Ti3C2电极材料的密度泛函理论计算

研究H—,—O—,F—三种基团在Ti3C2表面的吸附, 通过密度泛函理论模拟计算吸附后结构的电子性质和量子电容. 结果表明： 3个相邻C原子中心处的正上方是最佳吸附位; 基团吸附可调制Ti₃C₂的电子结构； Ti₃C₂表面吸附H—基团的量子电容提升效果最好, 且在负偏压下具有较高的电荷积累能力.     

基于第一性原理的BaTiO3晶体电子结构和光学性质研究

应用第一性原理模拟得到了完整的压电材料BaTiO₃晶体的态密度、介电函数、吸收光谱、复折射率和复数光电导谱.计算结果表明,介电函数虚部、吸收光谱、复折射率和复数光电导谱的峰值位置存在对应关系,它们均与BaTiO₃晶体的的电子结构有关.计算结果与实验结果基本相符.     

NSO-X(X=Cl,F)晶体双折射性质的第一性原理研究

为了拓宽双折射晶体的探索范围，更为便捷地探索新型的双折射晶体，本文根据阴离子基团理论，参考了硼酸盐等性能优异的双折射晶体结构，从众多晶体中选择了结构类似、含有平面π共轭电子体系的N₃PS₂O₂Cl₄晶体和CN₅S₅O₃F晶体，对其晶体结构进行分析.其中N₃PS₂O₂Cl₄晶体主体部分为N₃PS₂六元环，而S₄N₄八元环为CN₅S₅O₃F晶体提供了共轭π键.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了其能带、态密度及双折射率等性质.结果表明，两种晶体在特定波段的双折射率大于0.1,存在成为优异双折射晶体的可能，其中CN₅S₅O₃F...     

钛酸锂负极的相分离机制

尖晶石钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)作为锂离子电池负极材料具有长寿命、高稳定性的特点,是高功率锂离子电池的理想选择,对发展电动汽车以及智能电网有重要意义.结合球差校正透射电镜(STEM)、电子能量损失谱(EELS)和理论计算,在原子尺度观测到了尖晶石钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)的结构,实现了对脱嵌锂过程的直接观测与表征.在锂化过程中,出现一个近似理想的异质界面(Li₄Ti₅O₁₂/Li₇Ti₅O₁₂),界面两侧Ti离子呈不同价态分布(Ti3+/Ti4+).而随着锂离子在材料中的嵌入和脱出,TiO₆八面体里面的Ti—O键会产生相应的收缩或拉伸(“呼吸”模型),而这种键长的变化直接导致材料在不同区域的电子电导率产生质的变化(由绝缘体的Li₄Ti₅O₁₂向近似导体的Li₇Ti₅O₁₂转变),而基本不影响材料的离子电导率,这是材料具有优良倍率性能的重要条件.借助原子分辨的EELS分析研究锂化以后的Li₇Ti₅O₁₂表面, 观测到材料表面的Ti3+自发氧化成Ti4+,这个电荷转移过程可以诱导电极材料界面上的副反应,可以合理解释钛酸锂电池产气的原因.进一步将钛酸锂电池用于储钠研究发现了晶格中存在Li₄Ti₅O₁₂/Li₇Ti₅O₁₂/Na₆LiTi₅O₁₂三相分离机制,深化了对电极材料过程动力学的认识.这些重要研究结果为钛酸锂的工业化应用提供了重要的结构基础与理论指导.     

Ti2AlN可加工陶瓷的快速制备及压痕行为研究

以TiH₂、AlN粉为原料,采用等离子体活化烧结技术制备出单相Ti₂AlN块体材料.通过对烧结过程中不同反应温度下产物的物相分析及显微结构观察,研究了Ti₂AlN的形成过程.结果表明:在700℃以下,TiH₂完成脱氢过程;当温度超过700℃后,AlN向脱氢后的Ti粉中扩散,并先后出现Ti₃Al、TiN、Ti₃AlN及TiAl等中间相;随着反应不断进行,中间相逐渐向Ti₂AlN相转变,从而在1200℃下保温5min获得了具有明显片层结构的单相Ti₂AlN陶瓷.对此单相Ti₂AlN陶瓷进行了压痕行为研究,结果表明低硬度以及压痕区内晶粒的微开裂是Ti₂AlN陶瓷具有良好可加工性的根本原因.     

Burn-resistant behavior and mechanism of Ti14 alloy

The direct-current simulation burning method was used to investigate the burn-resistant behavior of Ti14 titanium alloy. The results show that Ti14 alloy exhibits a better burn resistance than TC4 alloy (Ti–6Al–4V). Cu is observed to preferentially migrate to the surface of Ti14 alloy during the burning reaction, and the burned product contains Cu, Cu₂O, and TiO₂. An oxide layer mainly comprising loose TiO₂ is observed beneath the burned product. Meanwhile, Ti₂Cu precipitates at grain boundaries near the interface of the oxide layer, preventing the contact between O₂ and Ti and forming a rapid diffusion layer near the matrix interface. Consequently, a multiple-layer structure with a Cu-enriched layer (burned product)/Cu-lean layer (oxide layer)/Cu-enriched layer (rapid diffusion layer) configuration is formed in the burn heat-affected zone of Ti14 alloy; this multiple-layer structure is beneficial for preventing O₂ diffusion. Furthermore, although Al can migrate to form Al₂O₃ on the surface of TC4 alloy, the burn-resistant ability of TC4 is unimproved because the Al₂O₃ is discontinuous and not present in sufficient quantity.     

含类B3O6型有机平面π共轭基团的紫外非线性光学晶体的研究进展

非线性光学(NLO)晶体材料作为激光科学的重要组成部分，因其在信息存储等领域的广泛应用而越来越受到研究人员的关注.从阴离子基团理论可知，具有π共轭电子结构的平面六元环(B₃O₆)基团是“中国牌”晶体β-Ba₂B₂O₄(BBO)具有优异光学性能的决定性化学组分.因此，利用具有共轭大π键的平面基团进行紫外NLO晶体的分子构筑，已成为探索新型具有良好NLO性能材料的一种非常有效的方式.近年来，为了拓宽紫外NLO晶体的研究范围，具有与(B₃O₆)基团相似构型的一系列有机平面π共轭基团逐渐引起了研究人员的兴趣.目前，研究人员已经发现了许多具有优异光学性能的含类B₃O₆型有机平面π共轭基团的紫外NLO晶体，这些B₃O₆型有机共轭基团可以根据构成六元环的原子分为不同的类别：(H_xC₃N₃O     

钛掺杂BiFeO3光催化剂的制备及其催化性能

用溶胶-凝胶法制备钛(Ti)掺杂BiFeO₃纳米颗粒(Ti-BiFeO₃), 研究不同煅烧温度对Ti掺杂BiFeO₃结构调控及光催化性能的影响, 用X射线衍射（XRD）、 扫描电子显微镜（SEM）、 能谱分析（EDS）、 紫外-可见（UV-Vis)光谱技术对颗粒的相结构、 形貌、 原子比例、 光催化性能等进行测试及分析, 并以罗丹明-B为目标降解物, 对Ti掺杂BiFeO3光催化性能进行研究. 结果表明: Ti掺杂BiFeO₃样品在不同煅烧温度均出现Bi₂Fe₄O₉相; 煅烧温度可对Bi₂Fe₄O₉的含量进行调控, 在650 ℃煅烧样品中含有适量的Bi₂Fe₄O₉相, 能有效提高Ti掺杂BiFeO₃的光催化活性, 且具有较高的降解活性, 60 min内降解效率达85%.     

粉末冶金Ti–45Al–10Nb合金的高温抗氧化性能

通过粉末冶金法制备了化学成分为Ti–45Al–10Nb的高Nb含量的TiAl合金,并研究了其在850、900和950°C下的抗氧化性能。根据氧化皮形貌和微观结构演变分析,讨论了高温下的抗氧化机理。850°C和900°C的氧化皮结构相似,TiO₂+Al₂O₃混合物覆盖在弥散分布TiO₂+Nb₂O₅的基体层。在950℃时,氧化皮从外部到母体金属分为四层:疏松的TiO₂+Al₂O₃层、致密的Al₂O₃层、致密的TiO₂+Nb₂O₅层和弥散分布TiO₂+Nb₂O₅的基体层。Nb层抑制了Ti原子的向外扩散,阻碍了TiO₂的生长,同时促进形成连续的Al₂O₃保护层,使合金具有长期的高温抗氧化能力。     

Y2Ti2O7: Cr3+晶体中Cr3+杂质中心EPR参量及缺陷结构研究

本文利用强场图像中的高阶微扰公式计算了Y₂Ti₂O₇:Cr³⁺晶体的电子顺磁共振谱（EPR）参量(g因子g_//,g⊥和零场分裂D),计算中采用双旋-轨耦合参量模型,同时考虑了中心离子和配体的旋-轨耦合对EPR参量的贡献,计算结果与实验值很好地吻合.结果表明Cr³⁺掺入Y₂Ti₂O₇晶体会引起O^2-偏向[111]方向（C₃轴）2.55°,同时,杂质中心O^2--Cr³⁺键长相对于基质晶体的O^2--Ti⁴⁺键长增加0.005 A.     

基于热丝法对CaO-SiO_2-Al_2O_3保护渣结晶性能与凝固分数的研究

针对髙铝包晶钢连铸设计了Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣.采用单丝法研究w(Ca O)/w(Al2O3)对保护渣结晶性能的影响;采用双丝法模拟了保护渣渣膜形成及凝固过程,研究了w(Ca O)/w(Al2O3)对保护渣固相体积分数φ的影响.结果表明:实验保护渣系结晶能力随w(Ca O)/w(Al2O3)增大而增强,按结晶能力分为两个区间,w(Ca O)/w(Al2O3)1.30时保护渣结晶能力强于w(Ca O)/w(Al2O3)≤1.30的保护渣;在等温结晶过程中,w(Ca O)/w(Al2O3)=1.00的实验保护渣中析出枪晶石,w(Ca O)/w(Al2O3)=2.50时渣中析出硅酸二钙;w(Ca O)/w(Al2O3)增大使保护渣渣膜双丝间固相体积分数增大,结晶层增厚,不利于保证结晶器内润滑.与浇注常规包晶钢的Ca O-Si O2系保护渣性能对比表明,Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣在w(Ca O)/w(Al2O3)≤1.30时的结晶能力和固相体积分数都与对照渣相近,设计的Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣适用于高铝包晶钢连铸.     

动态反应釜制备超顺磁性Fe3O4粒子及其DNA提取

使用动态反应釜制备得到磁性粒子,与静态反应釜相比单次制备量提高20倍;通过扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、振动样品磁强计（VSM）等手段对产物进行表征,证明获得了粒径200 nm左右的单分散Fe₃O₄粒子,并具有超顺磁性;对其表面进行SiO₂包覆,获得具有良好分散性的Fe₃O₄@SiO₂粒子。研究发现Fe₃O₄@SiO₂对DNA提取具有可重复利用性,并且质粒DNA吸附到Fe₃O₄@SiO₂上后可直接加入聚合酶链式反应（PCR）体系作为扩增模板。     

CaO-SiO2-MgO-Al2O3四元渣系Al2O3活度预测模型

高炉渣系各组元活度对高炉冶炼和产品质量具有重要的影响作用. 基于分子-离子共存理论,建立CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃四元渣系Al₂O₃活度预测模型;结合试验测定值对其进行验证与修正,最终建立了修正的CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃四元渣系Al₂O₃活度预测模型;同时,依据模型计算结果探究R(w(CaO)/w(SiO₂)),w(MgO)/w(Al₂O₃)和w(Al₂O₃)对Al₂O₃活度的影响. 研究结果表明:修正后的CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃四元渣系Al₂O₃活度预测模型具有较高的预测精度,能够很好地预测熔渣Al₂O₃活度;当w(MgO)/w(Al₂O₃)=0.40,w(Al₂O₃)=20%时,随着R增加,Al₂O₃活度逐渐减小;当R=1.25,w(Al₂O₃)=20%时,随着w(MgO)/w(Al₂O₃)增加,Al₂O₃活度逐渐减小;当w(MgO)/w(Al₂O₃)=0.40,R=1.25时,随着w(Al₂O₃)增加,Al₂O₃活度逐渐增大.     

纳米Fe3O4/氟碳树脂磁场诱导自组装抗反射薄膜的制备及表征

为了获得高度取向的阵列材料,以水热合成的纳米Fe₃O₄磁性颗粒为功能物质,氟碳树脂为薄膜基体,在磁场作用下定向生长成具有磁性针状阵列结构的自组装抗反射薄膜,并考察不同Fe₃O₄含量对磁性阵列结构的影响;利用体视显微镜和扫描电镜（SEM）对薄膜表面结构进行了表征;采用紫外可见近红外分光光度计（UV/Vis/NIR）来表征自组装薄膜的反射率。结果表明:随着Fe₃O₄含量的增加,阵列高度逐渐增高;当粉体质量分数为10%时,阵列的间距为300～600μm,阵列中单个针状结构中间的直径约为100μm;薄膜表面的阵列结构对于反射率的降低有明显效果     

添加纳米Al微粒对纯钛微弧氧化膜层性能的影响

 在微弧氧化电解液中添加纳米Al 微粒,在纯钛表面进行微弧氧化制备Al₂O₃/TiO₂复合微弧氧化膜,采用Quant 200 型扫描电子显微镜(SEM)观察膜层的表面形貌,并研究纳米Al 微粒对微弧氧化复合膜层硬度和耐磨性能的影响。结果表明,纳米Al微粒的添加可使纯钛微弧氧化膜的表面更加平整致密,硬度和耐磨性显著提高。电解液中添加3 g/L 纳米Al 微粒后,微弧氧化的终止电压由460 V 上升至515 V,硬度由811 HV 提高至1232 HV,平均摩擦系数由0.68 降低至0.57,磨损失重由1.0 mg 降低至0.58 mg。     

超顺磁性Fe3O4@SiO2空心亚微球的制备及其在质粒DNA分离纯化中的应用

采用溶剂热法合成超顺磁性空心亚微球,然后通过正硅酸乙酯水解-聚合反应,在亚微球表面包覆SiO₂,形成核壳结构Fe₃O₄@SiO₂空心亚微球。以该Fe₃O₄@SiO₂亚微球为分离介质,实现了大肠杆菌（E. coli）质粒DNA的高效、快速分离。     

不同粒径的Sb2O3对PBT阻燃性能的影响

为了改善聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的阻燃性能,采用先机械球磨共混、后熔融注塑的方法制备了Sb₂O₃/BPS-PBT复合材料.研究了Sb₂O₃粒径对复合材料阻燃性能的影响,并分析了复合材料的阻燃机理.结果表明:Sb₂O₃使PBT初始分解温度提前,热分解速率减慢;添加相同质量分数的Sb₂O₃,纳米Sb₂O₃在气相阻燃中的效率和促进残炭形成的催化作用均优于微米Sb₂O₃;当溴化聚苯乙烯(BPS)和纳米Sb₂O₃的质量分数分别为10%和5%时,复合材料的LOI为28.3%,UL94达到V-0级.     

Cu2+诱导黄铁矿合成α-Fe2O3纳米多面体的生长机理

以黄铁矿为原料,通过焙烧、化学浸出、除杂得到Fe³⁺浸出液,随后采用水热合成法通过加入适量Cu²⁺溶液成功诱导合成出α-Fe₂O₃纳米多面体,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱对所获产物的结构和形貌进行表征,并对其成核及晶体生长过程进行探讨.研究结果表明,Cu²⁺诱导黄铁矿合成的α-Fe₂O₃纳米多面体具有六方相晶体结构,其粒径在500nm左右.通过对不同水热时间所获产物的形貌进行观察并结合溶液化学计算分析,可以推断α-Fe₂O₃纳米多面体的形成是沉淀-溶解-再结晶的过程,Cu²⁺的存在主要起到诱导Fe₂O₃晶核在生长过程中趋向形成多面体结构的作用.     

w(CaO)/w(Al2O3)对钙铝基保护渣结晶性能的影响

利用热丝法测试技术,结合扫描电镜和能谱分析,研究了不同w(CaO)/w(Al₂O₃)条件下钙铝基保护渣的结晶性能.结果表明,较低w(CaO)/w(Al₂O₃)下,保护渣结晶物相为LiAlO₂和CaO·Al₂O₃.其析出由渣中的Li⁺离子和Ca²⁺离子分别对高聚合度铝氧四面体结构的电荷补偿所致.而且,Li⁺离子优先参与,LiAlO₂优先析出.较高w(CaO)/w(Al₂O₃)下,结晶物相转变为LiAlO₂和3CaO·Al₂O₃.其变化原因为,CaO相对质量分数提高,保护渣聚合度降低,Ca²⁺离子和低聚合度铝氧四面体结构单元Q²结合而形成3CaO·Al₂O₃并析出.随着w(CaO)/w(Al₂O₃)由1.13提高至1.82,钙铝基保护渣析晶能力先减弱然后增强.在w(CaO)/w(Al₂O₃)为1.50和1.82时分别具有最弱和最强的析晶能力.     

低钙铝酸钙熟料的物相转变和浸出性能

以分析纯CaCO_3,Al_2O_3和SiO_2为原料,研究了n_(CaO)/n_(Al2O3)=1.0,w_(Al2O3)/w_(SiO2)=3.0时物料的熔化温度以及熟料的物相组成、自粉化性能和氧化铝浸出性能.结果表明:物料熔化温度为1 392℃;烧结温度为1 350℃时熟料物相为CaAl_2O_4,Ca_(12)Al_(14)O_(33)和γ-Ca_2SiO_4,自粉化性能和氧化铝浸出性能良好,氧化铝浸出率为93.37%;1 400℃物料局部熔化,非均相的形成造成物料扩散受阻和物相分布不均匀,阻止β-Ca_2SiO_4向γ-Ca_2SiO_4转化,熟料自粉化性能变差,且有Ca_2Al_2SiO_7生成,二者均使氧化铝浸出性能变差,氧化铝浸出率仅为74.50%;1 450℃物料完全熔化,熟料自粉化性能和氧化铝浸出性能得到改善.