锑(Ⅲ)在合成性δ态-MnO_2表面的氧化机理

研究了锑 (Ⅲ )在合成性δ态 二氧化锰表面之间发生的氧化反应动力学过程 ,当pH =5 .4时 ,锑 (Ⅲ )的吸附和氧化速率很快 .氧化产物锑 (Ⅴ )释放速度也很快 ,但还原产物Mn(Ⅱ )速度较慢 .pH对氧化作用影响很大 。

SiO_2表面覆盖剂对铝合金熔体直接氧化生长的影响

以Lanxide材料的成形工艺控制为目标 ,研究了SiO2 表面覆盖剂在铝合金熔体直接氧化生长过程中的作用。结果表明有效促进Al2 O3/Al复合材料生长的SiO2 加入量为 1～ 6 g/dm2 。SiO2 能够显著促使材料近平面生长 ,形成细化胞状晶团和提高组织均匀度 ;在覆盖SiO2 的条件下 ,温度升高 ,生长速度加快的同时 ,材料宏观生长表面趋于平整 。

纳米SiO_2表面接枝聚环氧丙醇及其对聚氨酯泡沫力学性能的影响

利用"Stober"法制备纳米SiO2(nano silica,NS),并通过阴离子开环聚合法在其表面原位接枝聚环氧丙醇,采用红外光谱、X射线光电子能谱、热重分析、扫描电镜对样品进行表征,同时对比研究了接枝前后纳米SiO2对聚氨酯泡沫的泡孔结构和压缩性能的影响规律,并得到了最佳配比。结果表明,成功接枝聚环氧丙醇的纳米SiO2仍呈规则球形,粒径约为120 nm,接枝质量分数为6%;接枝后纳米SiO2复合聚氨酯泡沫的泡孔结构得到优化,孔径相对减小,低填充量时力学性能提升显著,当填充量为0.5 php时,比强度提高约1.81(MPa·cm3·g-1),压缩模量提高约52 MPa。

SiO_2表面环氧改性及其吸附天然胶乳中蛋白质的研究

用带有环氧基的硅烷偶联剂KH-560对SiO2粒子进行表面修饰改性,并用其对天然胶乳中的蛋白质进行吸附分离。结果表明,KH-560通过化学键牢固地结合在SiO2粒子表面,并通过环氧基与蛋白质反应,达到降低天然胶乳氮含量的目的。当pH=8~9,改性SiO2粒子的质量分数为1%,处理时间为6 h时,胶乳中氮含量(质量分数)降低到0.229 3%。

HNO_3在气相及SiO_2表面的紫外光解反应

利用紫外及红外吸收光谱等分析手段对365 nm光照下HNO3在气相与SiO2表面的光解反应进行了研究.考察了HNO3浓度、光照时间、相对湿度等条件对反应的影响.结果表明:随着HNO3浓度及光照时间的增加,光解产生的NO2和NO浓度均呈指数增加;无水汽情况下,400 Pa的HNO3光解45 min后,产生NO2及NO浓度比气相光解产生的分别高约3及1.7倍.HNO3光解产生的HONO的浓度随相对湿度的增加而呈线性增加,在SiO2颗粒物表面光解产生的NO2浓度随着相对湿度的增加而减少,而NO浓度则随之增大.400 Pa的HNO3光照45 min后,SiO2表面光解产生的HONO浓度是气相光解的3倍、SiO2表面暗反应的约30倍.

硝酸与硝基苯在SiO_2表面的光化学反应

文章采用傅里叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和高效液相色谱仪(high performance liquid chromatography,HPLC)研究了308nm光照下硝酸(HNO_3)和硝基苯分别在气相及SiO_2表面的光化学反应。探究了光照时间、硝基苯初始浓度和相对湿度(relative humidity,RH)等因素对反应的影响。结果表明:无论有无水汽,无光照条件下HNO_3和硝基苯在气相和SiO_2表面均不直接发生反应;308nm光照下均反应生成对硝基苯酚(p-NP),当有水汽时,水汽会促进反应的进行;随着光照时间、硝基苯初始浓度和RH的增加,气相和SiO_2表面产生的p-NP浓度均呈指数增加;200Pa HNO_3和80Pa硝基苯,在RH=0、25℃,光照90min条件下,SiO_2表面产生的p-NP浓度约是气相的2.17倍,SiO_2的表面效应在HNO_3与硝基苯的反应中起主要作用。

稀土金属Y掺杂锐钛矿TiO_(2)(101)表面的改性

为了掌握Y原子掺杂在锐钛矿TiO_(2)(101)表面的稳定吸附位置和电子结构变化,提高其表面光催化活性,本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了Y原子掺杂在完美的、带有亚表层氧空位和带有表层氧空位的锐钛矿TiO_(2)(101)表面的结构稳定性和电子性能。结构优化和电荷密度结果表明,Y原子可以稳定吸附在三种不同的表面上。在完美表面吸附时,Y原子最稳定的吸附位置是两个三配位O原子之间的空位;与完美表面类似,在带有亚表层氧空位表面吸附时,Y原子最稳定吸附位置是与氧空位邻近的两个三配位O原子之间的空位;而在带有表层氧空位表面吸附时,Y原子则停留于氧空位邻近的四配位Ti原子位置上最稳定。电荷密度计算结果也表明Y原子与这三种表面结合非常稳固。电子态密度计算结果表明,在带有表层氧空位的锐钛矿TiO_(2)(101)表面引入Y原子会在费米面附近的带隙中引入缺陷态,带隙从1.67 eV降至1.44 eV,这有可能引起电子的分级跃迁,提高表面光催化能力。本文的研究为利用单原子Y掺杂提高TiO_(2)(101)表面光催化能力提供了理论支持。

新型均三嗪类CO_(2)开关型表面活性剂的合成及性能评价

本文以三聚氯氰、十二胺、丙烯酸甲酯、乙二胺和3-二甲胺基丙胺为主要原料,依次通过加成反应、亲核取代反应和中和反应,制得一种含叔胺基的均三嗪类羧酸盐CO_(2)开关型表面活性剂,通过红外光谱对产物进行了结构表征,并对产物的表/界面活性、CO_(2)/N2开关响应性能进行了评价,探索了上述叔胺基CO_(2)开关型羧酸盐表面活性剂在三次采油领域的潜在应用价值。

H2O在SrTiO3-(001)TiO2表面上吸附和解离的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论研究了0.25单层(ML),0.5ML,0.75ML和1ML吸附率下H2O在SrTiO3-(001)TiO2表面上的吸附行为.比较了不同吸附率下分子吸附和解离吸附的稳定性,利用微动弹性带(nudged elastic band)方法计算了H2O的解离势垒.结果表明:在低吸附率(0.25ML和0.5ML)时,H2O表现为解离吸附;在0.75ML吸附率下,分子吸附和解离吸附同时存在;而在全吸附(吸附率为1ML)时,分子吸附更稳定.基于对H2O分子与表面之间以及H2O分子之间的电荷转移和相互作用的分析,讨论了吸附率对H2O吸附和解离的影响.

吸附在TiO2(110)表面的Aun-1Ag(n=1-5)团簇的第一性原理研究

采用第一性原理对Au_(n-1)Ag(n=1-5)团簇所有异构体吸附在TiO_2(110)表面的负载构型进行了结构优化,并分析了负载团簇的最稳定结构的电子性质.研究结果表明:在较稳定的吸附构型中,团簇都与TiO_2表面的两配位的氧(O_(2c))相连接.将不稳定的Au3Ag异构体负载在TiO_2表面后稳定性明显提高.能量分析表明,负载的Au_3Ag为最稳定体系.根据bader电荷和DOS分析,吸附Au_(n-1)Ag(n=1-5)团簇后,有电子从金属团簇转移到吸附基底上.Au_(n-1)Ag(n=4,5)团簇吸附后的TiO_2(110)表面不再具有半导体性质.Au Ag和Au_2Ag团簇与TiO_2表面的作用较弱,它们与TiO_2表面之间的电荷转移较少.

CO_(2)响应型β-环糊精材料用于稠油降黏

制备了一种环境友好型马来酸酐改性β-环糊精(MAH-β-CD),温和条件下将其与聚醚胺(JD230)通过静电作用合成了具有CO_(2)响应性的表面活性剂(MJD230)。MJD230能与稠油形成稳定的水包油乳液,进而有效降低溶液的表面张力。在CO_(2)调控下,MJD230可重复用于稠油的乳化降黏和破乳。利用FTIR对MJD230结构进行了表征。通过观察降黏率和乳液粒径优化MJD230的合成条件,同时对降黏效果和乳液的稳定性进行了考察。将在反应温度为60℃,反应时间为60min,MAH-β-CD与JD230物质的量比为2∶1条件下制备的MJD230配成质量分数为0.5%的MJD230水溶液,其与稠油按照体积比为3∶7乳化后,稠油降黏率可达99.19%。反应体系pH和电导率的可逆变化证明了MJD230溶液对CO_(2)的响应性,这为表面活性剂驱油和CO_(2)捕集相结合提高稠油采收率提供了可行的途径。

理论研究CO_(2)分子在金红石相TiO_(2)(110)面的吸附特性

采用PBE泛函和平面波超软赝势研究了CO_(2)分子在含氧空位金红石相TiO_(2)(110)表面的吸附特性,分析了4种吸附模型的吸附能、电子态密度、Mulliken电荷分布和差分电荷密度。结果表明:CO_(2)分子垂直于表面的吸附能最大,CO_(2)分子斜向吸附于表面的吸附能略小于垂直吸附,CO_(2)分子平行吸附于表面的吸附能较小,说明垂直于表面吸附的稳定性最好;CO_(2)分子的C原子吸附时与表面Ti原子没有明显的电子云交叠,而O原子吸附时与表面Ti原子存在明显的电子云交叠,说明金红石表面的Ti_(5c)原子更倾向与CO_(2)分子中的O原子结合;4种吸附CO_(2)的C_(2p)或O_(2p)电子均在费米能级附近形成态密度峰值,其中垂直吸附时形成的态密度峰值最为显著,进一步证实了垂直吸附的稳定性最好。研究结果为金红石相TiO_(2)的CO_(2)吸附和捕集提供了一些可靠的理论依据。

ZrMn_2(110)表面结构及吸氢机理的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势(PW-PP)方法,研究了ZrMn_2(110)清洁表面结构和氢原子在表面的吸附.弛豫表面结构的计算结果表明表面结构的最表层为曲面,且表面结构的原子间隙变小.由1 Zr2Mn原子组成的空位是氢原子吸附在ZrMn_2(110)表面的最佳吸附位,吸附能为3.352 eV,氢原子吸附后离表面的距离为1.140 A.Mulliken电荷布居分析表明吸附的氢原子与表面原子的相互作用主要是接近氢原子的第一层原子与氢原子的相互作用.过渡态计算表明被吸附的氢原子进入表面内部需克服的最大势垒为1.033 eV.

反应时间对CO_2处理镁钙砖表面的影响

为了解决镁钙砖的水化问题,采用CO2对其进行表面处理。在水汽温度40℃、试验温度700℃、CO2流量4 L·min-1的条件下研究了不同反应时间(0～240 min)对镁钙砖表面的影响,利用扫描电镜检测表面生成物和反应层厚度,并采用煮沸试验法检测抗水化效果。结果表明:经CO2处理后的镁钙砖表面可生成CaCO3保护膜;随着反应时间的延长,试样表面的反应层厚度逐渐增加,当反应时间为180 min时,试样表面反应层厚度达110.5μm,抗水化效果最好。

β-Ga_(2)O_(3)(010)表面对新型环保绝缘气体CF_(3)SO_(2)F的气敏响应特性

CF_(3)SO_(2)F作为一种新型的环保绝缘气体,有望取代绝缘气体SF_(6)。考虑到CF_(3)SO_(2)F的生物毒性,开发用于泄漏检测的高灵敏度传感器具有重要的工程意义。为此,基于第一性原理,计算分析了本征β-Ga_(2)O_(3)(010)表面对CF_(3)SO_(2)F的气敏响应特性以及氧空位缺陷对CF_(3)SO_(2)F在β-Ga_(2)O_(3)(010)表面吸附性质的影响。CF_(3)SO_(2)F吸附前后,本征β-Ga_(2)O_(3)(010)表面吸附体系的功函数发生了显著变化,且室温下的恢复时间短。此外,环境分子O_(2)和CO_(2)的存在并不影响本征β-Ga_(2)O_(3)(010)表面对CF_(3)SO_(2)F的选择性检测。因此,本征β-Ga_(2)O_(3)(010)表面可作为CF_(3)SO_(2)F潜在的场效应晶体管型气敏器件材料,且该器件具有较高的稳定性,良好的选择性,较高的灵敏度和可重复利用性。氧空位缺陷的引入使β-Ga_(2)O_(3)(010)表面吸附体系在环境分子O_(2)和CO_(2)存在的情况下无法对CF_(3)SO_(2)F气体进行选择性检测。因此,在β-Ga_(2)O_(3)(010)表面材料的合成过程中应尽可能避免氧空位缺陷的存在。论文从理论上证明了本征β-Ga_(2)O_(3)(010)表面可作为一种潜在的CF_(3)SO_(2)F场效应晶体管型气敏材料,对后续的实验制备气敏传感器具有指导作用。

改性纳米SiO_(2)颗粒提高CO_(2)泡沫稳定性

泡沫注入作为一种提高采收率的方法,其稳定性和改善泡沫从裂缝向基质的运移一直是裂缝性油藏泡沫注入领域的2个主要问题。使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)对二氧化硅纳米颗粒进行改性来稳定二氧化碳泡沫,选择FTIR分析和接触角测量表征泡沫的产生和稳定性。实验在不同质量分数的NPs(0.04%~0.20%)、2种质量分数的SDS(0.236%~0.472%)、存在和不存在MgCl_(2)盐的情况下进行。结果表明:APTES对二氧化硅进行表面改性后,纳米颗粒在油水体系中更亲油,在空气-水体系中更亲气。这反过来又放大了改性二氧化硅(MS)向水气界面的迁移,增强了CO_(2)泡沫的稳定性。泡沫稳定性实验证实了这一机制的存在,将泡沫稳定剂从二氧化硅切换到MS纳米颗粒导致泡沫最大半衰期增加33.3%。泡沫性不受NPs类型的影响;然而,由于SDS在纳米颗粒表面的吸附,泡沫性降低。

Li含量对Li_(3x)La_((2/3)–x†(1/3)–2x)TiO_(3)固态电解质表面稳定性、电子结构及Li离子输运性质的影响

Li_(3x)La_((2/3)–x†(1/3)–2x)TiO_(3)(LLTO)是一类颇具前景的锂离子电池固态电解质.本文采用第一性原理结合分子动力学方法对贫锂相和富锂相两种类型的LLTO表面进行研究,分析表面Li含量对其稳定性、电子结构及Li离子输运性质的影响.结果表明,具有La/O/Li-原子终端的(001)面为最稳定晶面.对于LLTO(001)面,当贫锂相/富锂相终端Li含量为0.17/0.33,0.29/0.40,0.38/0.45时,其表面结构更为稳定.电子结构分析表明,随着Li含量的增大,不论是贫锂相还是富锂相,其(001)表面均发现金属至半导体的转变.Li离子输运性质的研究结果表明,贫锂相和富锂相LLTO(001)表面均具有沿ab平面的二维扩散通道,且当终端Li含量分别达到0.38和0.40时具有最大的Li离子扩散系数及最低的Li离子扩散能垒,最低扩散能垒分别为0.42 eV和0.30 eV.因而,改变终端Li含量有利于提高LLTO(001)表面稳定性、打开表面带隙、改善Li离子迁移性能,这有助于抑制LLTO表面锂枝晶的生长.

CO在CeO_2(111)表面的吸附与氧化

采用密度泛函理论计算了CO在CeO2(111)表面的吸附与氧化反应行为.结果表明,O2在洁净的CeO2(111)表面为弱物理吸附,而在氧空位表面是强化学吸附,且O2分子活化程度较大,O—O键长为0.143nm.CO在CeO2(111)表面吸附行为的研究表明,CO在洁净表面及氧空位表面上为物理吸附,吸附能均小于0.42eV;当表面氧空位吸附O2后,CO可吸附生成二齿碳酸盐中间体或直接生成CO2,与原位红外光谱结果相一致.表面碳酸盐物种脱附生成CO2的能垒仅为0.28eV.计算结果表明,当CeO2表面存在氧空位时,Hubbard参数U对CO吸附能有一定的影响.CeO2载体在氧化反应中可能的催化作用为,在氧气氛下,CeO2表面氧空位吸附O2分子,形成活性氧物种,参与CO催化氧化反应.

喷射电沉积Ni及Ni-ZrO_2复合镀层的表面形貌和硬度

采用喷射电沉积技术在45钢基体上制备了Ni及Ni-ZrO2复合镀层,并对各种镀层进行扫描电子显微镜(SEM)表面形貌观察、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)晶粒尺寸测定以及镀层显微硬度测定。比较了不同电流密度、温度和纳米颗粒浓度对镀层表面形貌和硬度的影响规律。结果表明:电流密度由0.55A/cm2提高到1.00A/cm2后,镀层表面越粗糙,晶粒尺寸由15nm增大到23nm,显微硬度由571HV降低到364HV;温度由20℃升高到50℃后,表面呈现先变粗糙后变平整趋势,且镀层中Ni含量上升,Fe含量下降,镀层硬度由551HV降低到364HV;ZrO2纳米颗粒质量浓度由0g/L提高到25g/L时,表面仍呈现先变平整后变粗糙趋势,镀层晶粒尺寸由22nm降低到13nm,硬度由384HV提高到521HV。

TiO_2在Al_2O_3表面上分散状态的AEM研究

本文运用AEM方法考察了制备技术对TiO_2在Al_2O_3表面分散状态的影响.发现嫁接法可使TiO_2非常均匀地分散在Al_2O_3表面上,浸渍法也能得到较为均匀的TiO_2分布,而沉淀法所得到的TiO_2分散度较差.TiO_3只聚集在Al_20_3表面上的局部区域。