离子轰击碳膜诱导碳纳米尖端的形成和生长

用CH4、NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统在沉积有碳膜的Si上制备了碳纳米尖端.用扫描电子显微镜、原子力显微镜和Raman光谱表征了碳膜的结构,以及用扫描电子显微镜和X射线光电子谱表征了碳纳米尖端的结构,结果表明碳膜是凸凹不平的非晶碳膜,碳纳米尖端是由sp2结构的碳组成.根据有关离子的溅射和沉积机制,分析了离子轰击碳膜诱导碳纳米尖端的形成和生长.     

催化形成碳纳米尖端机理的理论研究

利用等离子体增强化学气相沉积系统在催化剂的作用下已成功制备出碳纳米尖端,并对其形成机理已有研究,但并不十分清楚.本工作根据有关等离子体和材料热力学的理论,理论研究了碳纳米尖端在催化剂作用下的形成机理.结果表明,碳纳米尖端在催化剂作用下的形成主要是由于催化剂颗粒在电场力作用下的变形所致.     

反应等离子体制备碳锥及其表征

利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统,用CH4、H2和NH3为反应气体,分别在沉积有钛膜和碳膜的Si片衬底上制备了锥形碳结构,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能谱仪(EDX)和显微Raman光谱仪对其形貌和结构进行了表征.SEM结果表明在沉积有碳膜的Si片衬底上易形成碳锥,EDX谱和Raman谱进一步表明形成的碳锥为碳氮结构,由sp3 C-N、sp2 C和sp2 C=N键形成.根据溅射机制和扩散机制,分析了碳锥的形成.同时,还对碳锥Raman谱的荧光背景进行了分析,结果表明由于氮的掺杂,使得碳锥由非极性的碳材料变成为极性碳材料.     

脉冲激光沉积制备碳纳米材料进展

碳纳米结构的材料由于其优异的性能,已经成为当今材料科学的热点之一,而脉冲激光沉积法由于其独特的优点而越来越受到重视.作者阐述了用脉冲激光沉积法制备各种碳纳米结构的研究进展,包括类金刚石薄膜、碳纳米管和石墨烯.     

熔盐中用电解方法沉积碳薄膜

开发了一种新的、从熔盐中获得活性碳原子以制备碳薄膜的电解沉积方法,并在镍衬底上合成了碳薄膜．发现了碳酸盐离子的浓度是获得碳薄膜的一个重要因素,采用脉冲电解和适当减少碳酸盐离子浓度有利于获得活性碳原子、加速沉积涂层和提高涂层质量．在不同的衬底上的试验结果显示,适当的试验条件下碳膜能够在镍、铜、铁和钛衬底上用电解沉积方法获得．     

激光刻蚀金、铜纳米粒子岛膜的表面增强拉曼散射特性研究

采用激光刻蚀法在水溶液中分别制备了金纳米粒子和铜纳米粒子.通过电镜、原子力显微镜和紫外—可见吸收光谱对它们的结构和光学性质进行了表征.将所得纳米粒子沉积在铝片的表面,获得了具有良好拉曼增强效果的金属岛膜.利用表面增强拉曼散射对4-巯基吡啶在金、铜岛膜上的吸附特性进行了对比研究,推测出4-巯基吡啶在金岛膜上采用垂直于表面的吸附取向,在铜岛膜上具有倾斜于表面的吸附取向.     

碳氮膜性能研究

采用电子回旋共振化学气相沉积(ECR-CVD))方法在基片Si(100)上镀制了厚度为80m的氮碳膜(CNx膜),并研究了CNx膜的机械特性、摩擦特性和薄膜结构.采用轮廓仪测量了薄膜的厚度,采用纳米压入仪研究了薄膜的纳米硬度和弹性模量,采用摩擦磨损仪研究了薄膜的摩擦特性,采用X射线光电子能谱仪研究了薄膜的键组成,采用X射线衍射仪研究了薄膜的结晶情况,采用傅立叶红外光谱仪研究了薄膜的吸收特性,以及采用电子探针分析仪研究了薄膜的元素组成.并对所得到的数据进行了分析.研究结果表明,采用该方法镀制的CNx膜具有较好的性能.     

基于纳米压印技术制备200nm周期金自支撑透射光栅

采用纳米压印技术作为制备亚微米周期光栅图案的核心技术,并结合反应离子刻蚀,电子束蒸镀,微电镀,紫外光刻,湿法刻蚀成功制作了面积为5 mm×8 mm、周期为200 nm、占空比近1∶1的大面积金自支撑透射光栅.首先利用紫外光固化纳米压印技术和反应离子刻蚀在高分子胶层上复制出石英模板上的纳米光栅结构,然后用微电镀技术制备出金光栅.为了获得具有较深槽深的光栅图形,采用了纳米压印双层胶工艺体系.此工艺利用了纳米压印技术分辨率高、效率高的优点,并且可以制备出剖面陡直、对比度高的高分辨率纳米光栅线条.最后用紫外光刻,微电镀和湿法腐蚀制作出支撑结构,获得金自支撑透射光栅.     

碳包覆粒子的制备与表征

通过热处理在多壁纳米碳管上负载2种金属氧化物颗粒,以其为催化剂,用化学气相沉积法制备碳包覆金属粒子,并利用XRD、TEM、FESEM和EDS对催化剂和产物的物相组成、形貌和结构进行表征.结果表明, 金属氧化物颗粒均匀地负载于纳米碳管的管壁上,所制备的碳包覆金属粒子粒径较为均匀, 具有明显的核-壳结构.     

边缘修形织构化N、Si共掺杂类金刚石碳膜在空气中的摩擦磨损性能

采用激光加工和抛光方法,在镜面抛光的4Cr13不锈钢基板上制备了凸起面积密度分别为35%、44%和58%的边缘未修形和边缘经圆滑修形处理的圆柱凸起织构,并采用溅射和射频化学气相法在织构表面沉积N、Si共掺杂类金刚石碳(N-Si-DLC)膜;采用球-盘式往复摩擦磨损试验机研究了边缘未修形和边缘修形的凸起织构化N-Si-DLC膜与316L不锈钢球在不同相对湿度(RH=15%,45%,75%)空气中的摩擦磨损性能;同时,基于有限元法分析了稳定摩擦阶段静态接触应力的分布情况.结果表明:边缘修形织构化N-Si-DLC膜的摩擦系数和磨损率均显著低于边缘未修形织构化N-Si-DLC膜,边缘修形效果与织构凸起面积密度有关,并影响织构的摩擦磨损性能;凸起面积密度为44%的边缘修形织构化DLC膜的减摩耐磨效果最佳;织构化DLC膜的摩擦磨损性能与织构边缘的最大接触应力密切相关,采用边缘修形可以大幅减小凸起织构边缘的最大接触应力,从而达到减摩耐磨的效果.     

废菌渣活性炭对苯酚和铜离子的吸附性能分析

以废菌渣为原料,采用硫酸铝与硝酸复合改性制备废菌渣活性炭,应用红外光谱分析和等电点进行表征,并对活性炭吸附苯酚、铜离子的动力学与等温线进行拟合分析.实验结果表明:活性炭具有芳香共轭结构,表面富含多种官能团,有利于对苯酚、铜离子的吸附;活性炭对苯酚、铜离子的吸附满足二级动力学模型,且颗粒内扩散不是控制吸附速率的主要步骤;活性炭对苯酚的吸附为自发放热的优惠吸附,而对铜离子的吸附为自发吸热的优惠吸附,符合Freundlich等温吸附模型;双组分等温吸附仍满足Freundlich等温吸附模型,苯酚与铜离子在活性炭上的吸附表现为协同作用;活性炭对苯酚的吸附机理主要为疏水键力,而对铜离子的吸附机理主要为离子交换和配位作用.     

Effects of Electrolytes on the Oxidation of Carbon Fibres

Effects of electrolytes on the oxidation of carbon fibreswere investigated by ion chromatography and cyclic vol-tammogram measurement.The results indicate that theconcentration of nitrate ion decreases with increase oftreatment time,and the concentration of phosphate ionkeeps a constant in the process of electrochemical oxida-tion.Nitrate ions have more effective electrochemical ox-idation ability than other anions.The mechanism of elec-trochemical oxidation of carbon fibres was suggested.     

碳钢在含Cl- 和SO42-碱性溶液中腐蚀规律的局部交流阻抗

 通过局部交流阻抗(LEIS)研究了碳钢在含Cl^-和SO₄^2-中性和碱性溶液中的腐蚀行为,并采用显微激光拉曼光谱技术进行了腐蚀产物的分析.研究结果表明,碳钢在中性和碱性溶液中均发生不同程度的腐蚀.在浸泡初期,碱性溶液中的腐蚀速率小于中性溶液中的腐蚀速率,碳钢表面在相对较短时间内形成γ-FeOOH腐蚀产物,起到较好的阻碍Cl^-和SO₄^2-阴离子侵蚀的作用.随着在溶液中浸泡时间的延长,由于Cl^-和SO₄^2-阴离子的侵蚀作用,以及在初期对基体起到保护作用的腐蚀产物膜的破损,导致平均阻抗值的降低.特别是在碱性溶液中起始阶段具有较高的平均阻抗值,但在浸泡过程中,其平均阻抗值快速地降低,表明溶液中的Cl^-和SO₄^2-阴离子对腐蚀产物膜的侵蚀作用将促进Q235碳钢的腐蚀发展.     

Ni~(2+)离子掺杂聚苯乙烯阳离子交换树脂碳化产物结构和性能

制备了Ｎｉ~(２＋)离子掺杂的聚苯乙烯阳离子交换树脂,并对其进行碳化处理,分析了树脂 碳化产物的组成和结构,同时还考察了树脂碳化产物作为二次锂离子电池碳电极材料时的电 化学性能．实验结果表明：Ｎｉ～（２＋）离子掺杂的聚苯乙烯阳离子交换树脂碳化产物与相同条件下处 理的未掺杂离子的树脂碳化产物相比,氢、氧含量有所提高,而硫含量则有所降低;Ｎｉ~（２＋）离子掺 杂提高了聚苯乙烯阳离子交换树脂碳化产物的石墨化程度,并且促进了碳化产物中层片石墨 微晶结构的增长和有序排列;Ｎｉ~（２＋）离子掺杂有效的提高了树脂碳化产物作为锂离子电池碳负极 材料的电化学性能．与未掺杂离子的树脂碳化产物相比,Ｎｉ~（２＋）离子掺杂的树脂碳化产物组装的 锂离子电池充放电容量平均提高了约２０（ｍＡ·ｈ）／ｇ,同时还显著降低了电池第一次充放电时的 不可逆性．     

Electrochemical Behaviour of Sputtering Deposited DLC Films

Diamondlike carbon (DLC) films were deposited via magnetron sputtering process. The energetic ion bombardment on the surface of growing film is one of the major parameters that control the atom mobility on the film surface and further the physical and chemical characteristics of the films. In this study, the energy of carbon ions was monitored by changing sputtering power density, and its effect on the electrochemical performance of the films was investigated. For the deposition at a higher sputtering power density, a higher sp3 content in the DLC films was achieved with denser structure and increased film-substrate adhesion. The impedance at the interface of Si substrate/sulfuric acid solution was significantly enhanced, and at the same time higher film resistance, lower capacitance, higher breakdown potential and longer breakdown time were observed, which were related to the significant sp3 content of the DLC films.     

真空条件下的金刚石成核

本文讨论了在真空状态下,碳离子淀积时产生金刚石成核的机理,作者认为高速运动碳离子打在非晶碳膜上产生了小范围的局部压力和热量.正是这个压强和高温使小范围内的非晶碳处于金刚石稳定的热力学状态.在此条件下小的金刚石核形成,同时经过迅速冷却保留下来.     

碳纳米管薄膜对重金属离子吸附的研究及应用

采用刮涂法制备碳纳米管(CNT)薄膜,以铜离子(Cu2+)为例,研究了其吸附去除重金属离子的行为.结果表明,碳纳米管薄膜吸附Cu2+满足Langmuir等温吸附;278 K时符合准二级动力学模型,而在298 K和318 K时符合准一级动力学模型;在298 K时CNT薄膜吸附Cu2+的最大吸附量为4.14 mg/g.在应用层面,设计了一套基于该CNT薄膜的水处理器件.