形状和原子数对纳米金刚石表面性质的影响

研究了纳米金刚石的德拜温度、格林乃森参量、热容量、热膨账系数随原子数、形状的变化规律,探讨了原子数和形状对其热力学性质的影响.结果表明:①纳米金刚石的德拜温度随原子数增多而增大,在3种形状中,以立方体形的德拜温度为最大,而杆状为最小;②纳米金刚石的格林乃森参量和热膨胀系数均随原子数的增多而减小,在3种形状中,以立方体形的值为最小,而杆状的值为最大;③不同形状不同原子数的纳米金刚石的热容量均随温度升高而增大;④当原子数很大(即1/N趋于零)时,形状的影响消失,而且它的德拜温度、格林乃森参量、热容量、热膨胀系数分别趋于块状晶体的结果.     

形状和原子数对铟纳米晶热力学性质的影响

在纳米晶表面和体内原子数与形状的关系以及德拜温度和超导转变温度的计算公式基础上,以铟纳米晶为例,研究了形状、原子数对纳米晶的德拜温度和超导转变温度影响．结果表明：纳米晶会出现所谓双向微结构现象,即扁平状和细杆状的直角形纳米晶有相同的原子配位数和热力学性质;纳米晶的德拜温度与原子相互作用势和形状有关．它随温度的变化与块状晶体有相同的变化趋势,但取最小值的温度比块状晶体的值要低;在直角形纳米晶中,以立方形的德拜温度为最低;原子数较少时,铟纳米晶的超导转变温度随原子数的增多而升高,立方形超导转变温度高于扁平状和细杆状的值;而原子数较大时,情况相反．如将纳米晶原子数（线度）减小到一定值时,将纳米晶制成立方形会提高超导转变温度．     

形状和原子数对纳米晶粒铟热力学性质的影响

应用热力学和固体物理的理论,从微观角度得到纳米晶德拜温度的变化规律及热容与表面原子数、体内原子数、形状因子、温度等的关系.以铟纳米晶为例,研究了形状、原子数对纳米晶热容的影响.结果表明纳米晶德拜温度与原子相互作用和结构、原子数、形状有关.研究纳米晶热容时,表面效应和形状因子不能忽略.铟纳米晶的热容随温度升高而增大,其中表面热容受形状的影响较大,而体内热容与形状无关.在各种形状的纳米晶粒中,立方形纳米晶粒热容最大.表面热容和体内热容均随原子数增加而增大.     

超声化学法硒纳米晶体的可控制备

超声化学法,制备Se纳米棒（线）,产物由x-射线衍射仪、扫描电镜进行了表征.讨论了反应的浓度、时间对纳米晶形状的影响.实验证明,Se纳米晶的直径随着反应浓度的增加而增大,Se纳米晶的长度随着反应的时间延长而增大.     

溶剂热法合成Bi2Te3低维纳米结构及其表征

以NaBiO3·2H2O和Te粉为反应物,聚乙烯吡咯烷酮(PVP K130)为形状调控剂,通过溶剂热法合成具有不同形状的Bi2Te3纳米低维结构.系统研究了反应溶剂、反应温度和时间对Bi2Te3纳米低维结构的形状有显著影响.研究结果表明,反应溶剂、反应温度和时间对Bi2Te3纳米低维结构的形状有显著影响.用聚乙烯吡咯烷酮(PVP K130)作形状调控剂,在乙二酵(EG)中于200℃下反应45小时,成功合成了Bi2Te3纳米方块.用X射线粉末衍射和透射显微镜技术对所制备纳米晶的成分、晶相、形状和尺寸进行了表征分析.     

六方相NaDyF4微纳米晶的水热合成

采用水热法合成六方相NaDyF4微纳米晶,考察反应温度、反应时间、F-和Dy3+的摩尔比等对产物晶型和形貌的影响.采用X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对试样进行表征.结果表明:在水-乙醇-油酸体系中,固定水、乙醇和油酸的体积分别为10、12、6mL,NaOH为0.5g,调整F-和Dy3+的摩尔比值为4、5、7和10,220℃反应72 h,可以得到片状、短棒状、六棱柱状和长棒状等纯六方相NaDyF4微纳米晶.提出了六方相NaDyF4微纳米晶可能的生长机制.     

TiN/Si3N4界面结构对Ti-Si-N纳米晶复合膜力学性能的影响

采用多层膜模拟的方法研究了Ti-Si-N纳米晶复合膜中Si3N4界面相的存在方式,以探讨纳米晶复合膜的超硬机制。研究结果表明：Si3N4层厚对TiN／Si3N4多层膜的微结构和力学性能有重要影响。当Si3N4层厚小于0．7nm时,因TiN晶体的“模板效应”,原为非晶态的Si3N4晶化,并反过来促进TiN的晶体生长,从而使多层膜呈现TiN层和Si3N4层择优取向的共格外延生长。相应地,多层膜产生硬度和弹性模量升高的超硬效应,最高硬度和弹性模量分别为34．0GPa和352GPa．当层厚大于1．3nm后,Si3N4呈现非晶态,多层膜中TiN晶体的生长受到Si3N4非晶层的阻碍而形成纳米晶,薄膜的硬度和弹性模量亦随之下降。由此可得,Ti-Si-N纳米晶复合膜的强化与多层膜中2层不同模量调制层共格外延生长产生的超硬效应相同。     

室温固相合成形貌可控的CuO纳米晶及其表征

通过室温固相反应法成功制备出具有一维棒状和球型状的CuO纳米晶.研究结果表明,在反应过程中,表面活性剂对CuO纳米晶的形貌起着决定性的作用.当反应过程在表面活性剂聚乙二醇400液态环境中进行时,所制备的CuO为一维棒状纳米晶.纳米棒的直径为6～14 nm、长度为100～400 nm;当反应过程在表面活性剂聚氧乙烯9醚液态环境中进行时,则所制备的CuO为球形纳米粒子,纳米粒子的直径为4～11nm,平均直径为7 nm.用X射线粉末衍射和透射显微镜技术对所制备纳米晶的成分、晶相、形状和尺寸进行了表征分析.对不同形貌CuO纳米晶的形成机理作了深入的讨论,提出了CuO纳米棒的表面活性剂软模板诱导自组装生长机理.     

在不同衬底上用纳米引晶法选择性生长金刚石薄膜

采用光刻工艺和纳米引晶技术 ,在抛光的单晶 Si衬底上形成带有超细金刚石纳米粉的引晶图案 ,并利用引晶处与抛光 Si处金刚石成核密度的巨大差异 ,在光滑的 Si3N4 和 Mo衬底上实现金刚石薄膜的高选择性生长 .     

粒度对吸附影响的量子化学研究

以CO在纳米金刚石表面的吸附为体系,以球形原子簇模拟球形纳米颗粒,用量子化学方法(AM1)研究了吸附剂粒度对吸附影响的规律。结果表明:纳米金刚石的粒径对CO在其表面的吸附影响很大;吸附能的绝对值随粒径的增大而减小,且随着粒径的增大吸附能绝对值减小的趋势逐渐趋于平缓,当粒径很大时,吸附能的绝对值趋于零;吸附能绝对值的对数与粒径成线形关系。这些结论与热力学分析和实验结果相一致,进而说明用量子化学方法来预测和分析纳米粒子的吸附是可行的。     

不同晶向银纳米杆的热稳定性研究

采用三维分子动力学模拟方法,以面心立方金属银为研究对象,以尺寸和总原子数相近的三个不同晶向［110］、［11-2］、[11-1-］纳米杆为模拟模型,基于Finnis-Sinclair型嵌入原子法（EAM）多体势,模拟研究了不同晶向纳米杆结构在常温及其在不同温度直到熔化过程中的变化,计算得到了其不同温度的平均势能及熔点.模拟结果表明,［110］晶向纳米杆热稳定性最高,其次是［11-2］晶向纳米杆,最低的是［11-1-］晶向纳米杆.     

Glycothermal法制备钛酸铋镧纳米晶

以分析纯Bi2O3、LaO3、TiCl4为原料,NaOH为矿化剂,通过Glycothermal法制备了具有板状形貌的钛酸铋镧(BLT)纳米晶.采用X线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)等测试手段对纳米晶的微结构进行了表征,并研究了醇水体积比、反应时间和矿化剂加入量等因素对晶粒尺寸、形貌及结晶性的影响关系.结果表明:BLT纳米晶尺寸随醇水体积比增加而减小；随着反应时间的延长,晶粒尺寸与结晶度逐渐增大；随着矿化剂量的增加,晶粒宽厚比逐渐增大.当醇水体积比为1:5、反应时间为24 h、矿化剂引入量为0.266 mol/L时,BLT纳米晶宽厚比可达2.67.     

复合材料中增强相形状对有效模量的影响 (Ⅰ)

采用Mori-Tanaka方法,研究了基体/夹杂类复合材料中增强相形状对有效模量的影响.首先给出了在夹杂和基体均为各向异性的情况下,夹杂平行分布和随机取向分布时复合材料有效弹性模量的计算公式.进而比较了无限长的纤维、半径无限大的薄片以及椭球状夹杂等典型的增强相形状对弹性模量的影响规律.在夹杂平行分布时,薄片和纤维导致相同的最大弹性模量,而在取向随机分布时,薄片的增强效果更明显.长短轴之比小于10的椭球对刚度的贡献远低于薄片和纤维.     

回流法制备MnFe_2O_4纳米晶及磁性能

以NaOH为沉淀剂,通过一种简单的低温回流法制备了MnFe2O4纳米晶.采用XRD、SEM、FESEM、FTIR和VSM等手段对MnFe2O4纳米晶尺寸、晶相结构和磁性能进行了分析表征.结果表明,所制备的MnFe2O4纳米晶为尖晶石相结构,晶粒尺寸随着反应温度的升高而增大,从50℃的10 nm增大到90℃的22 nm;样品的饱和磁化度随温度的升高而增大.     

[110], [112], [111]晶向钨纳米线拉伸微结构演变

采用嵌入原子势,使用分子动力学方法,模拟研究了[110]、[112]和[111]三个晶向钨纳米线的拉伸弛豫过程的微观破坏机理.并引入共近邻分析方法、配位数及中心对称参数法来分析它的结构和形状的演化过程.结果表明:不同晶向的纳米线拉伸时具有不同的力学性能,[111]晶向具有最大的弹性模量、屈服应变、屈服强度与断裂应变,其次是[110]晶向,最后是[112]晶向.晶向对弹性模量的影响较小,但对屈服应变、屈服强度、断裂应变影响较大.模拟结果还表明:这三个晶向均具有弹性、损伤、屈服及颈缩断裂四个阶段,且发现[112]晶向具有强化阶段,即应力随应变的增加而增加,重新恢复承载能力,但其断裂应变最小.并给出了这三种不同晶向拉伸断裂的机理.     

PBX炸药有效弹性模量的有限元模拟

采用代表体积元法,建立了炸药颗粒圆形随机分布和六边形规则分布细观力学模型,通过ANSYS有限元软件对PBX炸药的有效弹性模量进行了计算,计算结果和实验结果吻合较好.计算分析了炸药颗粒的性质、体积分数、形状和级配以及黏结剂性质等因素对PBX炸药有效弹性模量的影响.结果表明,炸药颗粒形状和分布方式对PBX炸药的有效弹性模量影响较小;颗粒级配对PBX炸药的有效弹性模量影响较大.PBX炸药的有效弹性模量随炸药颗粒体积分数以及弹性模量的增加而增大,在炸药颗粒体积分数较高时,炸药颗粒性质对PBX炸药有效弹性模量的影响较明显.黏结剂的体积分数虽然很少,但黏结剂的弹性模量对PBX炸药有效弹性模量的影响较大.     

高温下合成ZnSe,ZnO枝状纳米晶及其取向连接生长

高温下通过简单的热液注射方式合成了包含ZnSe,ZnO的枝状纳米晶.ZnSe和ZnO拥有不同的晶体结构,分别为闪锌矿结构和纤锌矿结构.实验参数的调整使得枝状纳米晶的组成、形貌发生显著变化.讨论了纳米晶枝状结构的形成机制,认为高温下纳米晶的有取向连接生长是主要原因,特别是对于弯曲结构的ZnO纳米晶通过非极性面间相互连接.此结果对有取向连接合成结构更加复杂的纳米晶有一定的指导意义.     

金纳米微粒晶格畸变和结合能的尺寸形状效应

利用紧束缚分子动力学的方法,模拟了球形和立方体金纳米微粒的最近邻原子间距以及结合能. 研究表明,原子数为108, 256的立方体纳米微粒的稳定结构是非晶态,而其他尺寸的球形和立方体形微粒则是面心立方结构. 对于晶态结构,在一定的形状下,金纳米微粒的最近邻原子间距以及结合能随着微粒尺寸的减小而降低;而在微粒原子数一定时,球形金纳米微粒的最近邻原子间距以及结合能的变化量分别要小于立方体形微粒的相应变化量. 由于晶体-非晶转变对于最近邻原子间距的影响非常明显,因此最近邻原子间距可以作为晶态和非晶态纳米微粒的一个判据. 通过线性拟合模拟数据, 定量地给出了形状对于最邻近原子间距变化量的贡献为总变化量的2%,而对于结合能的贡献为总变化量的15%. 本文模拟的最近邻原子间距的数值与文献上报道的实验结果符合得很好.     

PbS对电极的制备及其对量子点敏化太阳能电池光电性能的影响

采用电化学沉积法在ITO透明导电玻璃上制备PbS纳米晶薄膜,研究其对量子点敏化太阳能电池光电性能的影响.研究发现,该PbS纳米晶薄膜由粒径约几十纳米到几百纳米的颗粒堆积而成,形成了较疏松的薄膜结构.X线衍射分析表明,该PbS为立方相结构.采用PbS薄膜作为对电极,CdSe量子点敏化TiO2纳米晶薄膜为光阳极组装电化学电池,电池的效率由Pt对电极的0.045%增大到0.098%,表明PbS对电极的电催化活性优于Pt对电极.     

退火对AlCN非晶薄膜结构及力学性能的影响

利用磁控溅射方法在单晶硅基片上制备出不同Al含量AlCN非晶薄膜,随后分别在700℃和1000℃进行真空退火热处理.使用X射线衍射仪和高分辨透射电镜研究了沉积态和退火态薄膜的组织和微观结构,用纳米压痕仪测试硬度和弹性模量.结果表明,退火态薄膜组织和微观结构强烈依赖于薄膜的Al含量.经1000℃退火后,低Al含量AlCN薄膜没有出现结晶现象,但形成了分层;高Al含量AlCN薄膜中,退火促使AlN纳米晶的生成,使薄膜形成了非晶包裹纳米晶的复合结构,随着距表面深度的增加,形成的纳米晶密度和尺寸均有减小的趋势.随着退火温度的升高,AlCN薄膜的硬度和弹性模量均降低;而对于高Al含量AlCN薄膜,由于形成了纳米复合结构,硬度和弹性模量下降幅度减少.