH 2) 3N(C 2H 5) 2CH 3I/C nH 2n+1 COONa (n=7,9,11,13) and F[CF(CF 3)CF 2O] 2CF(CF 3)COONa/C nH 2n+1 N(CH 3) 3Br(n=8,10,12),were investigated.It was showed that,counter charged hydrocarbon surfactants increase the efficiency and in some cases the effect of fluorocarbon surfactants was to decrease surface tension of aqueous solution.However,surface activity of fluorocarbon surfactants is decreased if the length of hydrocarbon chains is longer than that of fluorocarbon chains.

碳氢表面活性剂复配研究的进展

介绍了碳氢表面活性剂的分类及性能,综述了各类碳氢表面活性剂的复配规律,包括同类型表面活性剂之间的复配及不同类型表面活性剂之间的复配,并介绍了无机电解质及极性有机物对碳氢表面活性剂复配的影响。最后,对碳氢表面活性剂的发展趋势进行了展望。

碳氟-碳氢表面活性剂混合水溶液在油面上铺展

本文研究RfCONH(CH2 ) 3N(C2 H5) 2 CH3I CnH2n + 1 COONa及RfCOONa CmH2m + 1 N(CH3) 3Br(Rf=F[CF(CF3)CF2 O]2 CF(CF3) ;n =7,9,11,13;m =8,10 ,12 )两类正、负离子碳氟 碳氢表面活性剂混合水溶液在油面上的铺展及对油面的密封性能。研究表明在碳氟表面活性剂中加入异电性碳氢表面活性剂可大大降低碳氟表面活性剂水溶液的铺展浓度 ,也可使一些因表面张力较高而不能铺展的碳氟表面活性剂水溶液在油面上铺展。在碳氟表面活性剂中加入异电性碳氢表面活性剂可提高水膜对油面的密封性。若在混合表面活性剂中加入黄原胶 。

阳离子碳氟、碳氢表面活性剂对Q235钢在HCl溶液中的缓蚀性能

氟碳表面活性剂在酸性介质中具有缓蚀作用,目前,对其作金属缓蚀剂的研究未见报道。研究了阳离子碳氟表面活性剂FCI-3和碳氢表面活性剂CTAB在1.0 mol/L HCl溶液中对Q235钢的缓蚀作用。通过静态失重法、极化曲线、电化学阻抗谱及扫描电镜对表面活性剂不同浓度时的缓蚀性能进行了对比研究。结果显示:FCI-3和CTAB表面活性剂对碳钢的缓蚀机理均属"几何覆盖效应"和混合型缓蚀剂,后者以抑制阳极反应为主,二者的缓蚀效率均随缓蚀剂浓度的增加而增大;FCI-3的缓蚀性能比CTAB的好。

碳氟碳氢表面活性剂表面活性及灭火性能

对全氟辛基磺酰基季铵碘化物 (FC-2 0 3 )和十二烷基苯磺酸纳 (SDBS)混合溶液的表面张力、起泡能力及其灭火性能进行了试验研究。结果表明 ,FC-2 0 3与 SDBS复配对于提高溶液的表面活性具有明显的协同效应 ,混合溶液只有在同时具备低表面张力和较强起泡能力条件下才表现出较好的灭火性能。对于浓度为 5 mmol/ L 的混合溶液 ,当 FC-2 0 3与 SDBS的物质的量比为 1∶ 2时 ,其灭火时间可降低至 6.9s。研究结果对于碳氟碳氢表面活性剂在灭火剂中的应用具有一定的意义。

金刚石（111）清洁／附氢表面与甲基的相互作用

利用Ａｍｌ分子轨道法计算了金刚石（１１１）清洁／附氢表面与甲基相互作用的特殊势能曲线，深入研究了清洁、附氢表面与甲基相互作用下基底弛豫重建、四甲基构型及成键能的差别，进而得到附氢表面较清洁表面更适合于甲基吸附，是更好的金刚石薄膜生长址的结论。在距基底表面０．５ｎｍ内，甲基与清洁、附氢表面皆有强烈的相互作用。

氟碳-碳氢表面活性剂复配及其灭火性能

氟碳-碳氢表面活性剂复配溶液的泡沫性能和铺展性能对水成膜泡沫灭火剂(AFFF)的灭火能力起决定性作用。选取一种较短碳链氟表面活性剂C1157,对其与十二烷基硫酸钠(SDS)和烷基多糖苷(APG0814)复配溶液的泡沫性能和铺展性能进行研究。研究表明:C1157与SDS复配后的溶液具有良好的发泡性能,与APG0814复配后的溶液具有较长的泡沫半衰期和良好铺展性能。将这3种表面活性剂按0.3%(质量分数,下同)C1157+0.1%SDS+0.6%APG0814复配,可获得一种兼具良好泡沫性和铺展性的溶液;将其应用在扑灭实验室小规模油火中,与市售AFFF比较,灭火时间从12.4s缩短至6.7s。复配溶液起泡高度、泡沫半衰期及铺展时间均优于市售AFFF。

C60与吸氢金刚石(111)表面碰撞崐的模拟研究

用分子动力学方法研究了Ｃ６０与吸氢的金刚石（１１１）表面碰撞特性与注入能量的大系。原子间的相互作用采用半经验的Ｂｒｅｎｎｅｒ多体势函数。结果表明，当入射能量小于２００ｅＶ时，Ｃ６０只是完整地从表面反弹；当入射能量为２００－３００ｅＶ时，Ｃ６０可与底靶发生化学反应；当注入能量＞３００ｅＶ时，Ｃ６０可与表面形成多个化学键而吸附在衬底表面。此外，计算机模拟计算还给出了Ｃ６０－金刚石表面碰撞的微观过程，并从原子层次研究了Ｃ６０表面沉积的成键机制。

氢原子与H-Si(100)表面作用提取的氢分子角分布研究

利用可旋转四极质谱仪对氢原子束与氢化Si(100)表面作用中氢提取反应产生的氢分子角分布进行了系统的分析。发现氢原子束与氢化Si(100)表面作用中,从氢化Si(100)表面脱附的氢分子具有较宽的角分布,并可以用函数cosnθf(其中n<1)拟合氢分子角分布。脱附的氢分子角分布与Si(100)表面温度和表面重构模型无关。根据硅表面重构机制,用非活性脱氢模型对实验结果进行了合理的解释。

AB_2型储氢材料表面吸氢的光电子谱研究

AB2 型金属间化合物是新型的储氢材料 ,对 Zr V2 和 Zr Mn2 表面吸氢前后进行了紫外光电子谱( UPS)测量 .吸氢前后的差谱中 ,发现 Zr V2 吸氢后 ,结合能在 8e V左右出现较宽的吸附氢诱导的光电子谱峰 ;而 Zr Mn2 吸氢后 ,在 5e V左右有一个明显的峰 .实验结果表明 :氢在 Zr V2 表面的吸附所成M—H键的电子态的结合能比 Zr Mn2 表面上的要大 ,与 Zr V2