贵金属核壳纳米粒子最新研究进展

贵金属核壳纳米粒子具有独特的光、电和催化性质,使其在材料科学、生物物理、分子电子学以及基于表面增强效应的荧光工程学领域具有极其广泛的应用前景.本文综述了贵金属核壳纳米粒子的制备方法及应用,并对贵金属核壳材料的发展进行了展望.     

Au核壳纳米催化剂的制备及性能研究

采用化学镀工艺,制备了催化性能优良的Au核壳结构纳米催化剂,表面Au颗粒粒径约为16nm,结构致密,单分散程度较高。利用扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis),结合产H2量测试,研究了络合剂和还原剂的加入顺序对Au核壳结构纳米催化剂催化性能的影响。结果表明:先加络合剂所制备样品在亚甲基蓝脱色反应中表现出最高的反应速率和产氢量,具有最高的催化反应活性。较高的纳米Au颗粒粗糙度和Au负载量是其取得优良催化活性的原因。     

基于紫外光辐照法制备CuSe/ZnSe核壳结构纳米粒子

本文成功制备出以CuSe为核心、ZnSe为壳层,具有核壳结构的CuSe/ZnSe纳米粒子。首先采用回流冷凝法制备出CuSe纳米粒子（NPs）。然后,采用一种简单、快速的光化学方法即紫外光辐照法,室温下在CuSe NPs外包覆ZnSe壳层,最终得到CuSe/ZnSe核壳结构纳米粒子。利用X射线衍射(XRD)、能量色散谱仪(EDS)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和光致发光光谱(PL)对合成的CuSe/ZnSe核壳NPs进行了表征。结果分析表明,合成的CuSe纳米粒子具有六方相结构,粒径平均大小在12 nm。制备出的CuSe/ZnSe纳米粒子的核壳结构清晰,生长的ZnSe壳层为立方闪锌矿结构,粒径大小约为15~45 nm。通过ZnSe壳层的包覆使CuSe在475 nm处产生蓝光发射,同时荧光强度显著增强。     

核-壳结构Ag-Au纳米颗粒合金化行为的分子动力学

利用分子动力学方法和改进分析型嵌入原子势函数模拟了核-壳结构Ag-Au纳米颗粒的合金化行为,从原子扩散、微观结构演变以及合金化程度等方面对比分析了壳层厚度对合金化行为的影响。结果表明,壳层较薄时,核-壳界面处原子扩散现象显著,内核表现出多面体形貌,表层Au、Ag原子完全混合。壳层较厚时,表面原子以扩散为主,整个颗粒表面为多面体结构,但内核保持初始球状结构。通过层错生长方式使形貌发生了改变。壳层越薄,体系合金化程度越高     

核壳结构石墨/磁性纳米合金复合微球的制备

以硫酸亚铁、硝酸钴、硫酸镍、碳酸钠和石墨微球为主要原料,利用非均相沉淀工艺分别制备出水合氧化铁、碱式碳酸钴和碱式碳酸镍包裹石墨微球的前驱体复合微球;然后将前驱体复合微球于600℃热还原处理2 h,分别得到了钴铁、铁镍和钴镍磁性纳米合金颗粒层均匀包裹石墨微球的粉体材料.利用SEM,EDS,XRD对前驱体复合微球和核壳结构石墨/磁性纳米合金复合微球的形貌、成分、物相进行了表征,利用VSM对核壳结构石墨/磁性纳米合金复合微球的磁性能进行了研究.这些核壳结构复合微球的磁性合金颗粒层分别由晶粒为37.9 nm的Co0.5Fe0.5、38.5 nm的Fe0.5Ni0.5和38.2 nm的Co0.5Ni0.5组成,相应的矫顽力分别为36676,20972,16894A/m.     

石墨-FeNi核-壳结构复合微球的制备

以硫酸亚铁、硫酸镍、碳酸钠和石墨微球为主要原料，利用非均相成核工艺制备出水合氧化铁和碱式碳酸镍均匀包覆石墨的前驱体微球：通过对前驱体进行热还原处理得到了晶粒约为50nm的γ-FeNi合金颗粒层包覆石墨的产物微球。利用SEM，EDS，XRD对前驱体和产物的形貌、成分、物相分别进行了表征，并利用TG／DSC对前驱体热分解过程进行了分析。通过研究，得出了制备这种核．壳结构复合微球的优化工艺参数。     

FeBP@SiO2核壳结构纳米复合材料的可控制备及其吸波性能

提出一种简便易行的方法制备核壳型FeBP@SiO₂纳米粒子,该方法利用化学还原和溶胶凝胶相结合,实现复合粒子的核壳结构可控。通过改变SiO₂壳厚度,研究了壳层厚度对吸波性能的影响,并对微波吸收机制进行分析和解释。结果表明,随着SiO₂壳层厚度的增加,粒子微波吸收能力先增大后减小。当SiO₂壳层厚度为38 nm时,FeBP@SiO₂样品具有最强的微波吸收性能,在吸收涂层厚度为2.19 mm下反射损耗获得较好的吸收性能(-52.66 dB),这种增强的微波吸收性能主要来自新增磁-介电界面,从而提高了材料的阻抗匹配以及介电损耗的能力,通过设计复合粒子的核壳结构,可以实现复合吸波剂的性能调控,因此本研究为设计下一代新型复合微波吸收材料提供了重要参考。     

PS@Au核壳复合粒子的可控合成及粒径对催化性能的影响

采用适当的化学镀工艺,通过对核层聚苯乙烯微球粒径的调制,可控合成了粒径连续可调的PS@Au核壳复合粒子,其球形度较高,无团聚,催化活性优良。利用SEM、XRD和UV-Vis,结合催化性能测试,研究了粒径对PS@Au核壳复合粒子催化性能的影响。结果表明:PS@Au核壳复合粒子较大的比表面积是其取得优良催化性能的物理本质,此外,粒径对其表面微观形貌、Au纳米粒子的生长方式及其催化性能都有显著影响。粒径较小时,核层曲率较大,Au纳米粒子呈发散式生长,表现出孤立的纳米颗粒状结构。此时,比表面积和表面能最大,催化活性最高。随着粒径增大,曲率逐渐减小,Au纳米颗粒表现出近似的薄膜状结构,比表面积和表面能逐渐降低,催化性能逐渐下降。核壳复合粒子的粒径达到400 nm时,Au纳米粒子的表面形貌开始由孤立的颗粒状结构向连续薄膜状过度。     

纳米银复合粒子空腔核-壳结构的表征

细化完善了带空腔结构的核-壳纳米银粒子的制备方法。用红外光谱、X射线悍射和分散性试悚对制备过程中的纳米银、银/聚苯惡烯微粒、银/聚苯惡烯/银微粒和中空微粒的结构进行表征。结果表明,所制备的Ag/PS/Ag与中空纳米银微粒是复合微粒,而不是简单的混合物。     

一维氧化硅／银核-壳型纳米复合材料的制备及其消光性能

利用预处理-化学镀法在氧化硅纳米线表面包覆银层,制备出具有一维核-壳结构的氧化硅/银纳米复合材料.结果表明:当Ag(NH3)2+浓度为0.05～0.25 mol/L时,可在氧化硅纳米线表而彤成银包覆层,随着银氨离子浓度的增加,其厚度从数十纳米增加到上百纳米;银壳层由大小不一、纯度很高、面心立方结构的银纳米粒子紧密堆积而成;一维氧化硅/银核-壳纳米复合材料的实测值紫外-可见吸收光谱和采用离散偶极近似理论模拟计算的理论光谱很接近;可见光区的吸收峰和近红外区的吸收峰分别来源于核-壳纳米复合材料横向和纵向偶极表面等离子体共振银层厚度的增加使近红外区的吸收峰发生明显蓝移.     

SiCp/Al复合材料反射镜坯表面镀镍层的结合分析

SiCp/Al复合材料具有质量轻、导热性能好、高强度、高比模量、热膨胀系数低、耐磨损等优点,在空间轻型反射镜领域有良好的应用前景.在SiCp/Al复合材料表面化学镀镍可以改善其抛光性能.本研究采用实验和分子模拟方法探讨了镀层与SiCp/Al复合材料表面的结合机制.采用扫描电子显微镜观察镀层的表观形貌,结果表明,镀层均匀致密;采用划痕实验测试镀层的结合强度,其临界载荷Lc大于100N.同时,采用分子动力学模拟的方法从理论上分析镀层与基体的结合状态,并计算出二者的结合能为108.4 KJ·mol-1.     

CHT‘2001北京国际热处理展览会技术报告会日程通知

介绍了一种用射频磁控溅射方法制备Ni/Al复合涂层的新工艺,该涂层由30层平均厚度为900nm的Ni层和200nm的Al层交替组合而成,厚约15μm.试验结果表明,由于层间距离较小,而使相界面增加,位错不易滑动,塑变抗力提高;而且该复合涂层能在Ni层和Al层间形成亚稳相(Al9Ni2),层间化合物相的存在,可使涂层的强度、硬度较大幅度地提高.     

铝／镍层状复合金属的工艺制备技术研究

广泛应用于电池极耳的铝／镍层状复合金属材料，性能要求在保证复合强度的同时，必须控制镍层显微硬度在较低值范围。采用可控气氛热复合工艺，很好地解决了复合强度与镍层硬度控制的矛盾。讨论了可控气氛热复合的机理、退火过程中复合界面的组织变化对复合强度的影响。结果表明：可控气氛热复合机理可用表面热激活机制来进行解释；由于可控气氛热复合技术临界轧制复合变形率较低，采用该技术可最终制备出满足性能要求的铝／镍复合金属带材；严格控制退火工艺特别是温度，可优化工艺、避免金属间化合物的有害作用。     

无压熔渗法制备Ni3Al/TiC陶瓷基复合材料工艺研究

研究了采用自蔓延高温反应合成的预制件TiC-Ni3Al与金属间化合物Ni3Al的浸润性、渗透性和渗透动力学.采用SEM、EDS、XRD和金相显微镜等测试分析手段,对复合材料的组织进行分析,探讨了预制型成型无压熔渗浸渗工艺参数对Ni3Al/TiC复合材料成型的影响.结果表明,金属间化合物Ni3Al与预制件TiC-Ni3Al具有很好的浸润性,在一定温度条件下可形成致密无缺陷的组织;Ni3Al与预制件TiC-Ni3Al在熔渗过程中保持各自的化学稳定性,在渗透过程中无新相产生;Ni3Al在预制件TiC-Ni3Al中的渗透深度与渗透时间呈抛物线关系,渗透速度随渗透时间延长而降低,且随预制件相对密度增大而降低.     

退火工艺对Ni／Al复合涂层的组织和力学性能的影响

Ni/Al复合涂层经200℃以上温度退火后,可在Ni层和Al层的交界处形成Al3Ni和Al3Ni2两个稳定相以及Al9Ni2亚稳相。随着退火温度的升高,复合涂层中Ni和Al晶粒的长大使得涂层的强度和硬度降低。摩擦系数从退火前的0.36减小为退火后的0.27,涂层摩擦性能改善的主要原因是由于金属间化合物相的产生。     

Ni/Al微叠层复合板的成形性能

采用真空热压法制备了Ni/Al微叠层复合板。通过不同温度、不同变形量下的单向拉伸实验研究了Ni/Al微叠层复合板的力学性能与裂纹萌生扩展规律。结果表明,Ni/Al微叠层复合板在室温至400℃塑性较差,变形量仅为5%时,NiAl3和Ni2Al3金属间化合物层便已产生较多垂直于拉伸方向的裂纹。Ni/Al微叠层复合板600℃表现出良好的塑性变形能力,断裂延伸率高达56%,且变形量达到20%时NiAl3层才开始出现微裂纹,变形量达到50%时裂纹仍未扩展至Ni2Al3层及Al层。采用气压自由胀形实验研究了Ni/Al微叠层复合板600℃条件下的成形性能,并对胀形件微观组织分布进行了表征。结果表明,Ni/Al微叠层复合板600℃/5.5MPa/8min条件下,极限胀形率(极限胀形高度/凹模直径)达36.7%。胀形球壳由底部至顶部壁厚逐渐减小,顶部Ni、Al层颈缩严重,NiAl3层产生裂纹,但并未扩展至Ni2Al3层及Al层。     

TiC/Ni3Al表面复合涂层及其耐磨性

采用铸造工艺结合SHS技术制备TiC/Ni3Al表面复合涂层,研究了涂层的显微组织及其耐磨性.结果表明表面复合涂层中直径为1 μm～2μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,涂层致密.与钢基体为良好的冶金结合,界面随TiC含量的变化而呈现不同的形貌,在TiC含量＜45%时,涂层为一整体;在TiC含量≥45%时,涂层出现了分层.表面复合涂层的HV值最高达8970 MPa,沿界面呈梯度变化;涂层具有高的耐磨性,在室温下约是钢基体的3～5倍;在400℃下是钢基体的20倍左右.     

TiC/Ni3Al表面复合涂层及其耐磨性

采用铸造工艺结合SHS技术制备TiC/Ni3Al表面复合涂层,研究了涂层的显微组织及其耐磨性.结果表明:表面复合涂层中直径为1 μm～2μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,涂层致密.与钢基体为良好的冶金结合,界面随TiC含量的变化而呈现不同的形貌,在TiC含量＜45%时,涂层为一整体;在TiC含量≥45%时,涂层出现了分层.表面复合涂层的HV值最高达8970 MPa,沿界面呈梯度变化;涂层具有高的耐磨性,在室温下约是钢基体的3～5倍;在400℃下是钢基体的20倍左右.     

Ni/Al Intermetallics Plasma Transferred Arc Processing

TAILORING COMPONENT SUFACES for elevatedtemperature operations has been a goal of researchersduring the last century.Process and material selectionare the key factors for this development.In particularlythe latter can be described to have started with thedevelopment of stainless steels.Ni and Co based alloys,the superalloys,attended the increasing technologicaldemands for higher service temperatures(1).Morerecently the higher operating temperatures ofequipments,such as gas turbines,r…     

Tension-Compression Asymmetry in Mechanical Behavior and Crystal Defect of Thin Ni/Ni3Al (001) Nanowires

利用分子动力学方法研究超薄Ni/Ni3Al(001)纳米线力学性能和晶体缺陷的拉压不对称,对应力-应变曲线和晶体曲线在不同的温度下进行比较。模拟表明在拉伸载荷作用下不全位错的施密特因子大于压缩载荷下的施密特因子,在10 K温度下的流变应力行为异常,同时超薄Ni/Ni3Al(001)纳米线在不同温度下都表现为抵抗压缩载荷能力比拉伸载荷强。结果显示超薄Ni/Ni3Al(001)纳米线具有显著的拉伸不对称特性。此外,堆积层错提高原子移动,不全位错从堆垛层错处发射。在促进位错发射过程中原子移动扮演着重要的角色;而且在拉-压载荷下不同晶体缺陷主要是点位错和层错,层错主要发生在4个{111}方向。研究拉压不对称与温度之间的关系,可以更准确和全面的理解超薄Ni/Ni3Al(001)纳米线的力学性能。