Thin films of fullerene-like MoS2 nanoparticles with ultra-low friction and wear

The tribological properties of solid lubricants such as graphite and the metal dichalcogenides MX2 (where M is molybdenum or tungsten and X is sulphur or selenium) are of technological interest for reducing wear in circumstances where liquid lubricants are impractical, such as in space technology, ultra-high vacuum or automotive transport. These materials are characterized by weak interatomic interactions (van der Waals forces) between their layered structures, allowing easy, low-strength shearing. Although these materials exhibit excellent friction and wear resistance and extended lifetime in vacuum, their tribological properties remain poor in the presence of humidity or oxygen, thereby limiting their technological applications in the Earth's atmosphere. But using MX2 in the form of isolated inorganic fullerene-like hollow nanoparticles similar to carbon fullerenes and nanotubes can improve its performance. Here we show that thin films of hollow MoS2 nanoparticles, deposited by a localized high-pressure arc discharge method, exhibit ultra-low friction (an order of magnitude lower than for sputtered MoS2 thin films) and wear in nitrogen and 45% humidity. We attribute this 'dry' behaviour in humid environments to the presence of curved S-Mo-S planes that prevent oxidation and preserve the layered structure.     

热处理制备碳纳米洋葱状富勒烯的研究

采用真空热处理方法，以石墨为原料制备洋葱状富勒烯。利用高分辨电子显微镜对其进行了观察和表征。用金属纳米颗粒掺杂催化制成的纳米洋葱状富勒烯，石墨化程度较高。催化剂对纳米洋葱状富勒烯的形成有较大影响。这种制备纳米洋葱状富勒烯的方法工艺简单、产量较高，产品易于纯化，比较易于工业化。     

多壁碳纳米管负载镧掺杂氢氧化铁纳米胶粒修饰碳纤维簇电极对CO2的光电催化还原研究

通过溶胶法制备了氢氧化铁溶胶纳米粒子及镧掺杂氢氧化铁溶胶纳米粒子,多壁碳纳米管负载后,化学修饰在碳纤维簇电极上,制备出多壁碳纳米管负载镧掺杂氢氧化铁纳米胶粒修饰碳纤维簇电极,该电极对CO_2有光电催化还原作用。多壁碳纳米管修饰后增加了电极的表面积,氢氧化铁纳米胶粒修饰后还原电流变大增强了电催化还原功能,镧掺杂后起始电位正移增加了光催化还原功能。以MOPAC2012提供的PM7半经验分子轨道方法在设计的铁-氧-氯构成的氢氧化铁分子簇模型上进行半经验分子轨道计算,通过对计算结果的热力学,能级,分子轨道组成以及光谱分析表明,氢氧化铁溶胶纳米粒子及其镧掺杂对CO_2有光电催化还原行为。所设计的分子簇模型是具有热力学稳定的结构,镧掺杂加强了其稳定性。氢氧化铁分子簇具有较好的电子转移性,镧掺杂降低了其费米能级高度,有利于光催化,与实验结果相对应。且催化后的CO_2在键长、分子结构以及红外光谱都发生了较大变化,并具有碳酸的前体结构,实现了对CO_2分子的活化和光电化学催化还原。     

金纳米粒子的制备方法及在DNA检测中的应用

综述了金纳米粒子的几种常见制备方法以及这些方法的特点，并归纳为物理法及化学法。前者包括真空蒸镀法、软着陆法及激光消融法；后者又划分为溶胶法、晶种生长法、反胶束法、相转移法及模板法等。不同的方法可获得不同粒径和形状的金纳米粒子，应用时可根据需要选择合适的方法。金纳米粒子特殊的物理及化学性质使其在化学、生物、医学等领域有广泛的用途，尤其在DNA检测中有重要的应用价值。根据方法的特点，DNA检测可分为光学检测法、电化学检测法、压电检测法等。在这些方法中使用金纳米粒子后，检测方法的灵敏度及检测范围有了明显的提高。     

Mn_7C_3@C核壳型纳米粒子制备及其超级电容器电极特性

以甲烷作为碳源气体,块体锰作为原料,采用一种简单的直流电弧等离子体法成功制备了Mn_7C_3@C核壳型纳米粒子,用于高性能超级电容器的电极材料.所制备的Mn_7C_3@C核壳型纳米粒子平均直径为30~35nm.拉曼光谱结果显示石墨碳壳具有良好的导电性.通过循环伏安、恒电流充放电及电化学交流阻抗谱对Mn_7C_3@C核壳型纳米粒子电极材料进行电化学性能分析,结果表明其具有高比电容、快速充放电等优异的电化学性能.在扫描速率为1mV/s时,比电容最高可达185.8F/g.同时具有良好的循环稳定性,在100mV/s扫描速率下1 000次循环伏安测试后,比电容仍保持为最初的88%,与单纯Mn_7C_3(79%)相比,有明显提高.Mn_7C_3@C核壳型纳米粒子电极材料优异的电化学性能归因于其良好的核壳结构,富缺陷碳层具有良好的导电性,有助于离子的传输和结构的稳定,而内核Mn_7C_3主要产生赝电容,在C和Mn_7C_3的协同作用下产生双电层和赝电容双模式储能机制.     

“零夹杂”超级纯净钢精炼理论与工艺探讨

通过热力学计算，分析“零夹杂”超级纯净钢精炼过程中防止氧化物夹杂析出的工艺条件和在真空精炼过程中氧化物夹杂被碳还原气化的热力学条件，以及钢液中氮化钛析出的热力学条件。指出在真空条件下钢液中氧化物 夹杂被还原气的反应受反应动力学条件的限制，同时提出“零夹杂”超级纯净钢精炼工艺的要点。     

缓冲气体对激光烧蚀制备掺 Er 纳米 Si 晶薄膜结构特性的影响

采用 XeCl 脉冲准分子激光器,保持激光脉冲比为1:3,分时烧蚀Er靶和高阻抗单晶Si靶,在10 Pa的Ne气环境下沉积了掺Er非晶Si薄膜. 在氮气保护下,分别在1 000℃,1 050 ℃和1 100℃温度下进行30 min热退火处理. 对所得样品的Raman谱测量证实,随着退火温度的升高,薄膜的晶化程度提高;利用扫描电子显微镜观测了所制备的掺Er纳米Si晶薄膜的表面形貌,并与相同实验参数、真空环境下烧蚀并经热退火的结果进行了比较. 结果表明,Ne气的引入,使形成轮廓明显的掺Er纳米Si晶粒的退火温度降低,有利于尺寸均匀的晶粒的形成.     

碳纳米管的电镜图象

运用Ｘ６５０扫描电镜、Ｈ８００透射电镜等对各种碳纳米管的形貌和结构进行了观察,发现碳纳米管呈纤维状,且有一定的弯曲;碳纳米管管端始终是封闭的,管子四周被碳纳米颗粒包围;纯化后的碳纳米管管壁四周的碳纳米颗粒消失,管口同时被打开．此外,还对其形成原因进行了分析     

激素类药物醋酸地塞米松纳米粒的制备及其质量评价

以单硬脂酸甘油酯为载体,应用乳化-溶剂挥发法制备醋酸地塞米松纳米粒,测定其粒径、药物包封率等性质。经过正交优化试验确定其优选方案为：载体材料单硬脂酸甘油酯的用量为0.3g,表面活性剂为硬脂酸聚烃氧酯（S-40）/泊洛沙姆（F68）（质量比为7/3）的混合物,有机相氯仿与水相的体积比为5：75,蒸发有机相氯仿时的真空度为0.05MPa。制备所得的醋酸地塞米松纳米粒球体均匀度好,平均粒径在100nm左右,载药纳米粒的包封率在89.03%左右。     

12Cr2Ni4A钢高温真空低压脉冲渗碳工艺

与传统气氛渗碳相比，高温真空渗碳在提高渗碳效率、产品质量和节约能源方面均表现出明显优势.本文分析了12Cr2Ni4A钢的奥氏体晶粒长大行为、扩散系数及奥氏体饱和碳质量分数等关键参数的影响，结合真空低压脉冲渗碳工艺原理，对高温真空低压脉冲渗碳工艺进行实验验证.结果表明:实验钢在930，950，980℃渗碳温度下，渗碳层的硬度梯度曲线和碳质量分数梯度曲线的实测值与预期值吻合较好.此外，随着渗碳温度的升高，碳的扩散系数和奥氏体饱和碳质量分数增加，高温真空渗碳可显著提高渗碳速率，温度每提高10℃约使渗碳效率提高14%~17%.     

RH冶炼超低碳钢内部脱碳机理及控制工艺

为了研究RH真空处理过程脱碳反应速率及其影响因素,并有效地控制超低碳钢在RH真空处理过程中碳含量的变化,根据热力学、动力学原理建立了RH真空处理脱碳数学模型,通过RH真空处理脱碳数学模型研究了内部脱碳反应深度和脱碳速率之间的关系.模型计算结果表明,反应深度的变化和内部脱碳的反应速率是相对应的,采取预真空操作,提升了反应深度,淡化了前期脱碳转折点的影响,加速了前期的脱碳反应,并在RH处理后期找到了内部脱碳向表面脱碳转变的时间临界点.     

以白云石为原料煅烧金属镁的工艺研究

本文以白云石为原料煅烧金属镁的工艺研究,旨在克服现存工艺方法中的镁还原效率低、能耗大、生产周期长和污染严重的问题。该工艺方法包括破碎白云石、真空低温轻煅与二氧化碳回收利用、冷却并回收热量、混合配料球磨、混合料制团、真空高温热还原和取镁块及炉渣利用。真空低温轻煅是利用连续式真空煅烧炉将经过破碎的白云石在煅烧温度为500~1000℃和炉内压力为10000~60000Pa的条件下轻煅1~3h,白云石中的MgCO3与CaCO3依次分解,得到二氧化碳与氧化镁和氧化钙的混合物。在炉内流动并加热白云石的二氧化碳被回收利用。     

用延迟焦化逐步回归法模型预测焦化产物的分布

因原油产地、加工方法等不同,减压渣油延迟焦化反应产物的分布及组成差异较大。对17种减压渣油的物理化学性质,如密度、残炭、灰分、金属含量、组成(饱和分、芳香分、胶质、沥青质)等进行了全面分析,并在管式焦化反应装置上分别进行焦化反应实验。采用逐步回归分析法对11组数据进行分析,首先确定对焦化反应产物分布的各项指标(包括焦炭收率、≤200℃轻油收率、>200℃重油收率、气体收率、气体中氢气浓度及甲烷浓度)影响显著的减压渣油理化性质,然后用多元回归拟合得到各理化性质的回归系数,建立延迟焦化装置产品分布预测模型,并根据6种减压渣油的性质对焦化产物分布进行预测,结果表明该预测模型的相对误差均小于5%。与已有模型相比,该模型不但可以同时预测焦化气体、轻油、重油和焦炭产率,还可以预测焦化气体中氢气和甲烷含量,从而为预测渣油的焦化产物分布、优化调配焦化原料的合理加工提供较为全面的参考信息。     

RH精炼钢中全氧量变化与操作改进

为了使钢中全氧量控制在一个适当的水平,在武钢炼钢总厂RH真空脱气装置对低碳、超低碳钢进行了脱氧净化试验.结果表明,影响全氧去除的因素按作用高低依次是出钢溶解氧水平,溶解氧与钢包渣的交互作用,钢包渣,和真空处理净化时间.通过改进工艺生产了全氧量≤10×10-6,非金属夹杂物尺寸<10μm的清洁钢水,建立了一个钢包内钢水全氧浓度随时间变化的新方程,该方程考虑了全氧的表观平衡含量及环流、扩散传质对去除氧化物夹杂速率的影响.     

Ordered nanoporous arrays of carbon supporting high dispersions of platinum nanoparticles.

Nanostructured carbon materials are potentially of great technological interest for the development of electronic, catalytic and hydrogen-storage systems. Here we describe a general strategy for the synthesis of highly ordered, rigid arrays of nanoporous carbon having uniform but tunable diameters (typically 6 nanometres inside and 9 nanometres outside). These structures are formed by using ordered mesoporous silicas as templates, the removal of which leaves a partially ordered graphitic framework. The resulting material supports a high dispersion of platinum nanoparticles, exceeding that of other common microporous carbon materials (such as carbon black, charcoal and activated carbon fibres). The platinum cluster diameter can be controlled to below 3 nanometres, and the high dispersion of these metal clusters gives rise to promising electrocatalytic activity for oxygen reduction, which could prove to be practically relevant for fuel-cell technologies. These nanomaterials can also be prepared in the form of free-standing films by using ordered silica films as the templates.     

Fabrication of copper nanorods by low-temperature metal organic chemical vapor deposition

Copper nanorods have been synthe-sized in mesoporous SBA-15 by a low-temperature metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) employing copper (II) acetylacetonate, Cu(acac)2, and hydrogen as a precursor and reactant gas, re- spectively. The hydrogen plays an important role in chemical reduction of oganometallic precursor which enhances mass transfer in the interior of the SBA-15 porous substrate. Such copper nanostructures are of great potentials in the semiconductor due to their unusual optical, magnetic and electronic properties. In addition, it has been found that chemically modi- fying the substrate surface by carbon deposition is crucial to such synthesis of copper nanostructures in the interior of the SBA-15, which is able to change the surface properties of SBA-15 from hydrophilic to hydrophobic to promote the adsorption of organic cupric precursor. It has also been found that the copper nanoparticles deposited on the external sur- face are almost eliminated and the copper nanorods are more distinct while the product was treated with ammonia. This approach could be achieved under a mild condition: a low temperature (400℃) and vac-uum (2 kPa) which is extremely milder than the con- ventional method. It actually sounds as a foundation which is the first time to synthesize a copper nanorod at a mild condition of a low reaction temperature and pressure.     

烧结气氛对注射成形Fe/2Ni合金性能的影响

在H2 ,H2 N2 及真空气氛下对Fe/ 2Ni合金进行了烧结 ,讨论了烧结气氛对合金碳含量以及合金力学性能的影响 ;指出烧结气氛是通过H2 N2 混合气氛中H2 脱出合金中的碳 ,从而影响合金的最终组织来影响合金力学性能的 ,因此可以通过控制烧结气氛中的H2 的含量来控制合金中的碳含量 ,以得到所需的力学性能 ;并对合金脱碳机理作了初步探讨     

微波法制备碳纳米管负载ZnCdS纳米粒子及其光催化性能

用微波法制备了碳纳米管负载ZnCdS纳米复合材料(ZnCdS/CNTs).通过扫描电子显微镜(SEM),透射电镜(TEM)和X-射线粉末衍射(XRD)测试表明:平均粒径为25 nm六方纤锌矿结构的ZnCdS纳米粒子均匀分散在碳纳米管表面.ZnCdS/CNTs纳米复合材料在可见光下光催化降解甲基橙和罗丹明溶液.结果表明:催化剂用量为0.02g/L条件下,对初始浓度均为100mg/L的甲基橙和罗丹明溶液进行可见光光照50min后,降解率分别达到97%和96.7%;催化剂重复使用3次后,光照50min后甲基橙和罗丹明的降解率仍可达到92%和91%.     

真空度对碳纳米管场发射显示器的影响研究

建立了碳纳米管场发射环境下电子与气体碰撞的数理模型。通过实验观察和理论分析说明：碳纳米管场发射显示器在常规阴阳极间距下。在不同真空度下的显示均为电子轰击荧光粉发光所致，在低真空度下也无气体放电产生紫外光致荧光粉发光；当真空度太低时，气体电离会降低实际加在阴阳极间的电压，致使电子无法发射。通过电子与气体分子的碰撞频率计算可以说明，用气体压力与阴阳极间距的乘积作为标准衡量气体对场发射的影响比仅用真空度来衡量更为合理。场发射显示器阴阳极间距越大，对真空度的要求越高。     

真空下用磷矿石无渣工艺制备磷

应用物质吉布斯自由能函数法讨论了不同压力下由磷矿石(其主要成分是磷酸钙)和碳反应生成碳化钙制备磷的反应条件。计算结果表明:在常压下反应起始温度为1891K,而当系统残余压力在90~9Pa间,反应进行的温度降低为1423K~1320K.同时用磷酸钙与还原剂碳在真空炉内实验,得到了磷单质,验证了理论研究的正确性,为下一步的研究提供了热力学理论依据和试验基础。