钛基底上碳纳米管束阵列的制备与电化学性质

用热化学气相沉积法在阳极氧化4min的钛片上直接生长了有序碳纳米管束阵列。扫描电镜和透射电镜表征分析证明碳纳米管呈有序束状,管束由缠绕的碳纳米管组成。用半导体参数测试仪测得的电流-电压特性曲线接近线性,表明碳纳米管和钛片间近似欧姆接触。X射线衍射（XRD）表明TiC层的存在,进而通过对C-Ti二相图的分析确定TiC层是实现碳纳米管与钛基底近似欧姆接触的原因。用交流阻抗和循环伏安研究了碳纳米管阵列的电化学性质,证明其具有良好的电容特性。     

水热法制备氧化锌纳米棒阵列的生长动力学研究

采用低温水热方法,在经预先修饰的基底上制备出取向高度一致的ZnO纳米棒阵列.用SEM和XRD等手段对制备的纳米棒阵列进行了表征.ZnO纳米棒阵列水热生长动力学表明:当生长时间在8 h内时,纳米棒的生长速度较快,之后纳米棒的生长近乎停止,棒的长度和直径基本不再改变.在生长速度较快的8 h内时,纳米棒的径向生长由两个明显的动力学过程组成,即由生长时间在1.5 h内的快速生长步骤和随后的慢速生长步骤组成;纳米棒的长度以约5.5 nm·min-1的生长速度增加至2.4 μm.     

化学水浴法制备柔性衬底的ZnO纳米棒阵列

利用化学水浴法在预先制备的聚酰亚胺(PI)/ZnO薄膜衬底上生长ZnO纳米棒阵列。通过X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对ZnO纳米棒阵列进行表征。考察衬底的性质、反应溶液的浓度、反应温度和反应时间对ZnO纳米棒阵列的影响。结果表明:c轴取向生长的ZnO薄膜衬底有助于形成六棱柱形ZnO纳米棒晶体。水溶液环境中生长的ZnO纳米棒晶体长径比受到反应溶液浓度和温度的影响。ZnO生长初期c轴方向生长速度较快,经过一段时间后纳米棒的直径开始增大,并且能和周围的纳米棒晶体融合生长形成更大的纳米棒晶体。     

单晶钛酸铅纳米棒的可控水热合成研究

以不同浓度的聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸(PAA)作为添加剂,利用水热合成法成功制备出具有不同直径的钛酸铅纳米棒.X射线衍射(XRD)结果表明纳米棒为四方相纯钙钛矿结构.透射电子显微镜(TEM)研究表明,随着PVA浓度的升高,纳米棒的直径变小,长度变短,纳米棒在产物中所占比例提高;当在反应物中同时加入少量的PVA和PAA时,能合成直径近乎高浓度PVA作用下的纳米棒.高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析表明纳米棒为单晶结构,且纳米棒主要沿着[100]方向生长.     

弯曲碳纳米管表面包覆偏硼酸锌单晶及其矫直碳管之机理

国际上首次在多壁碳纳米管表面生长了偏硼酸锌单晶包覆层. 通过SEM, TEM观察, 发现包覆后的碳纳米管-偏硼酸锌单晶复合棒直径从几十到几百纳米不等. 值得注意的是原本弯曲的碳纳米管在单晶包覆后变直了. 结合实验结果, 建立了一个二维模型, 对晶体在碳管表面成核及生长进行了解释, 并探讨了弯曲碳管被矫直的机理.     

硅纳米孔柱阵列上低温无催化剂生长碳纳米管

采用化学气相沉积的方法在硅纳米孔柱阵列衬底上无催化剂生长出碳纳米管.分别在新制备的和制备后再在常温下自然氧化一周的硅纳米孔柱阵列衬底上进行无催化剂生长碳纳米管,结果发现新制备的硅纳米孔柱阵列表面没有碳纳米管长出,而自然氧化一周的硅纳米孔柱阵列表面有大量的碳纳米管出现.从硅纳米孔柱阵列的结构及表面氧化程度的不同加以分析,提出了无催化剂生长碳纳米管的生长机理,为在无金属催化剂条件下生长碳纳米管提供了一种新的方法.     

ZnO纳米棒光学性质的调制及其稳定性

采用醋酸锌和六亚甲基四胺为源,95℃下在生长ZnO籽晶的玻璃衬底上生长了大面积分布均匀的ZnO纳米棒阵列.用X射线衍射仪、扫描电镜和光谱仪分析了纳米棒的结构、形貌和光学性质,研究了溶液中Zn2+的浓度及其与六亚甲基四胺的相对比例对纳米棒性能的影响.结果表明,纳米棒的尺寸和性能对溶液中Zn2+离子和六亚甲基四胺的浓度及相对比例非常敏感,通过调制他们的浓度与比例可以有效地调制纳米棒的尺寸与性能.当Zn2+与六亚甲基四胺的比例一定时,增大Zn2+的浓度促进纳米棒的择优生长;在一定的Zn2+浓度的溶液中,增大六亚甲基四胺的浓度,ZnO纳米棒的长度和直径都随之增大,ZnO纳米棒有非常良好的c轴择优取向,趋向于沿垂直于衬底的方向生长,同时纳米棒的紫外荧光增强,可见区荧光减弱.350℃下退火20min后,纳米棒阵列的紫外荧光减弱.     

高分子络合法自组装ZnO纳米结构和形貌调控

研究采用高分子络合法工艺制备ZnO纳米结构材料时晶体尺寸、形貌和质量的控制影响因素和机理.发现ZnO纳米结构的自组装生长由其极性生长特征和高分子网络骨架限域所决定.采用不同络合材料可调控ZnO纳米结构的形貌,如以聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等高分子材料作为络合剂时,分别可以得到均匀直径的ZnO纳米棒、纳米线,而作为对比,当以氨水、柠檬酸钠和六亚甲基四胺等小分子材料作为络合剂时,则分别得到ZnO纳米花、纳米片和棒槌状纳米棒;控制适度弱碱性的络合溶液pH值有利于ZnO纳米结构沿［0001］取向生长,在弱碱性溶液中易得到长柱状ZnO纳米线,而在强碱性溶液中易形成短的ZnO纳米棒以至颗粒.     

Ag纳米棒的控制合成

在多孔氧化铝纳米孔道内,乙二醇与Ag 反应生成银核,在一定温度下并经限域生长形成银纳米棒.用X射线衍射光谱(XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及电子选区衍射(SAED)等检测手段对产物进行了表征.TEM形貌表明,制备的银纳米棒产量丰富,半径均匀,其长度约为200 nm,平均直径为60 nm,这与所用模板的孔结构相一致;SAED图表明银纳米棒是孪晶结构;XRD数据分析指出银纳米棒具有面心立方的晶体结构.     

催化剂对乙醇火焰燃烧制备碳纳米管的影响

采用乙醇火焰燃烧,通过在镍基板上涂敷催化剂前驱体制备碳纳米管。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、XRD和拉曼光谱等分析了不同催化剂对碳纳米管形貌及结构的影响。结果表明:在乙醇火焰中,对碳纳米管生成起催化作用的是金属氧化物纳米粒子,其催化活性的顺序为:氧化镍>氧化铬>氧化钼>氧化钴。催化剂不仅影响碳纳米管的生长速率,而且碳纳米管的直径和管壁的石墨结晶状态也随催化剂的不同而不同。     

激光表面合金化制备TiC/Ti复合涂层的组织与性能

利用激光表面合金化技术在工业纯钛表面制备TiC/Ti复合涂层,并对复合涂层的组织与性能进行了分析和测试,对TiC的合成机理进行了探讨.研究结果表明,复合涂层由合金化层和热影响区组成.合金化层由TiC和α′-Ti构成,TiC的生长形貌包括树枝状、十字花瓣状、胞枝状以及针状,热影响区主要由α-′Ti构成.合金化层的平均显微硬度为HV 420.TiC的合成过程分为三个阶段:激光辐照时,固态C颗粒迅速扩散至激光熔池并被液态Ti包围;首先固-液结合界面处的Ti和C直接反应形成TiCx,随后液Ti扩散并穿过TiCx层与剩余的C进行反应,直至TiCx中C的浓度达到TiC中C的浓度,生成的TiC溶于液相中;快速凝固过程中,TiC从溶液中析出并长大.     

C—SiC—TiC—TiB2复合材料原位合成及热压烧结

以熟焦,碳纤维,Ｂ４Ｃ,ＳｉＣ,Ｓｉ,ＴｉＯ２和ＴｉＣ为原料,采用原位合成及热压技术研究了不同ＴｉＯ２和ＴｉＣ含量对多组份碳／陶复合材料的组成、结构和性能的影响。     

石墨烯基TiO_2复合材料的表征及其可见光催化活性研究

以氧化石墨烯与石墨烯为碳源,在熔盐介质中与钛粉反应原位生成石墨烯基TiC中间产物,并通过后续控制氧化制得石墨烯基TiO_2复合光催化剂,结合FTIR、XRD、Raman、SEM等手段,对两种石墨烯材料的结构及形貌差异进行表征,并分析了其对所制复合材料结构、形貌及可见光催化活性的影响。结果表明,所制复合材料仍保持碳源的层片状结构,TiC和TiO_2颗粒均匀包覆在碳源表面;以石墨烯为碳源更有利于表面原位生成TiC晶粒的生长,其晶体结构更为完善;两种结构的石墨烯基TiO_2复合材料均对目标污染物亚甲基蓝有较强的吸附能力和可见光降解能力。     

中间模板路线合成碳化硅纳米棒

采用中间模板路线在600~700℃相对低的温度下,用四氯乙烯和四氯化硅作为原材料,用溶剂热的方法合成了立方相的碳化硅(β-SiC)纳米棒.这种可选择性的路线为理解一维纳米材料的生长提供了实验上的依据.用X射线衍射,光电子能谱,拉曼光谱,透射电镜以及选区电子衍射对产物进行了表征.碳化硅纳米棒大约长800~1 750 nm,直径为50~60 nm.     

Al-Ti-C体系自蔓延高温合成TiC的形态演变

利用真空自蔓延加热-加压装置,采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)及能谱(energy dispersive spectrum,EDS)等分析测试手段,研究了Al含量、粉末粒度及C/Ti(原子比,下同)对Al-Ti-C体系自蔓延点燃温度、产物相组成及TiC形态的影响。结果表明,Al含量对TiC的尺寸影响最大,随着Al含量由20%(质量分数,下同)增加到50%时,TiC颗粒的尺寸由3～5μm减小到0.7～0.8μm。C粉粒度和C/Ti对TiC的形貌影响最大,当C粉粒度小于75μm或C/Ti≥1时,TiC的形貌为近球形;然而当C粉粒度不小于75μm或C/Ti1时,TiC的形貌为八面体。     

SHS-加压法制备TiC/Ni梯度材料

采用SHS-加压法制TiC/Ni梯度材料。在TiC-Ni的燃烧烧结过程中,C溶入Ti-Ni溶液中,TiC从其中析出,TiC-Ni通过在压力下的液相烧结形成TiC/Ni梯度材料。TiC晶粒尺寸随Ni量的增加而变小是由于Ni稀释剂降低了燃烧温度。TiC外形随Ni量的减少由球形变为多边形,多边形晶粒的形成是液相烧结时组织调整的结果。     

钛与碳在金属铝液中反应动力学模型

利用反应动力学和扩散理论，建立钛与碳在金属铝液中反应动力学模型，提出了Ｔｉ与Ｃ在铝液中的反应机理，即：Ｔｉ原子以铝液为传质媒介，向碳颗粒表面扩散，与Ｃ逐层反应并生成ＴｉＣ，ＴｉＣ颗粒在铝液的对流作用下，不断地向铝液中分散，讨论了铝液的温度、各元素的浓度以及生成ＴｉＣ的体积分数对其反应速度的影响规律。     

电子束诱导玻璃纳米须生长的原位电镜观察

在高能电子束辐照下,玻璃表面首先形成突起,在以后的辐照下以扩散限制凝聚的形式在无序态突起上生长出长度在十几到几百nm的树枝状玻璃纳米须,并沿玻璃法线方向生长.这一电子束诱导现象主要是由于照射部位的温升造成的,玻璃纳米须的长度和生长速度与辐照时间密切相关.辐照时间增加生长速度加快,在辐照23min左右时生长速度最快.整体形貌也随辐照时间而改变,玻璃纳米须从高低不平到高度整齐,从局部到整个面积均匀分布.     

Evaluation of precipitation hardening in TiC-reinforced Ti<Subscript>2</Subscript>AlNb-based alloys

Ti₂AlNb-based alloys with 0.0wt%, 0.6wt%, and 2.0wt% carbon nanotube (CNT) addition were fabricated from spherical Ti-22Al-25Nb powder by sintering in the B2 single-phase region. Phase identification and microstructural examination were performed to evaluate the effect of carbon addition on the hardness of the alloys. Carbon was either in a soluble state or in carbide form depending on its concentration. The acicular carbides formed around 1050℃ were identified as TiC and facilitated the transformation of α₂+B2 → O. The TiC was located within the acicular O phase. The surrounding O phase was distributed in certain orientations with angles of 65° or 90° O phase particles. The obtained alloy was composed of acicular O, Widmanstatten B2+O, and acicular TiC. As a result of the precipitation of carbides as well as the O phase, the hardness of the alloy with 2.0wt% CNT addition increased to HV 429±9.     

离子注入对Cr4Mo4V轴承钢摩擦学性能的影响

在Cr4Mo4V轴承钢表面等离子体浸没注入(PIII)了氮离子(N+)、类金刚石(DLC)、碳化钛(TiC),测量了处理前后试样表面的显微硬度,在干摩擦条件下进行了与Si3N4陶瓷球对磨的摩擦学实验,通过光学显微镜观察了磨损表面形貌,分析了磨损机理。结果表明:离子注入后显微硬度明显增大,注入TiC的试样增幅最大,达到54.7%;注入TiC的试样摩擦系数下降到约0.2,最小磨痕宽度减小了50%;未处理和注入N+试样的磨损机理主要以粘着磨损为主,但注入N+试样磨损程度有所减轻;注入DLC和TiC的试样主要磨损机理以疲劳磨损为主;离子注入TiC表面改性的表面综合性能最好,其次为注入DLC、注入N+。