氧化石墨烯的离子束辐照表面改性

采用低能N+离子束对氧化石墨烯进行辐照,研究离子束辐照对石墨烯表面的改性作用,通过拉曼光谱仪(Raman)、原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)表征了氧化石墨烯的辐照效果。结果表明,由于辐照产生的原子碰撞和热效应,在一定的N+辐照剂量下,氧化石墨烯表面发生原子的迁移、重排,在表面产生了纳米孔和晶化现象。Raman结果显示,相对于未辐照组,辐照后的氧化石墨烯特征峰相对强度比值ID/IG明显降低,表明离子束辐照减少了氧化石墨烯表面缺陷,具有明显的改性效果。     

质子辐照对聚酰亚胺薄膜摩擦学性能的影响

采用流延法制备了聚酰亚胺(PI)薄膜，利用空间环境地面模拟设备，研究了空间环境中质子辐照对PI薄膜表面结构、化学组成和摩擦学性能的影响，探讨了质子辐照对材料的影响机理。结果表明：质子辐照导致PI分子链的结构发生了变化，PI薄膜表面发生了碳化反应，硬度与弹性模量显著提高，平均粗糙度降低。质子辐照改善了PI薄膜的摩擦磨损性能。     

典型低轨辐照环境对MoS2-Ti薄膜真空摩擦学性能的影响

采用非平衡磁控溅射方法在9Cr18基底上制备了MoS₂-Ti薄膜，并对4组样品分别进行了电子辐照、电子/质子辐照、电子/质子/紫外辐照、电子/质子/紫外/原子氧辐照。采用SEM、XRD、XPS分析了辐照前后薄膜的结构和化学组成变化，通过摩擦试验考察了辐照前后薄膜的摩擦学性能，探讨了其损伤机制。研究结果表明，电子辐照、质子辐照、紫外辐照对MoS₂-Ti薄膜的显微组织结构、表面形貌及摩擦学性能没有明显影响。动能5 eV的原子氧对MoS₂-Ti薄膜表面有显著的损伤，主要表现在表面出现“绒毯”状形态，Mo、S和Ti元素被氧化成高价氧化物。原子氧辐照导致MoS₂-Ti薄膜摩擦起始和中段摩擦因数升高、中段摩擦因数不稳定，比磨损率增大。     

高能电子辐照对黑色聚酰亚胺薄膜结构的影响

借助双束加速器对黑色聚酰亚胺薄膜进行了高能电子辐照实验。分别通过SEM、ATR-FTIR及XPS考察了辐照前后黑色聚酰亚胺薄膜表面的形貌变化、表面化学结构与成分变化。结果表明,通过SEM观察发现,电子辐照后,黑色聚酰亚胺薄膜的表面变得更加粗糙。这可能是由于高能电子使PI/C表面上的弱键分解,从而改变了材料表面的结构,导致材料表面粗糙度增大。通过红外光谱分析发现,电子辐照后,PI/C表面大部分基团的吸收峰强度有所降低。这表明电子辐照使PI/C表面发生了复杂而显著的化学反应。其中黑色聚酰亚胺薄膜的吸收峰强度显著降低,表明材料在电子辐照过程中发生了开环反应。通过XPS分析发现,PI/C中的含氮量及含氧量显著降低,样品表层发生了脱氮及脱氧反应,也佐证了红外光谱表征中电子辐照可使黑色聚酰亚胺薄膜发生开环反应的结论。     

在120keV质子辐照下环氧树脂的质损效应

对AG-80环氧树脂浇注体进行了120 keV质子辐照试验,测试了质子辐照前后AG-80的质损率,借助AFM、XPS对环氧树脂表面的形貌、化学成分和化学结构进行了分析.试验结果表明,随质子辐照剂量增加,质损率首先增加,随后变化趋于平缓;表面粗糙度先增加后减小.在质子辐照的作用下,AG-80环氧树脂表面离子碎片逸出和表面层发生炭化是其质损和表面粗糙度发生变化的原因.     

1.7MeV电子束在VO2热致相变薄膜中引起的结构和光电性能的变化

利用能量为1.7MeV,注量分别为10^13-10^15/cm^2的电子辐照VO2薄膜,采用XPS,XRD等测试手段对电子辐射前后的样品进行分析,并采用光透射性能和电光性能测试研究了电子辐照对样品相变过程中光电性能的影响,结果表明电子辐照在VO2薄膜中出现变价效应,产生新的X射线衍射峰,带来薄膜化学成分的变化,电子辐照在样品中产生的这些变化对VO2的热致相变特性有明显影响。     

rGO-TiO_2复合纳米花的结构及磁性性能研究

采用水热法和改良的hummers法,制备了形貌良好的TiO_2纳米花和rGO-TiO_2复合纳米花材料。利用扫描电镜、透射电镜、XRD衍射、XRS、Raman光谱对复合材料进行形貌、结构分析,并进行磁性能测试研究。结果表明,rGO-TiO_2复合材料结构为还原氧化石墨烯附着在锐钛矿相TiO_2纳米花表面;内部TiO_2为锐钛矿结晶相,其表面氧化石墨烯中有sp2杂化碳原子形成;rGO-TiO_2复合纳米花饱和磁化强度可以达到(0.338±0.04)A·m~2/kg,这是由于rGO增加了表面缺陷和晶界,以及TiO_2纳米花与还原氧化石墨的协同作用造成的。     

石墨烯常用表征方法

使用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱仪(RS)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)以及傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等仪器设备,对3组氧化石墨还原法和物理法制备的石墨烯粉末以及3组化学气相沉淀(CVD)法制备的石墨烯薄膜试样的表面形貌、片层数量、缺陷情况以及官能团等进行了表征。通过试验结果的对比分析发现:SEM在石墨烯表面形貌分析方面最具优势;RS能够很好地测定石墨烯薄膜的片层数量,而对于石墨烯粉末,AFM则更为适用;石墨烯缺陷情况分析方面,RS相比于其他方法具有明显优势,能够对缺陷密度和类型进行计算和判定;XPS不仅能够测试官能团的种类,还能够对其进行定量分析,是石墨烯中官能团表征的有效手段。     

多酸基石墨烯纳米催化材料的制备及催化性能

以Keggin类型多酸和石墨烯为构筑基元,采用Hummer’s方法原位合成了多酸基石墨烯多孔纳米复合材料。TEM、FT—IR、Raman及TG等测试结果表明,杂化材料中的Keggin结构阴离子仍然保留其基本骨架结构,均匀地分布于石墨烯表面且与石墨烯薄层间存在很强的化学作用。新型多酸基石墨烯催化材料具有比表面积大、易于分离回收和对热稳定性强等特性,能在较温和条件下高选择性、高效率地催化氧化环己烯。     

带电粒子辐射对碳纳米管纸电学性能的影响

碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料,具有优异的力学、电学和化学性能,是未来电子元器件的理想候选材料,应用前景广阔。碳纳米管应用于航天器时,应充分考虑空间带电粒子辐射环境对其性能的影响。本文针对碳纳米管的空间应用需求,基于地球同步轨道带电粒子辐射环境,开展了电子、质子对碳纳米管纸微观结构及导电性能的影响研究,电子能量为200.0ke V、500.0ke V、1.0Me V,质子能量为500.0ke V、1.0Me V。研究表明,碳纳米管纸材料电性能的退化是由于材料表面结构发生了变化,且材料中的缺陷数量在辐照作用下增加,使得载流子在材料中的迁移路径受到影响,导致其导电性能下降。     

氧化石墨烯/Fe_2O_3纳米管复合材料的制备及表征研究

成功合成了一种新型的氧化石墨烯/Fe_2O_3纳米管复合材料,并利用透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对材料的形貌、结构及化学成分进行了表征。结果表明,Fe_2O_3纳米管较为均匀地分布在片状氧化石墨烯表面,材料具有稳定的晶型结构;Fe_2O_3纳米管能够与氧化石墨烯表面基团发生化学键作用,具有良好的界面相容性。     

质子辐照引起的质量损失模型及实验验证

聚合物材料在质子辐照环境中因发生出气逸出行为可造成分子污染。根据质子辐照聚合物材料过程中的假设条件,基于扩散理论建立质子辐照质量损失数学模型。借助分离变量法,获得质量损失与各影响因素的函数关系式。在高能质子模拟环境中进行了聚酰亚胺薄膜辐照实验,测试了辐照后聚酰亚胺材料的质量损失。对比研究了模拟值与实验值间的误差,最终得到了质子辐照聚酰亚胺引起的质量损失与辐照时间的函数关系式。研究结果表明,建立的质量损失数学模型与实验数据间的最大误差为-5.8%,数学模型可满足一般工程设计的需要,并可为筛选空间材料提供理论依据。     

碳纤维/氧化石墨烯多尺度增强体的制备与表征EI北大核心CSCD

利用改进Hummers法制备氧化石墨烯,通过"grafting to"法接枝到用硅烷偶联剂Kh550处理的碳纤维表面,从而获得碳纤维/氧化石墨烯多尺度增强体。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(IR)对获得的多尺度碳纤维的形貌、结构和表面官能团进行了表征,并利用纤维电子强力仪和电阻率仪研究了接枝前后碳纤维力学性能和传导性能的变化。结果表明,氧化石墨烯主要接枝在碳纤维表面的沟槽和缺陷处,碳纤维表面不饱和碳原子数目增加,微晶尺寸减小,接枝后碳纤维的拉伸强度提高了9.8%,断裂伸长率提高了13.1%,而其电导率降低了11.6%。     

碳纤维/氧化石墨烯多尺度增强体的制备与表征

利用改进Hummers法制备氧化石墨烯,通过"grafting to"法接枝到用硅烷偶联剂Kh550处理的碳纤维表面,从而获得碳纤维/氧化石墨烯多尺度增强体。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(IR)对获得的多尺度碳纤维的形貌、结构和表面官能团进行了表征,并利用纤维电子强力仪和电阻率仪研究了接枝前后碳纤维力学性能和传导性能的变化。结果表明,氧化石墨烯主要接枝在碳纤维表面的沟槽和缺陷处,碳纤维表面不饱和碳原子数目增加,微晶尺寸减小,接枝后碳纤维的拉伸强度提高了9.8%,断裂伸长率提高了13.1%,而其电导率降低了11.6%。     

简捷水热法制备氟化石墨烯及其表征

氟化石墨烯是一种石墨烯衍生物,在润滑材料、电子器件等领域具有广阔的应用前景。采用回流搅拌并水热还原的方法制备氟化石墨烯,并在不加HF的情况下以同样的方式制备了水热还原的还原氧化石墨烯(rGO)。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)等对样品进行形貌观测和表征。FTIR的结果表明氟化产物中含有C-F键和部分未完全还原的含氧基团;由XRD谱可以看出,产物晶型较差,其层间距和原料的性质有关;Raman谱证实了石墨烯的基本结构依然存在,但也存在大量缺陷,并且rGO比FGS的规整度略高;XPS谱表明样品表面有氟元素的存在,意味着FGS制备成功;TEM结果显示该样品为单层和少层。该方法操作简单、原料廉价易得、工艺要求不高,适用于批量生产氟化石墨烯。     

动态离子束混合沉积氧化钽薄膜的微观分析

用动态离子束混合技术在铁基材料表面上制备氧化钽薄膜.用Ar 束溅射沉积薄膜的同时,分别用100 keV,2×1017/cm2的O 离子或100 keV,8×1016/cm2的Ar 进行辐照.对两种工艺下生成的氧化钽薄膜进行了XPS、AES及RBS分析研究,结果发现,Ar 辐照下制备的氧化物薄膜主要由符合化学剂量比的Ta2O5化合物组成,引入的碳污染少.O 辐照下制备的薄膜生成了低价的氧化钽,引入了大量的碳污染.     

两步还原法制备导电石墨烯薄膜

通过两步还原法制备了导电石墨烯薄膜。采用XPS、Raman等表征了薄膜的结构;采用四探针电阻仪表征了薄膜电学性能。结果表明:用两步法制备的石墨烯薄膜具有更高的还原程度,其碳和氧的原子比达8.9∶1;薄膜的方块电阻为0.42kΩ/□,而同等厚度的一次还原薄膜的方块电阻为5.57kΩ/□。     

高真空低温剥离法制备高储氢性能石墨烯

采用Hummers法液相氧化合成了氧化石墨(GO),通过高真空低温热膨胀法制备得到了高比表面积的石墨烯(GNS)材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(RS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等分析手段对石墨烯样品进行了表征。结果表明,石墨烯还原彻底,呈褶皱的片层状结构,缺陷少;BET测试及氢气高压吸附实验结果表明,通过高真空低温热剥离法制备的石墨烯材料比表面积高达908.3m2/g,并且拥有丰富的孔道结构;在温度为25、40和55℃,压力2500kPa条件下,氢气的吸附量分别达到了1.81%、0.995%和0.44%(质量分数),表明了石墨烯在储氢领域拥有着广阔的应用前景。     

质子辐照对Yb掺杂ZnO稀磁半导体薄膜缺陷与磁性的影响

采用电感耦合等离子体增强物理气相沉积法制备了Yb掺杂ZnO薄膜, 并采用不同剂量质子对薄膜进行了辐照实验, 重点采用X射线衍射、光电子能谱、正电子湮灭图谱和磁测量系统对Zn_0.985Yb_0.015O薄膜的缺陷和磁性能进行了研究。磁性测试结果表明: Zn_0.985Yb_0.015O薄膜经质子辐照后其饱和磁化强度随辐照剂量的增加逐渐增大, 当辐照剂量为6 × 10¹⁵ ions/cm²时, 其饱和磁化强度达到最大, 随着辐照剂量的进一步增加, 其饱和磁化强度反而变小。正电子湮灭图谱结果显示薄膜中主要存在锌空位相关的缺陷, 并且锌空位相关的缺陷随辐照剂量的变化与饱和磁化强度随辐照剂量的变化相一致。本研究从实验上揭示了在含有各种缺陷的Yb掺杂ZnO薄膜中, 锌空位缺陷是影响质子辐照Zn_0.985Yb_0.015O薄膜磁性的主要原因。     

微波辐照液相法合成石墨烯

以天然鳞片石墨为原料, 采用Hummers法先制备出石墨氧化物, 再采用微波辐照法在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中合成出石墨烯. 微波辐照选择性地加热NMP溶剂, 同时石墨氧化物因其含氧官能团分解成CO、CO₂、H₂O气体而得以剥离和还原. 通过XRD、SEM、EDS、TEM、HRTEM、SAED、XPS和Raman测试手段对所合成的石墨烯进行了表征. 结果表明, 所合成的石墨烯尺寸为几微米, 呈透明绢丝状结构, 每个石墨烯片含有2~5层石墨层; 所合成的石墨烯可以均匀地分散在NMP溶剂中.