不同水热条件下的纳米γ-AlOOH聚集生长方式分析

本文通过对水热产物AlOOH的形貌及晶粒度测试,了解了由提高水热温度和延长水热时间导致的颗粒形态的变异以及多种形貌共生的现象。运用临界成核理论及颗粒成长理论给予了合理的解释。此外还结合晶体成长阶段性理论,阐述了第Ⅰ类聚集和第Ⅱ类聚集生长的机理。揭示了水热过程中产物形貌发生变异和多种形貌混杂的深层原因,得出了水热过程中普...     

水热温度对纳米AlOOH成核机理及界面模型的影响

用微观结晶理论解释提高水热温度时出现的纳米AlOOH形貌"逆转"现象,指出升高温度对纳米AlOOH晶体生长速率所具有的"双重"作用;分析温度的改变所引起的体系能量起伏,探讨温度变化直接引起生长基元变化,从而改变成核的机制,最终导致晶体形貌的改变的实质。结果表明:温度的提高激发新的晶核形成,诱导新的生长基元出现,改变原来的界面生长模型,从而彻底改变了晶体生长机制。     

水热法制备Ce(Zr)O2纳米复合粉体

采用水热合成法制得了Ce／Zr的比例为1的Ce(Zr)O2复合氧化物粉体。系统研究了矿化剂浓度、水热处理条件(温度、时间)对产物粒度、比表面和物相的影响。研究显示：在酸性介质中,产物团聚程度轻,颗粒较均匀;在碱性介质中,颗粒极细,但团聚程度重;提高水热处理温度和延长处理时间都使产物粒度增大．比表面积降低。XRD及TEM显示样品灼烧处理前后均为立方相或接近立方相。     

前驱体对纳米AlOOH水热制备过程中团聚的影响

为了提高水热产物的分散性,消除水热合成过程中纳米AlOOH颗粒的软团聚和硬团聚,采用振动搅拌的方式制备了前躯体,在水热合成之前进行了离心处理,制备了分散性良好的纳米AlOOH晶粒。用高分辨透射电镜观察了样品形貌,用衍射仪分析了纳米AlOOH晶体点阵结构,用亚微米粒度及电位分析仪检测产物颗粒的表观团聚平均粒径及其分布,以此评价颗粒的团聚行为。通过分析研究探讨了前躯体制备方式对水热产物形貌的影响机理,揭示了化学位差和纳米粒子具有的较高的表面能是导致软团聚的根本原因,指出了杂质离子在结晶过程中的极性配位是导致硬团聚的实质所在。     

钛基水处理纳米晶／纳米带的可控制备、形态表征及光催化性能

以层状钛酸盐为原料，采用基于软化学条件的一步水热晶化法制备了系列钛基纳米产物。考察了水热温度、水热时间及酸度对产物的影响，并通过XRD、TEM和ICP等手段对产物的形态形貌、晶相组成进行了表征，评价了不同条件下产物的光催化活性。研究表明，水热温度和pH值对晶型晶貌有显著的影响，其中在2．5M硝酸体系下经120℃水热2d所获得的产物具有最佳的光催化活性。     

矿渣/偏高岭土复合前驱体原位转化沸石的影响因素研究

沸石具有良好的吸附、过滤、催化等性能，被广泛应用于建筑、农业、化工等领域。以碱激发胶凝材料为前驱体制备沸石是近年来开发的新技术，但纯偏高岭土基前驱体转化所得沸石往往存在机械强度偏低和界面分层的问题。鉴于此，本工作在前驱体中引入矿渣，发挥其高活性等效应，改善前驱体水热转化为NaA和NaP型沸石后试样的物理性能，研究了水热温度、水热时间及矿渣掺量等因素对沸石晶体种类、沸石转化率、抗压强度的影响。结果表明：在掺用矿渣条件下，提高水热温度，沸石晶体种类减少，沸石转化率先升高后降低；适当延长水热时间，沸石种类无明显变化，但沸石转化率升高；反应时间过长会导致沸石溶解，进而使得沸石转化率降低。矿渣可降低前驱体生成沸石所需的水热温度，缩短水热时间，提高样品强度，减弱分层现象。矿渣/偏高岭土前驱体转化沸石的适宜条件为矿渣掺量10%、水热温度110℃、水热时间20 h,此条件下水热后样品抗压强度达到62.2 MPa,沸石转化率达到70%。     

球状纳米二氧化钛/石墨烯复合材料的合成及导电性能

采用改进的水热法制备二氧化钛/石墨烯(TiO2/G)复合导电材料,并研究水热温度以及石墨烯用量对TiO2/G复合材料导电性的影响。利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学阻抗谱等测试手段对复合材料的结构,微观形貌以及导电性能进行表征,并确定最佳的水热温度以及石墨烯的最佳添加量。结果表明:石墨烯添加量为5%(质量分数),水热温度为160℃,TiO2/G复合材料的导电性最佳,其电阻率为13.46Ω·cm。复合材料中TiO2纳米颗粒为球状的锐钛矿相,直径为100~200nm左右,且均匀生长在石墨烯片层表面。其中,TiO2纳米颗粒生长于石墨烯片层上,有效地阻止石墨烯片层的聚集,有利于石墨烯片层间形成导电网络,提高电子迁移效率,赋予二氧化钛复合材料优异的导电性能。     

醇盐水解-水热法制备高结晶度纳米氢氧化铝

以异丙醇铝为主要原料,采用醇盐水解结合水热处理的合成方法,制备出了高纯度、高结晶度、易分散的勃姆石型纳米氢氧化铝材料.实验结果表明,醇铝水解后生成拟薄水铝石,然后在水热条件下转变为勃姆石;升高水解温度和水热温度,延长水热时间有利于提高勃姆石型氢氧化铝的结晶度.     

特殊形貌磷酸锆钠粉体的制备与表征

采用水热法、以八水合氧氯化锆和多聚磷酸钠为原料、水为介质, 一步制备出了单相Na₂Zr(PO₄)₂粉体。利用XRD、SEM、TG-DSC等检测方法, 系统地考察了水热条件和煅烧温度对磷酸锆钠粉体微观结构的影响。结果表明, 原料摩尔配比为n(ZrOCl₂•8H₂O) : n(Na₅P₃O₁₀)=1:2、无需调变pH值的中性条件下, 于140℃水热14 h, 即可制得分散性较好、尺寸较均一、由片组装而成的类线团形貌的Na₂Zr(PO₄)₂粉体; 适当延长水热时间和提高水热温度均有利于粉体的形成, 且温度越高, 形成该粉体所需水热时间越短。高温煅烧会使Na₂Zr(PO₄)₂粉体发生热分解, 其形貌也被破坏。利用生长基元模型解释了水热法生成该磷酸锆钠粉体的机理。     

添加剂对纳米AlOOH晶体生长形态的影响

采用多种添加剂,通过控制添加的剂量,实现了片状、须状、块粒状纳米AlOOH在中性环境下的可控制备,打破了原来的必须在酸性环境下制备纳米AlOOH晶须,以及在碱性环境下制备片状纳米AlOOH的常规,建立了中性环境制备各种形貌的纳米AlOOH的新方法。用扫描电镜、透射电镜以及X射线衍射仪,分析了实验样品的形貌特点和晶体结构特点。运用结晶动力学理论解释了AlOOH晶体生长取向及晶体生长形态聚集方式,揭示了晶体的最终形貌与生长过程中的生长基元的内在联系。     

Effects of particle size and laser-induced heating on the Raman spectra of alpha quartz grains

Raman spectra of alpha-quartz (Qz) grains of various size (250 microm to < 11 microm) and arrangement (individual and aggregated) have been investigated with a combination of confocal Raman and micro-Raman systems. Frequency downshift and line broadening of the 464 cm(-1), v,(Si-O-Si) band are observed in the smallest size group (< 11 microm, both individual grains and aggregates) because of laser-induced heating and are used to estimate the temperature of the sampled region. The intensity ratio of the anti-Stokes to Stokes Raman lines is also used to estimate the vibrational temperature of the samples under different excitation power. The degree of laser-induced heating is more noticeable in the aggregates than in the individual grains with the use of medium-level laser excitation (< or = 150 mW). Heating diminishes with increasing grain size, and it can only be detected in grain aggregates between 11 and 20 microm in diameter using 150 mW excitation. Intensity studies of the v(s)(Si-O-Si) band using individual grains show no noticeable signs of grain size effects. However, grain size effects become an important factor in the study of aggregates in which spectral intensity diminishes with respect to decreasing grain size.     

Microstructural development during the liquid-phase sintering of two-phase alloys,with special reference to the NbC/Co system

An investigation was made of the grain growth and other microstructural changes occurring during the liquid-phase sintering of NbC alloys with ～20 wt % cobalt. The effects of sintering time, sintering temperature, and small alloying additions were studied. It was found that the grain growth of NbC in liquid cobalt, at 1420° C, can be described by the equation: $$\bar d^3 - \bar d_0 ^3 = {\text{K}}t$$ where \(\bar d\) is the mean linear intercept of the grains after time t, and \(\bar d_0\) the initial mean intercept, K being a temperature-dependent constant with an “activation energy” of 95±15 kcal/mole. This equation suggests that grain growth occurs by a solution/ precipitation process controlled by diffusion in the liquid phase. Small alloying additions of WC, TiC or NbB₂ inhibit the growth and/or alter the growth process, as well as affecting such properties as the shape and contiguity of the carbide grains. The relative significance of grain coalescence to grain growth in a liquid phase is discussed. By examining theoretically the effect of anisotropy of interface energy on the cube ? sphere grain-shape change, it has been possible to explain the observed sensitivity of grain shape towards sintering conditions.     

β-Si3N4粉末烧结及其显微结构形成

由β－Ｓｉ_３Ｎ_４粉末通过一定的工艺条件得到致密的氨化硅陶瓷,试样的显微结构为短柱状和等轴状颗粒交织排列而成的均匀结构．材料的烧结过程分为重排、晶形转变、晶粒生长三个阶段,随烧结时间增加,烧结试样的显微结构开始阶段变化很明显,２ｈ后结构比较稳定．温度升高有利于柱状颗粒长径比的提高,添加剂量的增加使显微结构粗化．     

原位Al2O3片晶/Ce-TZP和SrO·6Al2O3棒晶/Ce-TZP复合材料的制备与显微结构

通过在Ce-TZP基体中加入AlOOH及矿化剂TiO₂或反应剂SrCO₃制备了原位Al₂O₃片晶/Ce-TZP复合材料和原位SrO·6Al₂O₃棒晶/Ce-TZP复合材料。在烧结过程中TiO₂促进Al₂O₃晶粒发生显著的各向异性生长原位生成的片晶、Al₂O₃与SrCO₃发生反应,原位生成的高度各向异性的棒晶,它们在基体中分布均匀,具有较大的纵横比。烧结温度对片晶/棒晶的大小和含量有明显影响。通过在基体中原位形成片晶或棒晶,材料的力学性能有明显的改善。     

异型纳米AlOOH在水热条件下的界面模型及生长机制

根据古典和现代结晶理论,结合AlOOH晶体结构特点,构建了晶体生长界面模型,预测了晶体生长速率,揭示了异型纳米AlOOH在水热过程中的生长机制.采用高分辩透射电镜、X射线等检测手段,分析了不同水热条件下的实验样品.结果表明;AlOOH在（010）、（001）面上显露的氧基和羟基多于（100）、（101）面,酸性环境促进...     

3D Stochastic Modeling of Grain Structure for Aluminum Alloy Casting

A 3D stochastic modeling was carried out to simulate the dendritic grains during solidification of aluminum alloys,including time-dependent calculations for temperature field, solute redistribution in liquid, curvature of the dendritic tip, and growth anisotropy. The nucleation process was treated by continuous nucleation. A 3D simplified grain shape model was established to represent the equiaxed dendritic grain. Based on the Cellular Automaton method,a grain growth model was proposed to capture the neighbor cells of the nucleated cell. During growing, each grainc ontinues to capture the nearest neighbor cells to form the final shape. When a neighbor cell was captured by other grains, the grain growth along this direction would be stopped. Three-dimensional calculations were performed to simulate the evolution of dendritic grain. In order to verify the modeling results, the predictions were compared with the observation on samples cast in the sand mold and the metal mold.     

溶胶-凝胶法制备纳米BaTiO3粉体的影响因素

溶胶－凝胶法是制备纳米粉体的一种重要方法．本文以BaTiO₃纳米粉体的制备为例,系统地考察了溶剂、加水量、陈化时间和锻烧温度对粉体的形成过程和显微结构的影响．发现不同的溶剂类型能够改变胶凝时间,加水量的多少会影响醇盐水解缩聚物的结构,陈化时间的长短直接改变晶粒的生长状态,煅烧温度的变化对粉体的相结构和晶粒大小有重要的作用．通过研究反应过程的物理化学变化并优化制备工艺,得到了晶粒小、分散性好、低团聚的BaTiO₃纳米粒体．     

两段成长法改善微波电浆辅助化学气相沉积多晶金刚石之品质

以化学气相沉积法成长多晶金刚石薄膜时,薄膜的品质会受到成长时间、成长压力、反应气体比例、偏压与否及成核的机制等因素影响.研究采用微波电浆辅助化学气相沉积(MPECVD)法,以甲烷(CH4)和氢气(H2)作为反应气体原料,在P型(111)硅基板沉积多晶金刚石薄膜.典型沉积多晶金刚石薄膜的制程可分为四个阶段:抛蚀表面阶段、渗碳阶段、偏压增强成核(BEN)阶段及成长阶段.研究将成长阶段划分为两个阶段,第一阶段压力较低(成长Ⅰ阶段),第二阶段压力较高(成长Ⅱ阶段).结果表明:第一阶段可大大改善金刚石薄膜的品质,所获多晶金刚石薄膜的晶粒具有明确的颗粒边界、较低的碳化物或缺陷,电导率急剧降低,显现出本徵金刚石半绝缘的性质.可以认为金刚石薄膜品质的改善完全为低压成长所致.实验发现在成长Ⅰ阶段或成长Ⅱ阶段施加偏压时,只会降低多晶金刚石薄膜的品质.