MPCVD制备金刚石中的光谱分析

在微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）多晶金刚石的过程中,利用发射光谱法（OES）诊断等离子体中活性基团的分布情况,研究了沉积气压、CH4体积分数以及气体流量对等离子体中基团谱峰强度的影响,讨论了相关基团与金刚石沉积速率和质量之间的关系. 结果表明:在微波功率800 W下,气压从12 kPa增加到16 kPa,等离子体中各基团浓度均显著增加,有利于提高金刚石的沉积速率. 气压16 kPa、功率800 W时,CH4体积分数从2%增加到7%,C2基团峰值强度从12 600 cps 增加到24 800 cps,而氢原子峰值强度从60 000 cps 变为61 000 cps,导致C2基团与氢原子浓度比值从0.21增加到0.40,金刚石的沉积速率虽然提高,但沉积质量下降. 当沉积气压和CH4体积分数分别从16 kPa、4%提高到18 kPa、6%时,C2基团峰值强度从28 000 cps 增加到37 000 cps,同时保持了C2基团与氢原子浓度比值约0.28不变,既保证了金刚石沉积质量又显著提高了金刚石的沉积速率. 等离子体体系中基团浓度基本不受气体流量变化的影响.     

射频感应耦合等离子体模式转变的发射光谱

通过改变气体流率、放电气压和气体组成,研究射频感应耦合放电等离子体(inductively coupled plasma,ICP)在圆柱型放电装置中E模到H模的转化规律.采用发射光谱诊断法,对419.8 nm氩原子谱线和434.8 nm氩离子谱线进行采集和分析,以表征E模到H模的转换功率.当放电气压为60 Pa时,E-H转换功率最小;在Ar中加入He对E-H转换功率几乎没有影响,而加入N2后,E-H转换功率发生了明显的改变;随着氩气流率的增加,E-H转换功率在不断减小.结果表明:射频感应耦合放电等离子体E模到H模的转化是一个突然变化的过程,转换功率会因不同的气体流率、放电气压和气体组成而变化.     

判断取代基相对诱导效应强度的新方法——Ⅰ取代基中与甲基碳原子相连原子不具有不饱和键的情况

以CH4为母体,甲烷1个氢原子被取代基R取代生成的CH3R为模型,计算CH3R中甲基碳原子化学位移与甲烷碳原子化学位移的差值Δδ以及CH3R中甲基碳原子净电荷值与甲烷碳原子净电荷的差值ΔQ,将其作为判断基团相对氢原子诱导效应强度的新方法.研究结果表明,当取代基中与甲基碳原子相连原子不具有不饱和键时,2种计算结果具有紧密的相关性.就本文所列基团而言,由这2种新方法得到的相对诱导效应强弱与已有的化学规律甚为吻合.     

脉冲放电等离子体甲烷氯化制氯代甲烷

采用脉冲电晕放电等离子体活化手段在线-筒式反应器中,进行甲烷氯化合成氯代甲烷反应.考察了原料气V(Cl2):V(CH4)值、电晕放电脉冲电压和电晕放电重复频率参数对甲烷转化率及氯代甲烷选择性的影响.反应物及各产物通过气相色谱法进行在线分析.实验结果表明:常温常压下,在脉冲电晕等离子体作用下,甲烷和氯气反应可以生成氯代甲烷.甲烷的转化率随加入能量强度的增加而提高.提高氯气/甲烷摩尔比,多氯甲烷的产率也提高.当反应气总流速为100 mL/min,V(Cl2)∶V(CH4)=1.2∶1,脉冲放电电压为17.5 kV,放电频率为80 Hz时,甲烷的转化率为10.5％,一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷的选择性分别为67.6％,17.7％,13.3％和1.4％.     

水蒸气对甲烷燃烧影响的数值模拟研究

为了研究水蒸气对于甲烷燃烧微观反应进程的影响,利用Chemkin 17.0研究了水蒸气对甲烷燃烧的绝热火焰温度、预混火焰温度和层流预混火焰燃烧速度的作用规律,研究了水蒸气对甲烷燃烧过程中链式反应进程的影响。结果表明,随着水蒸气摩尔分数的增加,甲烷燃烧火焰温度降低,预混火焰传播速度下降,且火焰中的H、O、OH自由基浓度均下降,但是OH自由基所占的比例增加,导致由OH自由基所传递的反应占主导地位。水蒸气的加入强化了CH3➝CH2（s）➝CH2➝CH➝CH2O过程,同时强化了CH3➝CH3O➝CH2O过程,改变了甲烷燃烧的链式反应。     

可调谐激光吸收光谱光纤甲烷传感器研究

甲烷光谱吸收与气室温度有关,结合甲烷波长1 653.72nm附近2v3带R(3)支的3条吸收线,分析温度波动对甲烷吸收线的谱线特性及气体浓度反演产生的影响.基于可调谐二极管激光吸收光谱设计了一套带温度信号采集装置的甲烷浓度检测系统,利用校准系数将不同温度下检测得到的二次谐波信号转化为参考温度下的标准信号,反演待测气体浓...     

多元混合气体对CH4爆炸影响的反应动力学模拟

为深入研究多元混合气体对CH4爆炸的影响和作用机理,选取C2 H6,C2 H4,CO,H2典型可燃气体,采用CHEMKIN软件构建零维封闭均相反应器模型,研究其对CH4爆炸反应过程的影响,模拟分析以CO为主导的混合气体对CH4最大爆炸压力、最大爆炸温度和爆炸过程中关键自由基(H,O,OH)的影响,同时对H+OH自由基最大体积分数变化规律进行分析,并与理论当量状态下各单一气体对CH4爆炸过程的影响规律作对比.结果表明:混合气体的添加对CH4最大爆炸压力和最大爆炸温度有明显促进作用;爆炸过程中H自由基最大体积分数持续增加,O和OH自由基最大体积分数变化与CH4体积分数有关;多元混合气体对CH4的最大爆炸压力和最大爆炸温度影响与单一H2或CO对其影响规律相似,对关键自由基(H,O,OH)的影响规律与CO更为接近.通过敏感性分析获得了影响CH4爆炸过程的关键反应.     

UNIFAC模型关联CH_3OH/C_2H_5OH-[Mmim]DMP体系的汽液相平衡

基于基团贡献法,采用UNIFAC模型关联了已有实验数据的吸收式制冷循环工质对甲醇-1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐(CH3OH-[Mmim]DMP)和乙醇-1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐(C2H5OH-[Mmim]DMP)体系的汽液相平衡数据.获得了新基团[mim]DMP和其他基团间的UNIFAC相互作用参数,扩充了UNIFAC模型的应用范围.用拟合的基团相互作用参数计算了CH3OH-[Mmim]DMP和C2H5OH-[Mmim]DMP体系的的汽液相平衡数据,并同实验数据进行了比较,平均相对偏差(ARD)分别为0.91%和2.39%.说明采用UNIFAC模型预测效果很好,能够很好描述二元体系的VLE行为.最后,对CH3OH-[Mmim]DMP和C2H5OH-[Mmim]DMP体系的蒸气压数据进行了比较,发现离子液体[Mmim]DMP的与乙醇的亲和性要强于甲醇,C2H5OH-[Mmim]DMP体系更具有成为吸收式制冷循环工质对的潜力.     

等离子体化学气相沉积制备氮化碳薄膜

以H2、N2和CH4气体为前驱气体,通过等离子体化学气相沉积技术制备氮化碳薄膜。采用场发射扫描电子显微镜(FS-EM)及其附带的能量分散电子谱(EDS)、X射线衍射分析(XRD)、红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)对其结构、表面形貌、元素含量和成键状况进行了分析,并讨论了气体流量比和放电功率对薄膜制备的影响。实验结果表明:沉积的薄膜中含有晶态的C3N4,碳氮原子比接近于理论值0.75,样品中碳氮原子多以C N、C N的形式存在;样品中氮元素的含量随着反应气体中N2含量的增加而增加;放电功率的增大使薄膜的沉积速率增大。     

甲烷流量对类金刚石薄膜氢含量和性能的影响

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法,固定甲烷气压为1.33Pa,变化甲烷流量30～100sccm在玻璃上制备了一系列类金刚石(DLC)薄膜,采用残余气体分析仪、拉曼光谱和椭偏仪测试手段分别研究了甲烷等离子体中氢分压的变化、DLC膜中的氢含量和DLC膜的光学性能,采用摩擦磨损仪研究了DLC膜的耐摩擦性能。结果表明,随甲烷流量的增大,甲烷等离子体中的氢分压和DLC膜中的氢含量减小,光学带隙从1.77eV减小到1.65eV。在300～2 500nm的波长范围内折射率随流量的增大而增大,中心波长550nm的折射率从2.11增加到2.15。普通玻璃的摩擦系数约为1.2,而镀有DLC膜的玻璃的摩擦系数下降到0.4,甲烷流量为60sccm时制备的DLC膜耐磨性最佳。     

Diagnosis of gas phase near the substrate surface in diamond film deposition by high-power DC arc plasma jet CVD

Optical emission spectroscopy （OES） was used to study the gas phase composition near the substrate surface during diamond deposition by high-power DC arc plasma jet chemical vapor deposition （CVD）. C2 radical was determined as the main carbon radical in this plasma atmosphere. The deposition parameters, such as substrate temperature, anode-substrate distance, methane concentration, and gas flow rate, were inspected to find out the influence on the gas phase. A strong dependence of the concentrations and distribution of radicals on substrate temperature was confirmed by the design of experiments （DOE）. An explanation for this dependence could be that radicals near the substrate surface may have additional ionization or dissociation and also have recombination, or are consumed on the substrate surface where chemical reactions occur.     

Impacts of hydrogen dilution on growth and optical properties of a-SiC:H films

Hydrogenatedamorphoussiliconcarbon(a-SiC:H)filmshavefoundagreatdealofusesinsolarcells[1],thinfilmtransistors[2],lightemittingdiodes[3],ultravioletimagesensors[4],microfluidiccoatings[5]andprotectivebarrierforcorrosionorthermaloxidation[6,7],becauseofitsuniquepropertiessuchaswideopticalbandgap,highmechanicalhardnessandchemicalstability.However,astheCcontentincreases,theelectronicandstructuralpropertiesofthefilmstendtobeinferior[8].Althoughinrecentyearsmuchworkhasbeendevotedtoexploringthedeposi…     

二水合氯化锌二甘氨酸的晶体结构

从水溶液中生长出了(NH2CH2COOH)2ZnCl2.2 H2O单晶。X-射线结构分析表明,该晶体属于单斜晶系,空间群C2/c,分子量Mr=322.44,晶胞参数a=1.444 9(2)nm,b=0.692 00(10)nm,c=1.297 0(2)nm,β=117.890(10)°,V=1.146 2(3)nm3,Z=4,Dc=1.869 g.cm-3,F(000)=656,μ=2.619 mm-1。ZnCl2(C2H5NO2)2基团通过N—H…O氢键连接,形成链状结构,链与链之间通过水分子内部的氢键连接构成了一个三维的空间网络结构。红外光谱与差示扫描量热分析进一步证明了实验结果。     

Physical Simulation of Water Dissolved Gas （WDG） During Migration

By using the equipment designed and developed by ourselves, experiment of investigating the influence of dissolution on some geo-chemical parameters (such as δ^13C, δD, and iC4/nC4 in water-dissolved gas (WDG) during migration) was performed. The result shows that, with the increase of distance, l) the relative abundance of non-hydrocarbon (CO2) and hydrocarbon (CH4) increase while the relative abundance of hydrocarbon (C2 ) decreases(the relative abundance of hydrocarbon (C5 ) can be basically negligible); 2) the relative abundance of benzene and methylbenzene increase in the initial time and then decrease. The carbon and hydrogen isotopes of methane vary slightly, which can be regarded as indicators of gas dissolved in water formation.     

含有溶剂水分子的硫酸缩氨基硫脲合镍配合物的晶体结构和表征

合成了标题化合物Ni[CH3N3S]2 SO4·3H2 O ,得到深绿色晶体。晶体属于单斜晶系 ,空间群P2 /m。晶胞参数 :a =0 632 60 ( 3)nm ,b =1 6365 ( 3)nm ,c =0 6961 0 ( 3)nm ,β=99 1 1 ( 3)°,V =0 71 1 5 ( 2 )nm3,Z =4。化合物的晶体结构中包括一个独立的[Ni(CH3N3S) 2 ]2 +阳离子 ,一个硫酸根阴离子和三个溶剂水分子。 [Ni(CH3N3S) 2 ]2 +的中心镍原子与两个氨基硫脲配体以NiS和NiN键螯合 ,形成一个以NiN2 S2 为中心的四配位的扭曲的平面正方形几何构型。NiS和NiN键长分别为 0 2 1 638( 3)nm和 0 1 90 1 ( 5 )nm。在固体状态下 ,[Ni(CH3N3S) 2 ]2 +、未配位的水分子和SO42 - 离子形成三维氢键网络从而使晶体结构稳定。同时 ,用元素分析、红外、紫外光谱和热重分析对化合物结构进行了表征     

氢蚀气泡内甲烷压力与逸度关系的热力学分析

给出了一种新的氢蚀甲烷气泡压力与逸度关系的热力学分析方法，计算结果表明，当甲烷逸度较低时，压力与逸度近似相等；逸度高于８０ＭＰａ时，压力随逸度的增加变得愈来愈缓慢。另一个特点是甲烷压力与温度关系不敏感，温度对压力影响不显著。对计算结果进行了分析。     

亚甲蓝分光光度法测定氧化降解瓦斯的羟基自由基

建立一种亚甲蓝作显色剂分光光度法测定Fenton试剂氧化降解瓦斯反应体系中·OH含量的方法,所产生的羟基自由基与亚甲蓝作用后使其吸光度降低,利用吸光度值的变化可间接测定·OH表观生成率,系统研究了H2O2浓度c(H2O2),Fe2+浓度c(Fe2+),初始pH值、反应温度等因素对·OH表观生成率的影响;同时,研究了异丙醇对·OH表观生成率和甲烷降解率的影响规律.结果不仅找出Fenton试剂氧化降解瓦斯反应体系中的·OH表观生成规律,而且为矿井瓦斯的绿色治理技术提供了重要的基础数据.     

离子液体溶胀煤体与溶解甲烷研究进展

综述了煤矿瓦斯增抽方法、离子液体溶胀煤、离子液体溶解甲烷的研究现状;分析了目前低透煤层瓦斯增抽主要是采用物理作用破碎煤体来释放CH4,或注CO2或N2置换瓦斯的办法,其效果虽然显著,但对于微孔隙中的甲烷解吸还是存在着局限性．鉴于功能化离子液体溶胀煤及吸收甲烷的协同作用,提出利用离子液体增加煤中孔隙尺寸以吸收煤表面CH4气体的方法,强化抽采过程中的瓦斯解吸,降低了煤层本身的瓦斯含量,提高抽采瓦斯气体的利用效率．最后,阐述离子液体溶胀煤、溶解甲烷的研究进展,以及离子液体应用于瓦斯抽采方面的研究基础．