Au-Ag合金纳米管填充碳纳米管特性的第一性原理研究

基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算,研究了Au-Ag合金纳米管同轴填充不同线径锯齿型(n,0)碳纳米管所形成复合系统的稳定性、电子特性和力学性能.结果表明,内、外管间距约为4.20的Au x Ag 4-x@(15,0)复合系统为具有较大填充率的最稳定结构.能带结构分析表明,相对于自由Au-Ag合金纳米管复合系统的量子电导有所增加,电子态密度分析表明复合系统中的传导电子主要来源于内部Au原子和Ag原子的s电子以及外部C原子的p电子.相对于自由金属纳米管而言,碳纳米管的包裹使得金属纳米管的轴向拉伸临界应变和理想强度大大增加,有效地提高了其力学性能.

Au-Ag合金纳米粒子的绿色制备及其催化还原性能研究

以AgNO_(3)和HAuCl_(4)为前驱体,以羧甲基壳聚糖(CMC)同时为还原剂和稳定剂制备了金银合金纳米粒子(Au-Ag ANPs),研究了反应温度、时间、NaOH和CMC浓度的影响。通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X-射线衍射(XRD)对Au-Ag ANPs进行了表征。考察了Ag_(0.5)Au_(0.5)投加量、4-NP/NaBH_(4)摩尔比、反应温度和不同条件下制备的Au-Ag ANPs对水溶液中4-硝基苯酚(4-NP)的催化还原性能的影响。结果表明:通过控制Au-Ag ANPs制备时AgNO_(3)和HAuCl_(4)的体积比(V AgNO_(3)/V HAuCl_(4))即可灵活调整Au-Ag ANPs中Au、Ag元素的含量。相同V AgNO_(3)/V HAuCl_(4)时,NaOH和CMC浓度也会影响Au-Ag ANPs中Au、Ag元素的含量。Au-Ag ANPs的平均粒径在(4.5±1.2)nm(Ag_(0.8)Au_(0.2))至(6.5±1.3)nm(Ag_(0.2)Au_(0.8))之间,均小于AuNPs[(16.8±3.7)nm]和AgNPs[(11.7±1.4)nm]的平均粒径。不同Au、Ag元素含量的Au-Ag ANPs对4-NP的催化还原活性均大于AuNPs和AgNPs。在30℃,催化剂投加量60μL,4-NP/NaBH_(4)=1/500时,催化反应30min,Au_(0.6) Ag_(0.4)对4-NP的转化率为91.1%,反应速率常数为0.1289min^(-1)。

铜银纳米合金团簇结构转变的原子模拟

采用基于嵌入原子方法势的分子动力学方法对熔融Cu_(n)Ag_(53-n)(n=0~53)和Cu_(n)Ag_(54-n)(n=0~54)合金团簇的降温凝结过程进行模拟.通过结构相图、自由能、原子化能、形状因子、对分布函数、熵和直观可视化的原子堆积结构等多种计算分析手段,在原子尺度上探究温度、组分和初始构型等对小尺寸Cu-Ag合金团簇在降温凝结中的结构转变以及热力学量的影响.模拟结果表明,在室温下含有少量Cu原子的二元合金团簇可以形成的核壳式二十面体几何结构,同时Cu原子取代Ag原子也有助于合金团簇的稳定.组分的改变和温度的降低使堆积结构由无序变为有序,同时伴随着原子势能、形状因子、熵的振荡下降,低温阶段熵值下降明显.

钼铜载体与铝合金外壳的无压纳米银胶低温烧结强度

纳米银胶的烧结温度一般为250℃及以上,而在功率模块装配过程中,多温度梯度装配工艺要求纳米银胶的烧结温度不得超过217℃。使用800HT2V纳米银胶烧结钼铜载体与铝合金外壳,观察了不同烧结温度下纳米银胶装配后的微观形貌,测试了其装配后剪切强度、热导率的变化,并进行了温度冲击试验。测试结果表明,烧结样品剪切强度均符合标准要求,随着烧结温度的升高,纳米银胶热导率及剪切强度明显提升,且在最高温度200℃下烧结充分,并形成致密的烧结体。在温度冲击试验后烧结样品的剪切强度均有一定程度的下降,最高温度150℃和175℃烧结的纳米银胶烧结样品剪切强度下降超过40%,而最高温度200℃烧结的样品剪切强度只下降21.2%。考虑到功率模块的长期可靠性,纳米银胶推荐使用最高温度200℃烧结。

Au-Ag合金纳米粒子制备及其表面增强拉曼光谱研究

首先采用柠檬酸钠法制得Au-Ag合金纳米种子,然后采用盐酸羟胺生长法得到不同组成的Au-Ag合金纳米粒子.在其UV-V is光谱中只观察到一个位于单金属银和金之间的等离子体共振峰,表明Au-Ag合金纳米粒子已经形成.TEM结果表明,合金纳米粒子的粒径约为60 nm,且颜色均一,没有明显的核壳结构.用苯硫酚(TP)作为探针分子研究了合金纳米粒子的表面增强拉曼光谱(SERS).结果表明,SERS强度与合金纳米粒子的组成和尺寸有关.当纳米粒子粒径一定时,除Au25Ag75外,随着金的增加SERS强度增强.Au25Ag75的粒径比Ag小,导致SERS强度比Ag低.Au50Ag50和Au75Ag25加入TP分子后,其聚集方式与Au相似,等离子体共振峰逐渐靠近1 064 nm,金含量较高时,TP的SERS归于聚集体的等离子体共振增强的贡献.

TiAlSiN/CrAlSiN纳米多层涂层刀具干切削TC4钛合金切削性能

钛合金因其化学活性和切削高温引起刀具磨损严重。刀具表面施加涂层是有效地延长刀具服役时间的方法。借助PVD阴极电弧蒸发技术,使用TiAlSi靶和CrAlSi靶交替叠加制成TiAlSiN/CrAlSiN纳米多层涂层刀具,并使用这种刀具分别切削常规钛合金和3D打印钛合金。所制成的TiAlSiN/CrAlSiN纳米多层涂层表现了较高的硬度;切削钛合金时,刀具的磨损形式表现为涂层剥离,前刀面月牙洼,后刀面均匀磨损和刀尖崩刃。引起刀具磨损的主因是粘结,其次是高温氧化。三个切削用量中,切削速度对切削力和切削温度的影响要远大于切削深度和进给量对二者的影响。与常规TC4相比,3D打印TC4因伸长率和硬度下降,弹性模量提高促使切削温度和切削力均低于常规TC4,刀具寿命相应的延长。

植物还原法制备Au-Ag合金纳米材料及其拉曼应用

以菠萝蜜叶提取液作为保护剂和还原剂制备金银合金纳米颗粒,在333 K和363 K时制备的合金纳米颗粒的金与银的组成比分别约为3:1和1:1。采用紫外-可见分光光度法分别测定金与银纳米颗粒的成核生长动力学,温度对银的成核生长影响更加明显,在363 K时两者成核生长速度相差不到2倍,容易形成比例相当的合金纳米颗粒。对提取液中植物分子反应前后红外分析,得出333 K时有部分银离子没有完全还原而使得合金中相应含量比例较低。而组成约为1:1的合金纳米颗粒在罗丹明的检测中显示出较强的拉曼增强效应。

碳纳米管增韧Al-Mg合金复合材料的制备与性能研究

选择碳纳米管为增强相,通过搅拌铸造法制备了碳纳米管增韧Al-Mg合金复合材料,研究了碳纳米管的添加量对复合材料力学性能、微观组织以及韧性的影响,并探究了碳纳米管对Al-Mg合金的增韧机理。结果表明,掺入适量的碳纳米管后细化了Al-Mg合金复合材料的晶粒,晶粒尺寸约为80μm,当碳纳米管的添加量为0.8%(质量分数)时,复合材料的断口形貌最均匀。随着碳纳米管添加量的增大,复合材料的抗拉强度、断裂伸长率、硬度均表现出先增大后降低的趋势,当碳纳米管的添加量为0.8%(质量分数)时,抗拉强度、断裂伸长率和硬度均达到了最大值,分别为208.6 MPa、15.8%和53.1 HB。适量碳纳米管的添加显著改善了Al-Mg合金的韧性,使断裂延伸率逐渐增大,屈服阶段延长,韧性得到提高,这是因为适量的碳纳米管添加后能够与合金发生较好的结合,并贯穿于合金的裂纹中,发挥出了桥联作用,阻碍了裂纹的萌生和扩展,从而改善了Al-Mg合金复合材料的韧性,延缓了合金的失效过程,延长了合金的屈服阶段。综上分析可知,碳纳米管的最佳添加量为0.8%(质量分数)。

纳米晶Al-xMg铝合金的元素再分布及其对强度的影响

目的针对Al-Mg合金在变形加工过程中容易出现的溶质元素再分布现象,通过微观表征和定量计算深入研究元素再分布的相关机制及其强度贡献。方法利用扫描透射电镜高角环形暗场技术结合几何相位分析,详细研究了溶质元素再分布机理,对经过高压扭转后不同Mg含量的Al-Mg合金中的元素分布进行了表征,并通过原子探针层析技术对原子的三维空间分布情况进行了团簇分析。结果随着Mg的原子数分数从1.0%增加至8.0%,合金硬度从129.0HV显著上升至223.6HV。合金内部的溶质分布状态可以分为溶质原子贫化、溶质原子富集和溶质原子不均匀分布3种,剧烈塑性变形引入的不均匀微观应变诱导了Mg原子的再分布。结论合金中形成的大量原子团簇为Al-8Mg合金贡献了47.7HV的硬度值,占总硬度的21.3%,溶质团簇对合金强度的强化效果十分显著,表明团簇强化是材料强化手段中不可或缺的新型强化机制。

铁基非晶纳米晶合金带材滚剪加工过程分析

在生产现场采用跟踪统计方法,归纳分析铁基非晶纳米晶合金带材滚剪加工过程以及滚剪刀耐用度、刀具刃磨等问题,统计分析不同宽度滚剪刀的加工情况发现,滚剪刀有效工作时间比率为65%~88%,平均有效工作时间比率为76.1%,有效工作时间不稳定;滚剪刀剪切行程处于3700~4200m之间,平均剪切行程为3839.74m,刀具耐用度存在较大差异,剪切宽度越大滚剪刀耐用度越长;滚剪刀刃磨时刀具径向去除量在80~150μm之间,平均刃磨去除量为106μm,刀具刃磨工艺对刀具耐用度有决定性影响。最后针对滚剪刀磨损检测问题,提出采用声发射信号对滚剪刀状态进行在线检测的技术方案。

Au-Ag合金纳米球壳的折射率传感特性分析与优化

基于Au纳米颗粒的稳定性、无毒性、生物相容性和Ag纳米颗粒优异的消光特性,Au-Ag合金纳米颗粒在生物传感中存在着潜在的应用价值。为了能找到传感性能更好的合金纳米颗粒,本文利用双层球Mie散射理论和介电函数尺寸修正模型定量研究了Au-Ag合金纳米球壳的尺寸参数对折射率灵敏度、半峰宽和品质因子的影响,获得了最佳品质因子和对应的优化尺寸。同时,本文研究了Au摩尔分数对最佳品质因子和优化尺寸的影响。结果发现,当Au摩尔分数x为0.5时,Au-Ag@SiO_(2)(Au-Ag@Vacuum)合金纳米球壳的最大品质因子为2.09(2.20),对应的内核半径和外壳厚度分别为22.3 nm(23.6 nm)和8.7 nm(6.9 nm)。当Au摩尔分数小于0.25时,Au-Ag合金纳米球壳的品质因子优于Au纳米球壳。随着Au摩尔分数的减小,品质因子增大,甚至是Au纳米球壳的2~3倍。此研究为Au-Ag合金纳米球壳在生物传感领域中的有效应用提供了理论指导。

Cu-Au-Ag三元去合金化制备纳米多孔金材料

采用磁控溅射镀铜金银多层膜,经过长时间高温热处理合金化制备前驱体三元合金,以不同的酸溶液自由腐蚀去合金化去除合金中的铜元素和银元素,成功制备出纳米多孔金薄膜。采用扫描电镜和X射线能谱仪对去合金腐蚀前后样品的形貌和成分进行了分析。结果表明,400℃,36h热处理后铜金银多层膜完全合金化,获得了Au_3Ag_(28.5)Cu_(68.5)合金材料;FeCl_3+HCl溶液自由腐蚀去除铜可获得连续均匀的纳米尺寸孔隙结构,获得了几乎不含铜的样品;采用渐进浓度的硝酸自由腐蚀去合金化后去除银后获得了孔隙率约84%的纳米多孔金薄膜,其微观结构为连续的三维多孔结构,其系带尺寸10~35nm,并且20~25nm的系带分布达77%。

AuAg合金纳米催化剂的制备及应用研究进展

目的纳米Au催化剂一直是多相催化领域的典型研究材料之一,其具有特殊的电子、结构性质及对诸多氧化、还原反应历程的高催化性能。但是纳米Au催化剂存在尺寸依赖性强,对O_(2)等基础物质活化能力弱等问题。Ag与Au形成合金材料则是解决上述问题的重要途径之一。已有研究中采用多种不同的AuAg催化剂制备方法,并且其在不同催化应用中涉及多种催化机理,但未有研究将其制备过程以及协同催化机理进行对比总结。因此,针对AuAg合金催化剂,综述了其常见的制备方法和预处理条件及其在CO氧化等氧化反应、不饱和醛加氢等加氢反应中的应用以及催化反应机制,并提出了未来可能的发展方向。方法通过对AuAg催化剂的研究和应用进行综述,分析了不同制备方法的特点及预处理条件对AuAg催化剂结构的影响以及AuAg催化剂在不同反应中的催化机理。结果在该合金材料的制备和预处理方面,对比了不同制备方法及其对该合金颗粒在载体表面负载状况的影响机制,也深入探讨了预处理条件对AuAg纳米粒子的尺寸及合金化程度的调控作用。在催化应用上,Ag的加入能够改善纳米Au的抗烧结能力,二者间的电子效应也可提升材料对O_(2)等基础物质活化能力,并降低Au颗粒尺寸变化对催化反应结果的影响,最终高效催化CO氧化、醇氧化、不饱和醛加氢、炔烃加氢以及硝基芳香化合物还原等反应历程。结论目前有多种制备AuAg合金纳米催化剂的方法,而其结构的可控及稳定的合成仍是未来的研究重点。同时,AuAg催化剂在不同反应中催化机理的探索对AuAg催化剂的定向设计尤为重要,应进行更深入的研究,以更快实现工业应用。

定向凝固条件下Ti_(3)Al合金中梯度纳米结构的形成机制与力学行为——原子尺度研究

通过分子动力学(MD)模拟方法对Ti_(3)Al合金在定向凝固条件下的生长机理进行系统研究,并通过对比纳米晶(NG)、粗晶(CG)和梯度纳米晶(GNG)合金,研究Ti_(3)Al合金的结构力学性能。结果表明,在凝固过程中Ti_(3)Al相优先生长为等轴晶组织,随后逐渐演变为柱状粒,并最终形成梯度纳米晶结构。此时,晶粒在与凝固方向平行的方向优先生长。此外,研究还发现,相较于NG和CG结构,GNG结构定向凝固合金具有更高的抗拉强度和更好的延展性。GNG结构不仅有效抑制了小晶粒区域的应变局域化和晶粒生长,而且促进了较大晶粒区域的位错形成,从而获得更好的力学性能。

纳米或超细WC-Co粉体制备过程强化研究进展

【目的】总结纳米或超细碳化钨钴(WC-Co)粉体制备过程的研究,解决WC-Co做为热喷涂原料对机械零件的磨损和腐蚀的影响。【研究现状】总结纳米或超细WC-Co制备过程强化、反应路径,以及Co对还原碳化过程的作用等;其中机械作用力强化包括球磨强度的影响、氧化钨原料的影响、反应温度的影响,原子或分子水平强化包括气相化学合成、喷雾转化,气相碳质强化反应过程包括烃类物质、一氧化碳;纳米或超细WC-Co制备过程反应路径包括还原过程、碳化过程;对还原碳化过程的作用包括Co对氧化钨还原碳化过程具有催化作用、Co影响WC-Co产物粒径、Co含量增加降低碳化温度、Co促进气态碳源析碳等。【结论与展望】提出WC-Co粉体制备反应路径方面,应深入揭示制备反应路径,应进一步分析缺碳相η物相在制备过程中的作用,对W、Co、C扩散的影响机制;认为模拟分析反应过程中还原碳化气与固体原料之间的热量、质量传递过程,可为制备过程进一步优化调控和反应器放大设计奠定理论基础;同时WC-Co粉体热喷涂性能方面,用于机械件的喷涂处理时,应测试涂层的抗磨损和腐蚀性能,反馈调控优化和制备过程。

纳米晶NiTi记忆合金应力诱发R→B19′相变的超弹稳定性

通过对Ni_(50.2)Ti_(49.8)(at%)记忆合金丝材进行大变形冷拔和低温退火获得了平均晶粒尺寸为15 nm的纳米晶NiTi记忆合金丝材样品,然后采用应变量为6%的20次拉伸循环实验研究了纳米晶NiTi合金力致R→B19′相变的超弹稳定性。结果表明:纳米晶NiTi合金在经过20次拉伸循环变形后,其超弹应力为734 MPa,超弹应力的减小率为16%,残余应变为0.61%,此综合超弹性能优于以往粗晶NiTi记忆合金。这主要源于纳米晶NiTi记忆合金中细晶强化显著提高了合金屈服强度,因此降低合金马氏体相变过程中塑性变形,可使纳米晶NiTi记忆合金呈现高的超弹稳定性。

静电纺丝法制备SnSbCuFeZn高熵合金/碳纳米纤维复合负极材料

采用静电纺丝技术,结合煅烧工艺,将SnSbCuFeZn高熵合金纳米颗粒均匀地锚定在导电互联的碳纳米纤维中,成功制备了SnSbCuFeZn@CNFs锂离子电池复合负极材料。结果表明,煅烧温度对材料的物相组成和形貌特征有重要影响,且直接影响SnSbCuFeZn高熵合金纳米颗粒的晶相、尺寸和分布,决定SnSbCuFeZn@CNFs电极的电化学性能。其中SnSbCuFeZn@CNFs-900电极展现出优良综合性能:0.1 A/g时,初始放电比容量达1232.8 mA/g,循环200次后可逆放电比容量保持在786.0 mA/g;1.0 A/g时,循环500次后放电比容量仍有433.8 mA/g;2.0 mV/s扫描速度下,赝电容贡献率高达93.37%。

CuGa_(2)前驱体合金的制备和去合金化过程中纳米多孔铜的形成

在220℃的加热条件下制备前驱体CuGa_(2)合金,运用化学腐蚀与电化学腐蚀两种去合金方法制备纳米多孔铜,分析不同浓度的腐蚀介质对多孔结构形成的影响,并分别用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能量色散X射线光谱(EDS)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-Ms)分析样品的相组成和微观形貌。结果表明,合金化过程中以甲基硅油作为防氧化保护介质可获得前驱体CuGa_(2)合金;不同腐蚀介质对纳米多孔铜的形成有显著影响。在电化学腐蚀过程中,由于不同溶液中Cu,Ga与CuGa_(2)的平衡电位不同对纳米多孔铜的形成影响显著,1M HCl溶液中CuGa_(2)的平衡电位与Cu的平衡电位相近,Ga、Cu原子会共同溶解导致无法形成多孔结构;1M NaOH溶液中Cu与CuGa_(2)的平衡电位的电位差较大,可进行充分腐蚀获得多孔结构,形成的多孔孔隙分布杂乱且不均匀,孔径范围为120 nm~1μm。前驱体合金经1M HCl溶液的化学腐蚀,由于H^(+)的腐蚀作用,Cl^(-)促进Cu原子的扩散重排,获得的多孔纳米铜形貌与结构更加清晰均匀且连续,其孔径范围为20~100 nm。

Au-Ag合金纳米海胆结构用于农药残留的SERS检测

本文通过合成高密度尖端的Au-Ag合金纳米海胆,实现了对有机磷农药乙基对氧磷和有机氯农药γ-六六六的检测。首先合成Ag纳米颗粒,然后用L-多巴还原Ag纳米颗粒,最终形成高密度尖端Au-Ag合金纳米海胆结构。高密度尖端结构用作SERS基底,通过便携式拉曼光谱仪实现对有机磷农药乙基对氧磷和有机氯农药γ-六六六的检测,结果显示具有较高的灵敏度。该方法简单、方便、灵敏度高,有望实现对农药残留高灵敏的现场检测。

医用钛合金表面纳米化组织与性能研究

针对近β型TLM钛合金试样表面进行了不同时间的高能喷丸处理,采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及显微硬度仪等对不同喷丸处理后的试样进行了组织观察和性能测试。研究发现,在喷丸的近表层发生了纳米化,形成了一定厚度的纳米晶层。喷丸处理时间越长,最表层的平均晶粒尺寸越小,晶粒尺寸沿着厚度方向有梯度变化,距喷丸表面越远,晶粒尺寸就会越大。同时纳米晶层的显微硬度相对于基体组织有大幅提高,显微硬度距表面距离越远,显微硬度越低,硬度的提升主要是由于表面晶粒细晶强化的作用所致。