聚四氟乙烯非晶相结构及热变性中红外光谱研究

中红外(MIR)光谱(包括一维MIR光谱、二阶导数MIR光谱、四阶导数MIR光谱及去卷积MIR光谱)开展了聚四氟乙烯非晶相结构研究。一维MIR光谱乘谱及去卷积MIR光谱乘谱开展了聚四氟乙烯非晶相结构半定量研究。变温去卷积MIR光谱进一步开展了聚四氟乙烯非晶相结构热变性研究。实验发现,聚四氟乙烯非晶相结构的红外吸收模式主要包括:ν_(-1-去卷积-聚四氟乙烯非晶相)、ν_(-2-去卷积-聚四氟乙烯非晶相)、ν_(-3-去卷积-聚四氟乙烯非晶相)、ν_(-4-去卷积-聚四氟乙烯非晶相)、ν_(-5-去卷积-聚四氟乙烯非晶相)、ν_(-6-去卷积-聚四氟乙烯非晶相)和ν_(-7-去卷积-聚四氟乙烯非晶相)。聚四氟乙烯非晶相结构大约为5%~10%。随着测定温度的升高,聚四氟乙烯非晶相结构主要官能团对应的吸收频率及强度都有一定的改变。为研究重要的纺织材料聚四氟乙烯非晶相结构及热变性建立一个方法学,具有重要的应用研究价值。

非晶相电催化剂在电解水领域的研究进展

化石燃料短缺和环境污染引发了人们对可持续、清洁和高效新能源的关注.氢具有能量密度高、燃烧产物清洁等优点,是一种重要的能源载体,具有替代化石燃料的潜力.在各种制氢方法中,电解水制氢是获取高纯氢气的有效技术,其包含阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER).为了实现高效的电化学水分解,需要使用高效的电催化剂以克服HER和OER的热力学势垒并降低制氢电耗.目前,广泛使用的HER和OER催化剂分别是Pt和RuO_(2)/IrO_(2)基金属或金属氧化物,该类贵金属催化剂的高成本和稀缺性严重限制了其在水分解制氢中的广泛应用.此外,金红石型RuO_(2)和IrO_(2)在阳极高电位下可溶于酸性和碱性电解质溶液中,致使催化活性下降,因此,亟需发展新型高效且稳定的电解水催化剂.相较于目前报道的晶相电解水催化剂材料,非晶相催化剂材料没有严格限定的晶体结构,并具有硬度低、比表面积大和化学稳定性好等优点,特别是其含有大量随机取向的化学键和表面暴露的缺陷,可以显著提高活性位点数量,优化反应物的吸脱附,因此在电催化领域具有良好的应用前景.自20世纪80年代末以来,一系列非晶相材料被成功制备出来且用于HER,OER和全解水中.考虑到当前非晶相电催化剂在电解水领域取得的进展,本综述对其合成方法、稳定策略、性能评估、机制探索和理论研究等进行了系统的总结.阐述了酸性和碱性条件下HER和OER的反应过程和机理,介绍了非晶电催化剂材料的制备方法,以及提升其稳定性的策略.重点介绍了含贵金属(Pt,Pd和Ir等)和非贵金属(Fe,Co,Ni和Mo等)基非晶态电催化剂在HER,OER和全解水中的性能评价,以及采用能带理论和第一性原理相结合阐述相应的电催化机理.深入讨论了当前非晶态电催化剂在电解水实际应用中遇到的关键问题,如非晶催化剂所面临的导电率低、稳定性差(尤其是高电流下)、制备困难、缺乏深入的催化机制研究和工业化前景不明朗等问题,简要地指出了该领域未来的研究方向:(1)高导电材料的引入.为了解决非晶材料导电性差的问题,可考虑引入高导电介质或引入特殊导电结构(如核壳结构等).(2)新颖的合成策略(非晶/结晶结构集成、非晶表面涂覆和创造离子缺陷等).(3)非晶材料结构高度可调的合理使用.非晶催化剂的结构具有高度可调性,在催化过程中易发生相转变,可考虑合理诱导其可控转变.(4)先进的表征手段(原位电镜、原位拉曼、原位XPS和同步辐射等)的开发.(5)理论计算工具(进一步引入机器学习、材料基因组等理论)的使用.(6)更多应用层面的探索.通过研究催化机制加深对非晶催化剂结构的认知,提高稳定性,一方面探究其在实际环境条件(高/低温、高/低pH)下的电解水性能,另一方面将其扩展到甲醇、甘油等小分子氧化应用中的探究.综上,本综述旨在更好地理解非晶相电催化剂在电解水领域的研究现状、机理研究以及存在的挑战等,从而推动非晶相电催化剂在未来电解水领域中的实际应用.

粉煤灰中非晶相含量定量分析研究进展

利用粉煤灰这种工业固废制备矿物聚合材料时,其活性来源主要是处于亚稳定态的非晶相,而非晶相含量的多少与由其制备的材料性能密切相关。文中综述了目前定量分析粉煤灰中非晶相含量的常用测试方法及分析结果,重点给出了XRD-Rietveld法、选择性化学溶解法两种方法的基本原理、应用及优缺点,并提出了目前研究中存在的主要问题及可能采取的途径,为粉煤灰中非晶相定量分析提供了思路和方向。

木兰山低温高压微变质体中SiO_2非晶相的特征和意义

木兰山低温高压变质岩中的石英脉及其围岩的矿物组成、变质结构和界面特征的光学显微镜和电子探针研究表明,该石英脉为同构造重结晶脉,经历过低温高压变质作用,其变质温度压力条件与围岩矿物的形成条件相同。透射电镜亚微米纳米尺度分析表明,该石英脉中存在一种已部分转变成α-石英纳米晶的SiO2非晶相,且观察到类似于柯石英假象的胀裂现象。并认为SiO2非晶相的形成及其变化特征可能是大别山高压超高压变质带南缘蓝片岩的一次俯冲和快速折返过程的超显微证据。

颗粒物质的堵塞行为与非晶相变

近年来研究发现,颗粒物质堵塞(Jamming)和非晶相变(Glass-transition)这两个看似毫不相干的体系之间有着密切关联:颗粒物质的堵塞与非晶相变、颗粒堆积与非晶结构之间有着惊人的相似性,对颗粒物质堵塞过程的研究被认为是微观非晶转变的宏观化研究。本文概述了颗粒物质堵塞行为的基本特征和颗粒堆积结构等问题的重要研究进展,阐述了颗粒物质堵塞临界行为与非晶相变的内在联系和相互借鉴的科学意义。

爆炸焊接界面产生非晶相的理论解释

从非晶相形成的特点出发,针对爆炸焊传热的特性提出用1种焊接界面温度场模型来解释焊接界面非晶相的形成。结果表明模型能很好的解释非晶相的成因。

离子束辅助沉积引发互不固溶系非晶相和亚稳晶相形成

利用离子束辅助沉积技术 (IBAD)研究了在互不固溶的Cu -Ta和Cu -Nb系统中获得非晶相和亚稳晶相的可能性 .结果表明 :r(Cu)为 30 %时Cu含量的Cu -Ta薄膜得到了非晶相 ;r(Cu)为 2 5 %～ 35 %时Cu -Nb薄膜中随辅助离子束能量的改变出现了fcc相 -非晶相转变 ;r(Cu)为 2 0 %时Cu -Nb薄膜中得到了bcc相 ,说明IBAD技术可以在互不固溶二元合金系统中制备非晶和亚稳晶相 .

纳米晶FeCuNbSiB合金中晶间非晶相的居里温度研究

按具有最佳磁性时纳米晶Ｆｅ７３．５Ｃｕ１Ｎｂ３Ｓｉ１３．５Ｂ９合金的晶间非晶相的化学成分制得３种非晶条带，测量其居里温度。结果表明，在纳米晶Ｆｅ７３．５Ｃｕ１Ｎｂ３Ｓｉ１３．５Ｂ９合金中，处于高居里温度α－Ｆｅ之间的纳米尺寸的晶间非晶相的居里温度高于相同化学成分的非晶合金的居里温度，这可能是由于在纳米晶合金中晶间非晶相受到α相的强的铁磁交换作用引起的。

非晶相氢氧化镍电极材料的研究进展

非晶态材料原子排列无序性强、结构缺陷多,内部含有大量配位不饱和原子和表面活性中心,是理想的高性能电极材料。本文综述了非晶相氢氧化镍电极材料的制备方法,描述了非晶相氢氧化镍作为电极活性材料的电化学特性。提出了非晶相氢氧化镍进一步的研究方向。

含非晶相试样的定量相分析方法

本文提出的定量相分析方法,解决了含非晶相试样的定量问题,并讨论了在各种具体情况下的应用。试验证明可将这一方法有效地应用于水泥、灰砂试样的矿相分析,它在玻璃、陶瓷等材料的分机中也有一定意义。

Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)掺杂非晶相Ni(OH)_2的结构与电化学性能

采用微乳液快速冷冻沉淀法制备Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)复合掺杂的非晶相氢氧化镍。利用XRD、SEM、EDS、Raman光谱测试分析样品的结构形态,同时将其作为正极活性材料组装成MH-Ni电池,测试其电化学性能。测试结果表明,Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)较好的溶于Ni(OH)2的微结构内部,样品粉体材料微粒均匀,微结构无序性强、缺陷较多。在制备体系采用在55℃、pH=11,搅拌反应2 h的工艺条件下,复合掺杂比Fe为3%、Cu为5%(质量分数)所制备样品合成的电极,在80 mA/g恒电流充电5 h,40 mA/g恒电流放电,终止电压为1.0 V的充放电制度下,其首次放电比容量达353.82 mAh/g,放电平台为1.268 V,电极材料结构稳定,循环可逆性良好,表现出较高的电化学活性。

五种二元过渡金属氧化物界面上的相互作用、非晶相结构及催化性能(Ⅰ) 界面非晶相分散作用及体相晶相剩余率的提出

通过固相热反应,以十种不同的配比和不同的焙烧制度,在MoO3中分别掺杂Fe2O3、V2O5、TiO2(锐钛矿型)、WO3和ZrO2,制得五种二元氧化物的系列试样.应用XRD、BET、FT-IR、DSC、半导体气敏特性和催化反应探针等表征技术,较系统地研究了这些组分氧化物形成二元氧化物时界面的非晶相分散结构及催化性能,并提出了相应的亚单层的非晶相分散模型.本文首先报道应用XRD,FT-IR和BET表征界面的非晶相分散.研究结果发现,各个组分氧化物的表面大小不同,但每一对组分氧化物在相互掺杂时,在界面上发生了组分氧化物的亚单分子层(meta-monolayer)的非晶相分散以及某些表面化学反应,前者的非晶相含量具有本征性的分散阈值,后者则生成新的化学物种.根据BET比表面积,求算了各组分氧化物在不同二元氧化物中每100m2的不同的非晶相分散阈值.XRD晶相定量分析和FT-IR差谱法(the differential spectra method)联合证明了非晶相新物种的存在,首次发现非晶相新物种的IR特征吸收峰与分子键价结构的关联.

压缩弧光等离子束熔覆层中晶相与非晶相

用压缩弧光等离子束在 45钢表面熔覆Fe Cr Si B粉末涂层 ,采用能谱、透射电镜、电子探针对熔覆层结构进行分析。结果表明 ,熔覆层中晶相与非晶相并存 ,晶相由A(Me)、F(Me)、Me2 3 C6 等相组成 ,且 [2 11]A∥ [2 11]Me2 3 C6 ,(111) A ∥ (111) Me2 3 C6 ,(0 11) A ∥ (0 11) Me2 3 C6 ,即A与Me2 3 C6 保持共格关系 ,而[111]F∥ [32 1]Me2 3 C6 ,(10 1) F∥ (111) Me2 3 C6 。非晶相中Si、Cr等元素含量较高 。

Mo/Zr,Mo/V,Mo/W二元金属氧化物界面非晶相层的研究

文献对二元氧化物界面结构虽有介绍,但作者认为两者都是过渡金属氧化物时,在彼此表面能的作用下,表面各键都将扭曲,或脱离晶格分解成碎片,故很难说谁向谁分散,且分散也不一定是一个分子层.本文就MoO_3/ZrO_2(简写为Mo/Zr),MoO_3/V_2O_5(Mo/V)和MoO_3/WO_3(Mo/W)三体系进行了研究.

二元过渡金属氧化物界面结构的研究(Ⅱ):应用FT-IR及DSC方法表征非晶相结构

继前文之后,应用FT-IR及DSC方法进一步研究了五种二元过渡金属氧化物体系,即含0～100Wt％MoO3的MoO3-Fe2O3,MoO3-V2O5,MoO3-TiO2（锐钛矿）,MoO3-WO3及 MoO3-ZrO2在界面上非晶相分散的结构。根据FT-IR光谱及其差谱的原始数据,首次报导了界面上新生的非晶相物种的特征吸收谱带,并将其与键价结构相关联。DSC热分析证明,组分氧化物在固相热反应中的放热峰及吸热峰与非晶相分散的微晶及盐类复合氧化物或固溶体的形成有关,其中包括晶格畸变和瓦解、熔化、烧结或表面化学反应等机理有关。

NaY和NaM分子筛上非晶相钼(Ⅵ)性质的研究

负载型MoO_3催化剂是含硫石油加氢脱硫的主要工业催化剂.关于MoO_3/Al_2O_3催化剂上非晶相表面层钼的配位状态和稳定性的研究曾有过报道.我们曾用XRD、激光Raman光谱、IR光谱等方法研究了MoO_3同NaY,NaM(丝光沸石)分子筛的表面相互作用,证明MoO_3能以非晶相状态分散在分子筛的孔道结构中.本文用紫外反射光谱、氨溶和TPR技术研究了NaY,NaM分子筛上分散的非晶相钼(Ⅵ)的配位状态和稳定性.

激冷Zn-5%Al共晶合金中非晶相的形成

系统地研究了 Zn-5% Al合金的快速凝固组织 .通过对合金激冷试样进行 X射线衍射、高分辨透射电镜、能谱分析试验 ,发现在 α相和 β相之间存在部分富 Al非晶相 ,在 DSC曲线上出现了一个明显的晶化放热峰 ,进一步证明非晶相的存在 .根据准化学理论和拐点分解机制提出一种新的液态金属分成波动模型 ,并利用此模型对非晶相产生的动力学过程及其稳定性进行了探讨 .

非晶相中的微细结晶粒子与准结晶粒子对铝合金强度的影响

在极高的冷却速度下，室温获得的非晶相组织上弥散分布的微细结晶粒子或准结晶粒子不仅能使铝合金具有高强度，而且还具有较高的塑性．本文济述了微细结晶粒子或准结晶粒子在非晶相上生成条件及时合金高强度的作用。

Fe_(73.5)Cu_1Mo_3Si_(13.5)B_9超微晶软磁合金中薄层非晶相结构的X射线衍射研究

采甲X射线衍射法,针对Fr·:,(’u/M。罚、,:巳非晶合金,测定了不同退火温度下合金中薄层非晶相的短程有序范围和最近邻原子间距离等结构参数,并研究了这些参数与合金起始磁导率之间的关系,获得了使合金起始磁导率达最高值时薄层非晶相的结构参数范围。

半晶聚对苯二甲酸乙二酯中的受限非晶相

当半晶聚对苯二甲酸乙二酯 (PET)的结晶度 (Xwc)处于一定范围内时 ,其物理老化后在差示扫描量热(DSC)曲线上的玻璃化转变区有吸热双峰出现 .通过对此吸热双峰分别与完全非晶试样和具有相当高Xwc 的半晶试样物理老化后在DSC曲线上出现的吸热单峰的比较 ,表明半晶PET中存在两种性质极为不同的非晶区 ,即自由非晶区和受限非晶区 .动态力学热分析 (DMTA)曲线上显示的损耗正切 (tanδ)双峰进一步证实了这两种不同非晶区的存在 .这两种不同非晶区的产生是由于试样中晶粒对非晶相中高分子链段活动性的不同限制作用所致 .研究发现 ,对于由冷结晶得到的半晶试样来说 ,出现两种不同非晶区所需的Xwc 上下限都随结晶温度 (Tc)的升高而增高 .还发现 ,在物理老化过程中 ,虽然非晶相的总量基本保持不变 ,但部分自由非晶区却逐渐转变为受限非晶区 .上述实验结果很好地符合Struik的“扩展玻璃化转变”模型 .