人工晶体学报

《人工晶体学报》征稿简则

2015, 44(7): 1.

摘要 ( 9 )

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制约硅晶片减薄因素研究分析

刘腾云;葛培琪;高玉飞

2015, 44(7): 1719-1724.

摘要 ( 6 )

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随着硅晶片薄型化发展,减少硅晶片厚度已成为降低芯片制造成本的重要措施.但在硅晶片制造加工过程中,许多因素制约了其减薄.针对硅晶片减薄问题,总结分析了制约硅晶片减薄因素,重点阐述了硅晶片厚度与硅晶片的断裂强度、刚度、翘曲度、固有频率的关系,分析了减小硅晶片厚度对硅晶片加工、检测和运输的影响,并对硅晶片厚度标准化问题进行了讨论,最后得到了制约硅晶片减薄的关键因素.

应变对单层碘化铅的能带及光电导率影响的第一性原理研究

郝东;朱世富;赵北君;朱兴华;何知宇;杨定宇;孙辉

2015, 44(7): 1725-1730.

摘要 ( 4 )

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采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势方法,研究了双轴拉应变下碘化铅单层晶体的电子结构和光电导性质.结果显示,其禁带宽度随拉应变增加而略呈线性下降趋势.对应变引起的光电导率的变化进行分析,表明双轴应变能使光电导的峰值略微红移.进一步分析了单层碘化铅晶体的能态密度,解释了单层碘化铅晶体能带结构改变的机制.

YBCO/ND-Y2O3/YBCO超导薄膜的制备及其特性研究

汪薪生;郭峰;任泽龙;李国兴;张宝林

2015, 44(7): 1731-1735.

摘要 ( 12 )

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采用光辅助金属有机物化学气相沉积技术,在LaAlO3(100)单晶衬底上外延制备约500 nm厚YBCO/ND-Y2O3/YBCO薄膜.用X射线衍射技术分析薄膜的物相结构和外延特性,通过扫描电子显微镜观察薄膜的表面与截面形貌.主要研究了不同生长时间的Y2 O3纳米点对YBCO超导薄膜性能的影响.Y2 O3纳米点生长时间为2Os样品的临界电流密度达到2.4 MA/cm2(77 K,0T),与未生长Y2O3纳米点的YBCO薄膜相比,其临界电流密度提高20;.分析表明,薄膜中的Y2O3在YBCO薄膜内部起到了有效钉扎中心作用,提高了临界电流密度.

聚吡咯修饰锂钒氧纳米管的制备及其电化学性能研究

崔朝军;孙兴川;李现常;李成波;牛永生

2015, 44(7): 1736-1740.

摘要 ( 4 )

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以锂钒氧纳米管为载体,利用氧化聚合法制备了聚吡咯修饰锂钒氧纳米管复合纳米材料.形貌和结构分析表明所制备的样品经聚吡咯修饰后仍保持较好的纳米管状结构,管内径约20 nm左右,外径约100 nm左右;电化学性能测试表明经聚吡咯修饰后电极材料在不同倍率下放电比容量均有明显增加,经30次不同倍率循环后,容量保持率由修饰前的42.7;增加到55.8;,电化学性能的改善归因于聚吡咯高的电导率和良好的柔韧性.

4H-SiC的强氧化液化学机械抛光

梁庆瑞;胡小波;陈秀芳;徐现刚;宗艳民;王希杰

2015, 44(7): 1741-1747.

摘要 ( 26 )

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研究了一种新型的化学机械抛光方法,使用以KMnO4作为氧化剂的强氧化性化学机械抛光液(SOAS)进行化学机械抛光.研究了在4H-SiC硅面和碳面的化学机械抛光过程中,SOAS溶液中KMnO4的浓度对抛光质量的影响.使用原子力显微镜(AFM)和精密电子天平,分别测试了表面粗糙度和去除率.结果表明,适量的KMnO4可以大幅度提高4H-SiC的化学机械抛光去除率,同时可提高4H-SiC衬底的表面抛光质量.

基于负性光刻胶掩膜的湿法多晶硅制绒

丁彬;程现铁;徐国庆;张宏

2015, 44(7): 1748-1753.

摘要 ( 5 )

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提出了一种用于大规模多晶硅太阳能电池生产的制绒工艺,采用负性光刻胶作为湿法刻蚀的掩膜,制备蜂巢状低反射率绒面.通过研究氢氟酸/硝酸溶液中各向同性刻蚀时腐蚀坑的形成过程,发现随着刻蚀时间的增加,在掩膜图形的开孔下逐渐形成六方分布的球面形状的腐蚀坑,腐蚀坑的深径比(深度/开孔直径)出现先上升然后下降的趋势.同理论计算值对比发现,随着刻蚀时间增加,掩膜和硅片的附着紧密性及掩膜的阻挡效应降低,酸液可能渗入了掩膜和硅片的界面,横向刻蚀速度快速上升,降低了深径比,导致实际的反射率高于理论计算值.尽管如此,本文还是成功制备了孔径15微米的蜂巢状绒面,反射率达到了22.9;.

PET在乙酸溶液中的晶体生长探索

苏佳乐;常新安;陈学安;肖卫强;张书峰;臧和贵

2015, 44(7): 1754-1757.

摘要 ( 5 )

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采用平衡法测定了PET在36;乙酸水溶液中的溶解度和亚稳区,采用降温法在乙酸溶液中进行PET晶体生长试验.结果显示PET在乙酸溶液中的溶解度比在水中的大,并有更宽的亚稳区,而且PET晶体在乙酸溶液中更容易生长.虽然晶体生长形态有所变化,但XRD表明其晶相未发生变化.

Sc2O3对水热法生长ZnO晶体的影响

左艳彬;周海涛;王金亮;何小玲;任孟德;张昌龙

2015, 44(7): 1758-1763.

摘要 ( 10 )

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在分别添加0.1wt;,0.2wt;和0.3;wt; Sc2O3的水热体系中得到了ZnO单晶体.研究了杂质,特别是Sc对ZnO水热生长机制的影响.Sc及其在碱性溶液中形成阴离子配位中间体基团(例如Sc(OH)4)可以吸附到ZnO的(0001)和(0001)面,导致这两个极性面发生非极性生长,形成规则六棱柱的形貌.在室温下测得的电阻率和载流子浓度显示:即使所得晶体的钪含量仅有8 ～ 13 ppm,Sc掺杂ZnO仍是高导电性的,电阻率低于5.6×10-2 Ω·cm,载流子浓度在0.9～1.6×1018electrons/cm3.表征了切割自+c区和-c区的晶片的Zn面和O面的室温光致发光用于评价光学性能.

氯氧化铋晶体的制备及其表征研究

马春阳;吴飞飞;王金东;肖清贵;徐红彬

2015, 44(7): 1764-1767.

摘要 ( 28 )

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采用铋盐转化水解法制备了四方相氯氧化铋晶体,研究反应温度、水解反应用水量以及反应液滴加顺序对产物粒径、产率及表面形貌的影响.结果表明,最佳反应条件为Bi(NO3)3·5H2O与HCl摩尔比为1∶5,反应温度为25～30℃,反应液滴加顺序为A→B,用水量为35 mL.该条件下制备出片状氯氧化铋晶体颗粒粒径0.5～2 μm,产物分散性良好.利用马尔文激光粒径分析仪、X射线衍射仪(XRD)、热场发射扫描电子显微镜(SEM)对氯氧化铋的粒度分布、晶面结构和微观形貌分析可知,所制备的氯氧化铋粒径分布符合正态分布曲线,且纯度高无任何杂质,反应液滴加顺序对产物形貌影响较大.

近紫外白光LED用KBa2(NbO3)5∶Eu3+红色荧光粉的合成与发光性能

李登宇;王海波;朱月华;邢海东;施丰华;卓宁泽

2015, 44(7): 1768-1772.

摘要 ( 22 )

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采用高温固相法制备了稀土离子Eu3+掺杂KBa2(NbO3)5(KBN)新型红色荧光粉,用X射线衍射谱(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱(PL)对其晶体结构和发光性能进行了表征.XRD表明KBa2(NbO3)5的晶体结构没有随着Eu3+掺杂量的改变而改变,随着Eu3+掺杂量的增加,各衍射峰的位置向高衍射角偏移;SEM表明荧光粉样品晶体发育较好;荧光光谱表明Eu3+掺杂KBa2(NbO3)5荧光粉在398 nm有最强激发峰,发射光谱的最强峰随Eu3+浓度增加从593 nm(5 D0→7F1)变为613 nm(5D0→7F2).当Eu3+的掺杂摩尔分数x在0.1 ～0.5范围内时,发光强度和红光色纯度随着Eu3的浓度增加而增加,无浓度猝灭现象出现.

三元纳米层状Ta2AlC原位合成机制

田宝娜;应国兵;王鹏举;王乘;吴玉萍

2015, 44(7): 1773-1777.

摘要 ( 5 )

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利用自蔓延高温合成/原位反应法制备了Ta2AlC陶瓷材料,研究了预热温度和不同铝含量对试样物相组成和微观组织结构的影响.采用X射线衍射分析试样的物相组成;采用SEM观察材料的微观组织结构;借助DSC测试分析,结合反应产物、可能的中间产物及体系吸放热探讨了Ta2AlC的合成机制.研究表明,250℃的预热温度环境下有利于充分反应生成高纯度的Ta2 AlC;适当过量的Al有利于各元素扩散,从而提高合成的TaAlC纯度;利用自蔓延高温合成Ta2AlC时,Al先熔化为液相,继而Ta与C分散到液态Al中发生反应并放出大量的热量,引发Ta与Al反应生成Ta-Al金属化合物,促使生成的Ta2C与Al或TaC与Ta-Al金属化合物发生反应生成Ta2AlC.

负极集流体为CNT导电纸的锂离子电池及其性能

刘珍红;孙晓??吴小勇;庞志鹏;聂艳艳;岳立福

2015, 44(7): 1778-1782.

摘要 ( 8 )

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采用碳纳米管(Carbon nanotubes,CNT)导电纸替代传统的金属铜箔作锂离子电池的负极集流体,石墨作为活性材料.在0.2C倍率条件下电池首次放电比容量高达815.7 mAh·g-1,可逆放电比容量为474.0 mAh·g-1,是铜箔作为负极集流体锂电池(236 mAh·g-1)的2倍,10次循环后电池容量保持率97.2;.CNT导电纸有良好的强度、韧性、吸液性能.相比铜箔集流体,其结构可有效保证负极材料与碳纳米管导电纸集流体间的紧密接触,减少界面电阻,增加电子传导通道.碳纳米管导电纸有望替代传统铜箔成为新一代锂离子电池用集流体.

ZnO/TiO2复合光阳极染料敏化太阳能电池的研究

王艳香;高智丹;杨志胜;黄丽群;李家科;孙健

2015, 44(7): 1783-1789.

摘要 ( 4 )

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采用醇热法制备ZnO纳米粉体,采用水热法制备TiO2纳米粉体,将不同质量分数的ZnO与TiO2混合制备浆料,采用刮涂法在掺氟的SnO2透明导电玻璃(FTO)上制备ZnO/TiO2纳米复合薄膜光阳极,与Pt对电极和电解质组装成染料敏化太阳能电池.采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电镜(SEM)对所制备的样品进行表征,通过光电性能测试和电化学阻抗谱测试,研究了添加不同质量分数的ZnO对电池性能的影响.结果表明:不添加ZnO纳米粉时,纯TiO2光阳极的电池光电转换效率为7.95;,而添加了2wt; ZnO的ZnO/TiO2复合光阳极电池的效率达到9.54;,比纯TiO2电池的效率提高了20;.

MOCVD法在蓝宝石衬底上生长GaN薄膜的性能研究

孙孪鸿;邹军;徐家跃;李文博

2015, 44(7): 1790-1793.

摘要 ( 21 )

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本文采用MOCVD法分别在a面和c面蓝宝石衬底上生长出7层InGaN/GaN多量子阱结构的GaN薄膜,采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱仪、吸收光谱等手段对样品进行表征.分析表明:a面蓝宝石衬底上生长的GaN薄膜(样品A)的FWHM为781.2 arcsec,c面蓝宝石衬底上生长的GaN薄膜(样品B)的FWHM为979.2 arcsec.样品A和样品B中存在的压应力分别为0.8523 GPa和1.2714 GPa,薄膜的能带宽度(理论值为3.4 eV)分别为3.38 eV和3.37 eV.以上数据表明a面蓝宝石衬底上生长出来GaN薄膜的结晶质量较好,光学性能更优异.

Eu、Mg共掺ZnO薄膜的微观结构与光致发光性能研究

季云;史振亮;尹辰辰;郭秀斌;于威;李晓苇

2015, 44(7): 1794-1798.

摘要 ( 12 )

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采用射频磁控溅射技术,以不同Eu、Mg掺杂比的ZnO/MgO/Eu2O3陶瓷靶材,制备了Eu、Mg共掺的ZnO薄膜(ZMEO).通过X射线衍射(XRD)、Raman散射及光致发光(PL)技术研究了Eu、Mg掺杂比对ZMEO薄膜微观结构和光致发光性能的影响.结果表明:所制备的ZMEO薄膜皆为六角纤锌矿型结构.适当的Eu、Mg掺杂比不但有利于ZnO晶粒的生长,而且可以引入缺陷俘获导带电子,促进ZnO和Eu3+之间的能量传递,使Eu3+的红光发射强度获得提升.

失谐对微腔中石墨烯Faraday旋转的影响

陈忆;王同标;刘念华;刘江涛

2015, 44(7): 1799-1805.

摘要 ( 11 )

PDF (1679KB) ( 9 )

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利用转移矩阵方法研究了光子晶体微腔中石墨烯朗道能级间跃迁所导致的Faraday旋转.研究发现,微腔使得石墨烯的Faraday旋转增大8倍以上.特别地,微腔中石墨烯的Faraday旋转对失谐,也就是微腔的腔频和石墨烯中朗道能级间光子跃迁频率之差极为敏感.当存在一定的失谐时,微腔中石墨烯的吸收减小,微腔Q值增加,从而使得Faraday旋转角和透射率增大,且Faraday旋转谱线由对称结构变为不对称结构.

Pb添加对MOD-YBCO超导膜结构和临界电流密度的影响

黄荣厦;冯峰

2015, 44(7): 1806-1811.

摘要 ( 9 )

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使用Pb添加方法改善钇钡铜氧(YBCO)超导膜的金属有机物沉积(MOD)制备中的形核和生长过程.通过引入一定量的三水合乙酸铅,配制出均一稳定的含Pb前驱溶液,经过涂覆和热处理制备YBCO超导膜,然后测量YBCO超导膜的微观结构和临界电流密度(Jc),从而研究了不同Pb添加量和不同水分压的影响.研究结果表明,当热处理期间的水分压较低(露点为25℃)时,Pb添加会使YBCO膜形成气孔,出现局域不致密的现象,从而导致Jc明显下降.当热处理期间的水分压较高(露点为45℃)时,使用Pb添加方法制备的YBCO膜致密程度提高,而且非c轴取向YBCO晶粒得到抑制,当Pb添加量为1.lwt;时YBCO超导膜的Jc最优,可达到3.7 MA/cm2(自场,77 K,370 nm厚).

阳极氧化工艺制备TiO2纳米管阵列及其碳包覆改性

孔峻涵;王永钱;李印昌;贾汉祥;于梅花

2015, 44(7): 1812-1819.

摘要 ( 8 )

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首先采用阳极氧化工艺制备了TiO2纳米管阵列,然后利用水热工艺对其进行C包覆改性,探讨了热处理温度、F-浓度、阳极氧化电压、阳极氧化时间等参数对TiO2纳米管阵列形貌及性能的影响,并初步研究了其生长机理.通过实验得到TiO2纳米管阵列的最佳制备条件:F-浓度0.5wt;;阳极氧化电压30 V;阳极氧化时间1h;热处理温度450℃.C包覆改性后的TiO2纳米管阵列对可见光的吸收明显增强,尿素浓度为20wt;时制得的TiO2纳米管阵列对亚甲基蓝的光降解率高达92.7;,相较于未进行C包覆改性的TiO2纳米管阵列提高了7.9;,说明C包覆改性可以显著提高TiO2纳米管阵列的光催化性能.

葡萄糖的加入量对C/Bi2WO6微晶的结构及可见光催化性能的影响

刘丁菡;黄剑锋;曹丽云;李颖慧;杨柳青

2015, 44(7): 1820-1825.

摘要 ( 18 )

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以葡萄糖(C6H12O6),分析纯硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和钨酸钠(Na2 WO4·2H2O)为原料,在简单的微波水热-煅烧条件下成功制备了形貌可控的交叉薄片状C/Bi2 WO6微晶.研究了反应体系中前驱物的不同摩尔比对产物的结构形貌以及光催化性能的影响.采用X-射线衍射仪(XRD)、EDS能谱分析、扫描电子显微镜(SEM),Perkin Elmer Larnbda 950型紫外可见漫反射光谱仪和康塔公司NOVA 2200e型表面空隙度分析仪分别对产物的结构、形貌,光学性能以及氮吸附-脱附等温线进行表征.结果表明:当前驱物葡萄糖,硝酸铋和钨酸钠的摩尔比为1∶10∶5时,合成了形貌可控且具有较好可见光催化性能的C/Bi2WO6微晶,其禁带宽度为3.055 eV,在可见光照射240 min后对罗丹明B的降解效率可达到94.8;.

热处理过程对纳米TiO2结构和性能的影响

朱灵峰;郝丹迪;吴洁琰;高如琴

2015, 44(7): 1826-1831.

摘要 ( 8 )

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以钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2,结合TG-DTA,XRD,TEM等分析了不同热处理温度对纳米TiO2的晶型结构、晶粒粒径及微观形貌的影响.以甲基橙溶液为目标降解物,探讨了热处理温度对纳米TiO2光催化活性影响.利用Eastman的粒子生长理论对晶粒生长的动力学过程进行初步分析.研究表明:随着热处理温度升高,TiO2粒径逐渐从11.2 nm增大到78.6 nm;热处理温度为450～ 550℃时,纳米TiO2晶粒以锐钛矿为主,温度升至650℃时,出现了锐钛矿和金红石的混合相(质量比A∶R =9∶1),此时晶粒对甲基橙的降解率达到97.75;.而煅烧温度高于850℃后,TiO2几乎完全为金红石相,光催化活性显著下降.50;锐钛矿型TiO2转变金红石型TiO2的温度约为730℃,锐钛矿和金红石相晶粒表观活化能分别18.15 kJ/mol和42.56 kJ/mol;晶粒生长最快温度分别为546℃和1280℃.

金属及非金属元素掺杂(TiO2)12量子环的电子性质的密度泛函理论研究

白晓慧;郑文文;邵长金;杨振清

2015, 44(7): 1832-1837.

摘要 ( 14 )

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采用基于密度泛函理论(DFT)中广义梯度近似(GGA)的PBE交换关联能函数,研究了新型(TiO2) 12量子团簇环结构.在此结构的基础上,分别采用过渡金属元素Cr、Mo、V、Nb与氧族元素S、Se、Te对其进行掺杂,计算并分析了掺杂前后量子环的几何结构、平均结合能、能级结构及电子云密度分布等属性.计算结果表明:除了Te的掺杂结果有轻微变形外,其它的掺杂结果结构都保持得较好,其中采用V和Nb掺杂的结构最为稳定,平均结合能最高.且所有掺杂结果能隙均有所减小,其中Te的掺杂结果能隙最小,仅为1.12 eV.除此之外,Cr和Mo的掺杂结果能隙也很小,均约为1.2 eV,且结构较为稳定.

PVP对碳热还原氮化法制备TiN薄膜的影响

魏颖娜;卜景龙;魏恒勇;崔燚;于云;董占亮

2015, 44(7): 1838-1842.

摘要 ( 3 )

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采用四氯化钛的无水乙醇溶液为钛源,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为成膜助剂及还原助剂,利用碳热还原氮化技术,在N2气氛下经1300℃进行还原氮化5h制备出TiN薄膜.采用XRD和SEM研究了PVP分子量及其用量对TiN薄膜微观结构的影响.结果发现,随着PVP分子量增大,薄膜中TiN晶体沿(111)面择优生长趋势减小,PVP分子量为1300000时薄膜中TiN晶粒尺寸较大,晶界减少.当PVP用量由钛/碳摩尔比为1∶10增加到1∶12时,TiN薄膜裂纹减少,而增至1∶14时,TiN薄膜中气孔增多.TiN薄膜的生长过程为:TiN颗粒状晶核逐渐生长成棒状,然后继续生长形成片状三角形或六边形,最后呈现出三角锥或六棱台形.

磁性功能化碳纳米管的制备及序列化碳纳米管材料的力学性能研究

周彪;程西云;彭美华;张建锋;严茂伟

2015, 44(7): 1843-1848.

摘要 ( 5 )

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对碳纳米管(MWNTs)进行化学镀镍处理制备镀镍碳纳米管(Ni/MWNTs),在500±0.5℃条件下对Ni/MWNTs进行热处理;采用磁诱导/冰模板定型复合方式将热处理Ni/MWNTs添加到壳聚糖溶液中,冷冻干燥形成MWNTs有序排列的镀镍碳纳米管-壳聚糖(Ni/MWNTs-CHI)多孔结构;将多孔结构浸入环氧树脂-固化剂-丙酮系统混合液,真空干燥处理10 h制得序列化镀镍碳纳米管-环氧树脂(Ni/MWNTs-EP)复合材料.利用分析型扫描电镜、振动样品磁强计对Ni/MWNTs进行表征.利用SEM观察了序列化Ni/MWNTs-CHI多孔显微结构.采用微机控制电子万能试验机测试了复合材料力学性能.结果表明:热处理工艺能够均匀化所镀镍层,使热处理后Ni/MWNTs饱和磁化强度(Ms)提高17±1倍;SEM发现多孔结构内局部MWNTs呈有序化排列;当MWNTs含量为2wt;时,序列化Ni/MWNTs-EP材料较MWNTs-EP材料断裂拉伸力提高了49.94;.

大尺寸HVPE反应器托盘温度的数值模拟研究

赵江;左然;刘鹏;童玉珍;张国义

2015, 44(7): 1849-1854.

摘要 ( 4 )

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对大尺寸氢化物气相外延(HVPE)反应器的流场和温场进行二维数值模拟研究,旨在提高托盘表面温度和温度分布均匀性.基准模拟显示,靠近喷头的加热器对托盘温度的影响大于底部加热器,随着加热器功率增大,温度分布均匀性变差.在基准模拟的基础上,提出在反应器底部设置隔热钼屏的托盘升温方法.优化后的模拟显示,托盘温度升高约48 K,而温度均匀性变化不大.在使用4层钼屏的基础上,通过在石墨托盘内部开圆柱槽,显著提高了托盘温度分布均匀性,并使温度进一步提升约5K.

Co2+掺杂Zn2SiO4结晶釉生长机理的研究

徐新民;江向平;傅小龙;杨帆;邵虹;熊珊

2015, 44(7): 1855-1860.

摘要 ( 7 )

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以高岭土、石英、钠长石、石灰石、氧化锌等矿物为原料,ZnO为晶核剂,并掺杂Co2+控温烧结Zn2 SiO4结晶釉.利用X射线衍射仪(XRD)分析样品物相,白度色差计测量釉料色度(L*、a*、b*),EDS能谱仪分析样品组成含量.采用Johnson-Mehl-Avrami (JMA)方程对釉的结晶动力学进行分析,探讨釉中晶体的生长机理.结果表明:高温时Co2+置换了Zn2SiO4结晶釉中的Zn2+.随着保温时间的延长,掺杂了Co2+的Zn2SiO4晶体颗粒不断长大,在1140℃下保温170 min晶花达到最大,其晶花面积均值为410.91 mm2.模拟动力学分析,釉中晶体的Avrami指数n1100℃ =0.82,n1140℃=1.23,n1180℃=1.12,表明晶体的形成由扩散机制向成核机制转变.拟合Arrhenius方程,晶体的活化能Ea=148.2 kJ/mol.

银纳米线基透明电极的预处理优化及其在柔性电致变色器件中的应用

何锐辉;刘阿雷;陈祥远;何鑫;张梅;陈锋

2015, 44(7): 1861-1866.

摘要 ( 17 )

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利用简单的离心抽滤处理,预先分离除去水热产物中具有较低长径比的纳米线及小尺寸颗粒,提高较高长径比银纳米线的产率.基于此高长径比银纳米线,在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基底表面构建银纳米线/聚乙烯醇复合透明电极,并创新性地将此复合电极取代ITO电极,应用于WO3基柔性电致变色器件中,实现了器件图案化的循环变色,同时对器件的性能进行表征与分析.结果表明,电致变色器件的着色时间为16 s,褪色时间为9 s,且具有良好的氧化还原可逆性.此研究对金属纳米线基透明电极在诸多光电器件中的应用具有重要的参考价值.

均匀沉淀水热法微/纳米Sm2O3的合成与表征

朱文庆;甘蕊琳;赵蓉;瞿芳;李莉

2015, 44(7): 1867-1871.

摘要 ( 5 )

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以尿素为沉淀剂,采用均匀沉淀水热法,合成了微/纳米Sm2 O3及其前驱体.利用XRD、TG-DTA和扫描电子显微镜(SEM)等表征手段对产物进行测试与分析,确定前驱体的焙烧温度为800℃.考察了反应温度和硝酸钐浓度对微/纳米Sm2O3形貌、尺寸的影响,探讨了Sm2O3及其前驱体的形成过程,提出了不同形貌微/纳米Sm2O3可能的形成机理.结果表明,当反应温度分别为100℃、140℃和170℃时,微/纳米Sm2O3的形貌依次由球状变为树枝状再变为双扇状;当硝酸钐的浓度分别为0.4 mol/L、0.6 mol/L和0.8 mol/L时,球状微/纳米Sm2O3的尺寸依次为1.49 ～3.18 μm、1.32～2.59 μm和0.69～1.41 μm,且随硝酸钐的浓度的增大而减小.

不同形态Cu2O枝晶的可控制备及形成机理

阮青锋;邱志惠;白芳芳;朱世超;黄丽萍

2015, 44(7): 1872-1878.

摘要 ( 4 )

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以酒石酸、铜盐以及碱为主要原料,在水热条件下通过控制相关的实验参数,制备了一系列不同形态的Cu2O晶体和枝晶.采用XRD、SEM等手段对不同形态的Cu2O晶体进行了表征,初步探讨了不同形态的Cu2O晶体和枝晶的成因.结果表明,晶体生长条件的改变主要是通过影响晶体的生长过程而影响晶体颗粒的大小及具体形貌.在低温(110 ℃)、高过饱和的碱性溶液中,所得Cu2O为形态稍有差异的粒状晶体;在高温(150℃)、较弱的碱性溶液中,只需较短的时间就可以获得三维十字枝状Cu2O晶体.

金属铝粉直接氮化工艺中镁粉催化作用研究

李阳;陈奎

2015, 44(7): 1879-1884.

摘要 ( 7 )

PDF (1673KB) ( 11 )

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首先分析了Mg在直接氮化制备AlN中的催化作用,然后采用实验的方法进行验证.实验中对Mg的含量比例进行优化,并通过XRD、SEM、EDS、TG和DTG进行测试、分析和表征.结果表明,当铝粉与镁粉的质量比例不同时,镁粉起到不同程度的催化作用,产物表现为不同的外观形貌及不尽相同的物相组成.当铝粉与镁粉的质量比例为9/1,可得到直径均匀、长度可观的AlN纳米线结构.此外,结合V-S机制对纳米线的生长机理进行了解释.

N掺杂浓度对TiO2光催化活性影响的实验与理论研究

唐伯明;刘晓凤;曹雪娟;何丽红

2015, 44(7): 1885-1889.

摘要 ( 10 )

PDF (1228KB) ( 9 )

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以尿素为氮源,采用机械化学法制备了不同氮含量的改性TiO2粉体,用X射线衍射(XRD)对样品进行了表征,以光催化降解亚甲基蓝效果评价催化剂活性.以第一性原理对不同N掺量下TiO2晶体能带结构进行了研究.结果表明,掺杂样品均为锐钛矿相TiO2,晶粒结晶良好,大小相近,2wt;N掺量下TiO2对亚甲基蓝降解率最大.理论分析显示,N取代晶格氧在价带顶引入了杂质能级,光吸收范围红移.随掺量的增加带隙递减,价带宽度先增后减,光催化活性存在极大值.理论计算与试验结果趋势相同.

硅铝胶固载掺氮TiO2介孔光催化材料的原位共生合成及表征

张超武;张利娜;刘昌涛;宋大龙;王芬

2015, 44(7): 1890-1896.

摘要 ( 7 )

PDF (2172KB) ( 10 )

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以硅酸钠和硫酸铝为生成硅铝胶载体的硅源和铝源,以硫酸钛为生成锐钛矿型TiO2的钛源,尿素为掺杂氮源,先通过溶胶-凝胶和水热法原位共生合成产物前躯体,再在氮气气氛下结晶化烧结制得硅铝胶固载掺氮TiO2介孔材料(N/TiO2-SiO2·Al2 O3).借助广角XRD、小角度XRD、透射电子显微镜TEM和X射线光电子能谱XPS等测试手段对所得材料进行了微观结构表征和介孔结构观察,并研究了负载量和烧结温度等条件对介孔结构状态的影响.所得结果表明,所得材料的微观结构为规整性高、尺寸约3～6 nm的网格状介孔结构聚集成尺寸约100～ 200nm团簇,而尺寸为数十纳米的锐钛矿TiO2晶粒分布在网格状介孔结构中.从增强锐钛矿的光催化效应和有利于形成介孔结构两方面优化,TiO2的负载量以摩尔比n(Si)∶ n(Ti)=1∶(0.1 ～0.5)为适当范围.虽然锐钛矿晶型可在很宽温度范围存在于硅铝骨架结构中,但从有利于介孔结构的形成考虑650℃左右的结晶化烧结温度为最佳.

In/Mg掺杂ZnO纳米锥电子结构及场发射性能

何银花;王发展

2015, 44(7): 1897-1904.

摘要 ( 2 )

PDF (3093KB) ( 11 )

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以第一性原理计算方法为基础,研究了不同构型的ZnO-NC(氧化锌纳米锥),得到了五种稳定的几何结构,电子结构分析表明Zn-Zn(4P)的场发射性能最优.在此基础上,进一步研究了In/Mg掺杂Zn-Zn(4P)体系的场发射性能,结果表明:掺杂使结构稳定性增强,相比掺Mg和未掺体系,掺In提高了LDOS(局域态密度)峰值且峰位更靠近EF(费米能级),尖端电子密度增大;根据Mulliken电荷、HOMO(最高占据分子轨道)-LUMO(最低未占据分子轨道)能隙及有效功函数的计算,可知In-In(4P)具有更优异的场发射性能.

CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃复合晶核剂的优化及其对结构与性能的影响

张雪峰;魏海燕;欧阳顺利;贾晓林;赵鸣;夏经天

2015, 44(7): 1905-1911.

摘要 ( 5 )

PDF (1716KB) ( 9 )

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以化学纯试剂CaO、MgO、Al2 O3和SiO2为主要原料,采用熔融法制备添加复合晶核剂Cr2 O3、Fe2 O3和CaF2的CaO-MgO-Al2 O3-SiO2 (CMAS)系微晶玻璃.采用正交试验的方法,确定复合晶核剂的相对最优配方.利用DTA、XRD、SEM和综合力学性能仪等手段,研究了复合晶核剂对该系微晶玻璃显微结构及性能的影响.结果表明,复合晶核剂的相对最优配方是Cr2 O3、Fe2 O3和CaF2的含量分别为0.5;、10;和8;,且复合晶核剂总含量的增加可以细化晶粒,随着晶粒细化,CMAS系微晶玻璃的维氏硬度增加.

N掺杂石墨烯/WO3纳米线复合光催化剂的光催化活性研究

周民杰;张娜;侯朝辉

2015, 44(7): 1912-1916.

摘要 ( 5 )

PDF (1183KB) ( 10 )

相关文章 | 计量指标

采用两步水热法制备了N掺杂石墨烯/WO3纳米线复合光催化剂,用XRD、TEM、FT-IR和XPS等技术对样品进行了表征,考察了该催化剂在模拟太阳光下光催化降解甲基橙溶液活性.结果表明,经过两次水热反应,WO3纳米线负载在N掺杂石墨烯表面.引入N掺杂石墨烯有助于减少光生电子空穴对的复合,光催化活性显著提高.模拟太阳光照60 min,该复合光催化剂对甲基橙的脱色率达到99.4;.

新型BiO1.8·0.04H2O纳米颗粒的快速合成及其光催化活性去除NOx污染物的性能研究

王崇均;边际;马宪法;董帆;张炜

2015, 44(7): 1917-1921.

摘要 ( 11 )

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相关文章 | 计量指标

以硝酸铋为前驱体,通过一步沉淀法在室温下反应1h合成了BiO1.8·0.04H2O纳米光催化剂.通过XRD,SEM,TEN,XPS和紫外可见漫反射等研究了催化剂的物理化学性质.合成的BiO1.8·0.04H2O纳米颗粒具有孔径为14.8 nm的介孔结构,禁带宽度为3.05 eV.BiO1.8·0.04H2O纳米颗粒被用来去除气相污染物NOx,并表现出良好的光催化活性,超过了Bi2O3和TiO2(P25)的光催化活性.通过活性的循环测试可知,该光催化剂具有良好的稳定性.本研究能为低温合成铋基光催化剂提供一种新颖而简单的方法.

升温重结晶过程中硫酸钙晶须的形貌控制及其生长机理

丁润梅;杨柳春;黄妍;张俊丰

2015, 44(7): 1922-1928.

摘要 ( 11 )

PDF (2177KB) ( 16 )

相关文章 | 计量指标

利用升温重结晶过程制备硫酸钙晶须,考察了溶液pH值、升温区间、振荡速率等操作条件对晶须生成及形貌的影响,并初步探索了十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)、聚乙二醇(PEG6000)和乙二胺(EDA)四种表面活性剂对晶须形貌的影响.结果表明:在升温重结晶反应体系中,各操作条件均可对晶须产物的形貌和尺寸产生影响,但pH和升温区间的影响最大;SDS会显著抑制晶核形成,质量浓度为7 g/L时生成的产物形貌为均一棒状,结晶度较高.硫酸钙晶须主要以层状形貌结构生长,少部分晶须呈现类似多晶和外延生长的形貌.

二维声子晶体线缺陷聚声效应研究

徐驰;郭辉;陈敏;王岩松;刘宁宁

2015, 44(7): 1929-1935.

摘要 ( 7 )

PDF (2149KB) ( 9 )

相关文章 | 计量指标

基于数值方法研究了含线缺陷的二维声子晶体的聚声效应.利用结合超元胞技术的平面波展开法及有限元方法,分别对线缺陷二维声子晶体的能带结构及其内部声场分布规律进行了计算分析;以线缺陷轴线上声压梯度放大倍数表征聚声效果,分析了声子晶体结构参数对该放大倍数的影响规律.结果表明,填充率大、结构规模适当的二维线缺陷声子晶体具有更好的聚声效果;线缺陷的理想位置应在声子晶体的几何轴线上.此结果可为高效声能量回收器件的设计提供理论支持.

氧化钨掺杂NBT-6BT陶瓷的结构表征与介电弛豫特性研究

王强

2015, 44(7): 1936-1940.

摘要 ( 6 )

PDF (2108KB) ( 11 )

相关文章 | 计量指标

采用传统固相反应法制备了WO3掺杂(Na0.5Bi0.)0.94 Ba0.06 TiO3 (NBT-6BT)陶瓷.研究了WO3掺杂对陶瓷样品微观结构和介电弛豫特性的影响.微观结构分析表明:随WO3掺杂,三方-四方共存相逐渐转变为三方相;WO3掺杂对陶瓷的致密度和晶粒尺寸影响不大.随WO3掺杂,陶瓷的介电常数逐渐降低,介电峰变得更加平坦,陶瓷介电常数的温度稳定性提高.居里-外斯和修正的居里-外斯定律较好地描述了陶瓷的弥散相变特征,随WO3掺杂量的增加,弥散指数下降.探讨了该体系陶瓷介电弛豫特性的机理.

感应加热制备太阳能级铸造准单晶硅熔体流动行为研究

高忙忙;薛子文;李进;董法运;梁森;李海波;王丽

2015, 44(7): 1941-1945.

摘要 ( 17 )

PDF (2067KB) ( 16 )

相关文章 | 计量指标

用专业晶体生长软件(CG-Sim)对制备太阳能级准单晶硅用真空感应铸锭炉的热场结构以及在熔炼过程中硅熔体的流动行为进行了研究.结果表明,熔体中电磁力是熔体流动的驱动力之一,并且感应线圈与熔体高度的比值(k)对熔体内电磁力的大小和分布具有很大的影响,当k值为1.2时,熔体内形成一个上下贯通的涡流,有利于杂质的挥发.同时,当感应线圈频率在3000～5000 Hz范围时,熔体对流强度较低,可以增加坩埚-熔体边界层的厚度,降低熔体中的氧含量.

Ag/TiO2纳米复合材料的抑菌活性研究

郭少波;马剑琪;陈文强;兰阿峰;马文妮

2015, 44(7): 1946-1950.

摘要 ( 8 )

PDF (1178KB) ( 11 )

相关文章 | 计量指标

用钛酸异丙酯水解的方法合成单分散性的锐钛矿型TiO2亚微球,直径约为400 nm.以TiO2球为模版,用光化学还原法在其表面沉积银,合成纳米复合材料Ag/TiO2,银粒子平均直径为11 nm.用金黄色葡萄球菌和大肠杆菌作为测试菌研究Ag/TiO2抑菌性能.结果表明,当Ag/TiO2的浓度为0.6 mg/mL时,对金黄色葡萄球菌的抑菌率为96;,对大肠杆菌为98;.由于Ag/TiO2具有高效的抑菌性能,该复合材料可以应用于生物材料,污水处理等领域.

硫酸钙晶须改性制备汞吸附剂的实验研究

陈敏;杨柳春;朱丽峰;张俊丰;黄妍

2015, 44(7): 1951-1956.

摘要 ( 10 )

PDF (1734KB) ( 10 )

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为拓展硫酸钙晶须在环境领域的应用,尝试采用壳聚糖-己二酸复合改性剂对其进行表面改性制备汞吸附剂,探讨了溶液pH值、温度、搅拌速度、改性剂的用量等操作参数对硫酸钙晶须吸附汞(H92+)效率的影响,并结合扫描电镜、傅里叶红外、热重分析及X-射线衍射等手段对改性产物进行分析和表征.实验结果表明,壳聚糖-己二酸对硫酸钙晶须具有良好的功能化改性效果,能将晶须吸附Hg2+的效率从20;左右提高到90;以上.

氟羟基磷灰石在明胶凝胶中的制备与表征

岳雪涛;孙康宁;冯立明;田清波;张丰庆

2015, 44(7): 1957-1960.

摘要 ( 9 )

PDF (1124KB) ( 10 )

相关文章 | 计量指标

以明胶形成的凝胶为媒介物,通过为含有PO43-、F-的明胶凝胶提供钙源,调节氟羟基磷灰石生成的环境pH值,生成条带状氟羟基磷灰石晶体,并利用XRD、EDX、SEM及FT-IR对生成的粉体进行分析测试.研究表明,在pH值为7.0～5.0环境下生成的氟羟基磷灰石具有相同的微观形貌,均为条带状晶体.能谱分析结果表明生成的为Ca/P比小于其化学计量比的缺钙羟基磷灰石,其XRD图谱与FAP一致性较好,在pH值较低时有杂质导致的弱峰产生.

纳米羟基磷灰石/胶原/魔芋葡甘聚糖多孔骨支架研究

黄明华;陈寰贝;陈庆华;陶世刚;谌强国;颜廷亭

2015, 44(7): 1961-1967.

摘要 ( 20 )

PDF (2181KB) ( 14 )

相关文章 | 计量指标

采用共滴定法、溶胶-凝胶法、冷冻干燥法并以氨水为交联剂制备了纳米HAP/COL/KGM多孔复合骨支架,利用IR、XRD、SEM、TEM及EDS对所制备的粉体和骨支架进行分析表征,根据有关标准对骨支架进行了平均孔径、抗压强度、体外降解、干细胞相容性实验、动物皮下植入实验.结果表明,共滴定法所制备的粉体为10～ 100 nmHAP/COL复合纳米粉,最终获得的骨支架为三维多级连通孔网络结构;随着氨水量即交联度增加骨支架平均孔径和抗压强度增大并分别达到350 μm和3 MPa,随着氨水量增加支架降解率减小;骨支架有利于兔BMSCs黏附增殖生长,干细胞相容性良好;体内大量细胞能黏附在骨支架表面并迁移到支架内部中心且生长良好,支架有较好组织相容性和体内降解性.

CaF2对自然冷却黄磷炉渣微晶玻璃析晶行为影响

黄小凤;李国标;刘红盼;马丽萍;付建秋;蒋明

2015, 44(7): 1968-1974.

摘要 ( 11 )

PDF (1729KB) ( 9 )

相关文章 | 计量指标

借助DTA、SEM、XRD等分析测试手段,研究氟化钙晶核剂含量对自然冷却态黄磷炉渣微晶玻璃析晶及其性能的影响规律.利用修正后的JMA方程计算微晶玻璃的析晶活化能E及晶体生长指数n动力学参数.结果表明:CaF2晶核剂的引入可以促进微晶玻璃的析晶,改变析晶峰温度和活化能.随着CaF2进一步添加并不能改变主晶相(硅灰石)类型,而是生成新的CaF2晶相,同时改晶粒尺寸.当添加2.5wt; CaF2时,微晶玻璃的析晶动力学参数最优,产品性能优异,可以作为优良的建筑装饰材料.

蓝宝石基GaN薄膜热疲劳分析

王小增;杨久红

2015, 44(7): 1975-1982.

摘要 ( 9 )

PDF (2699KB) ( 10 )

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首先建立了数值模型分析工作中LED芯片的界面剪应力,根据线性累积损伤理论、GaN薄膜和Al2O3衬底的S-N曲线及随季节变化的载荷谱,确定了GaN薄膜的疲劳损伤系数.分析了温度载荷、芯片尺寸、衬底和薄膜厚度对薄膜热疲劳的影响.GaN薄膜和Al2 O3衬底的S-N曲线为单对数线性关系.LED芯片应力谱分析表明夏季交变应力载荷最大,春秋次之,冬季最小.GaN薄膜剪应力数值和理论解相差6.3;,建立的数值模型可用于LED芯片疲劳寿命分析.LED芯片寿命主要由GaN薄膜决定.GaN薄膜的最大剪应力和疲劳损伤系数随薄膜厚度和温度载荷增加,与芯片尺寸和衬底厚度无关,衬底的疲劳损伤系数不随上述因素变化.数值模型预测LED芯片疲劳寿命接近标称的LED灯具寿命.

四方Mo2B基本物性的第一性原理研究

蒋华龙;濮春英;杨兴强;宋海珍;张飞武;周大伟

2015, 44(7): 1983-1989.

摘要 ( 5 )

PDF (2220KB) ( 9 )

相关文章 | 计量指标

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对新近发现的四方Mo2B在0～40 GPa压力范围内的物性进行了研究,研究内容包括弹性、各向异性、脆性延展性、硬度、理论强度、热容、热膨胀系数等基本物理性质.研究发现在0～40 GPa压力范围内,四方Mo2B晶体均满足力学稳定性条件,并且表现出较强的各向同性.同时发现该晶体具有较高的抗压缩能力,但抗剪切能力较差,抗压和抗剪切能力会随压力增加而增长.此外还发现四方Mo2B为韧性材料,且压力越大韧性越强.计算显示它的维氏硬度为14.3 GPa,限制其作为超硬材料的应用.通过应力-应变的计算发现其不同方向的理想拉伸及剪切强度都比较低.此外,还利用准谐德拜模型研究了四方Mo2B的热膨胀系数以及定容热容等热力学性质.

Pt掺杂CdS光学性质的第一性原理研究

包秀丽;杨凤;陈露;汪粒粒

2015, 44(7): 1990-1996.

摘要 ( 6 )

PDF (2595KB) ( 11 )

相关文章 | 计量指标

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法分析了CdS和Pt掺杂CdS的几何、电子结构和光学性质,计算结果表明Pt掺杂的CdS结构引入了由Pt贡献的导电载流子,增强了CdS的电导率,另外,费米能级下移进入价带.研究表明,Pt掺杂的CdS结构在费米能级附近出现了杂质能级,这是由Pt的5d态电子所形成;在光学性质上,Pt掺杂的CdS在可见光区的吸收系数比理想CdS高,能量损失峰出现红移现象,可见,Pt掺杂的CdS晶体具有更高的光催化活性.

硅多晶质量检测分析中的磷检电阻率曲线研究

董俊;史冰川;何永国;栾石林

2015, 44(7): 1997-2004.

摘要 ( 1 )

PDF (3093KB) ( 8 )

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本文对几种典型的实测电阻率曲线进行分析,利用普凡公式和补偿后净载流子导电模型对曲线的异常进行了合理解释并用低温红外检测结果进行了对比验证.采用硼磷杂质浓度补偿净值方法计算出的数据接近实测情况,电阻率特性曲线符合普凡公式描述的规律,可作为理论特性曲线使用.

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr与WC-Co涂层高温结合性能研究

门向东;陶凤和;甘霖;赵金辉

2015, 44(7): 2005-2010.

摘要 ( 1 )

PDF (2112KB) ( 11 )

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采用超音速火焰喷涂在PCrNi3MoVA钢基体上分别制备了Cr3C2-NiCr与WC-Co涂层,并对涂层进行了800℃高温后续处理.用扫描电镜(SEM)观察分析两种涂层表面及涂层截面组织,分析涂层界面结合状态.用SANS CMT5305型拉伸试验机分别测试两种涂层在常温和高温处理后的结合强度.结果表明,常温下Cr3C2-NiCr与wC-Co涂层与基体的结合能力相似,高温下Cr3C2-NiCr涂层与基体的结合能力基本保持不变,而WC-Co涂层发生剥落.

一种新型双核锰(Ⅱ)配合物的合成、表征及磁性能研究

庞海霞;龚兴厚;张正强;刘伟

2015, 44(7): 2011-2016.

摘要 ( 5 )

PDF (1204KB) ( 14 )

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以Mn(CH3COO)2·4H2O和邻羟基苯甲醛缩4-氨基安替比林为原料,采用溶剂热法成功合成出一个新型双核锰(Ⅱ)配合物([Mn(L-)(CH3 COO)2]HL=邻羟基苯甲醛缩4-氨基安替比林),并通过X射线单晶衍射、红外光谱、元素分析、热重分析、X-粉末衍射、磁性分析和紫外分析等手段对该配合物进行表征及性质研究.结果表明双核锰配合物属于三斜晶系,空间群为P1,晶胞参数:a=0.81298(7) nm,b =0.95766(9) nm,c=1.32046(12) nm,α=100.9290(10)°,β=90.3510 (10)°,γ=108.7220 (10)°,V=0.95351(15) nm3,Z=1,Dc=1.464 Mg/m3,F (000)=434,μ=0.724 mm-1,R1=0.0346,wR2=0.1106 [I＞2σ-(I)].

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