Cu_2O改性ZnO纳米阵列表面的润湿性与紫外响应行为研究

在ITO基底上采用电化学沉积法制备了Cu_2O改性的ZnO纳米阵列,通过场发射电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和接触角测量仪等对其微纳结构和表面润湿行为进行了研究。实验结果显示,低表面能Cu_2O粒子的吸附增强了ZnO纳米阵列的超疏水性。很多材料表面对水滴有较高黏附力是因为材料表面微槽中密封的空气而产生的毛细管附着力,而ZnO纳米棒阵列表面对水滴的高黏附性是因为其表面的范德华力作用。改性后样品表面形成的ZnO-Cu_2O微纳分层结构减小了样品表面与水的接触面积。另外,加上Cu_2O自身的低表面自由能,共同导致范德华力减小从而使得表面对水滴的黏附小而具有很好的超疏水性。     

电弧加热器高温流场激光吸收光谱诊断

气流温度和组分粒子数密度是定量评估电弧加热器运行参数和流场品质的关键,常规测试手段难以适应电弧加热器内高温气流的恶劣环境,电弧加热器等离子体气流诊断研究一直缺乏有效手段。本研究应用激光吸收光谱技术,选用原子O（777.19nm）谱线,基于局部热化学平衡等离子体假设,对电弧加热器内高温离解空气（＞5000K）试验气流进行在线诊断。试验测得了总焓H₀=15.8,17.4MJ/kg 2组工况下,电弧加热器内等离子体气流温度和原子O粒子数密度。2组工况获得平均气流温度分别为5843和6047K,对应高温平衡气流表获得气流温度为5950和6335K。测得加热器运行稳定后2组工况的原子O总粒子数密度在（1.1~1.2）×1018cm-3之间,低能级5S₂0粒子数密度在（1.0~1.6）×1010cm-3之间,2组工况原子O总粒子数密度的差异与NASA-CEA平衡计算结果一致,验证了电弧加热器气流局部热力学平衡假设的有效性。本研究工作验证了激光吸收光谱技术可作为高焓电弧加热器常规诊断手段。     

负载CuO/Cl活性炭的气态汞脱除特性

为了解CuO/Cl负载对活性炭吸附剂汞脱除特性的影响,开展了利用HCI,Cu(NO_3)_2·3H_2O,Cu(NO_3)_2·3H_2O混合NH_4Cl溶液3种浸渍负栽处理方法获得的活性炭吸附材料汞脱除性能实验研究.汞吸附实验在实验室规模的固态吸附刺汞吸附效能测定系统上进行.结果表明,3种负载改性的活性炭对单质汞的吸附能力均高于原始活性炭,且所获得的汞吸附能力从低到高依次为AC-CuO,AC-HCl,AC-CuO(Cl).活性炭负载CuO/Cl可以使吸附反应器出口处烟气中含有40%以上的二价汞,吸附能力的提高可归因于CuO对活性炭表面汞氧化的催化作用.温度提高有利于催化氧化过程,实际运行工况的最佳温度区间为370～470K.随着SO2浓度的升高,汞吸附能力明显降低.     

P型Si(100)化学镀NiP薄膜的制备及性能研究

采用化学镀的方法在组成为NiSO4.6H2O NaH2PO2.H2O Na3C6H5O7.H2O的化学镀液中与Pd活化的p型Si(100)表面制备了NiP薄膜,利用X射线能量色散谱(EDX)对NiP薄膜的成分进行了表征。用原子力显微镜(AFM)和电化学阳极溶出(ASV)的方法对不同化学镀时间下的NiP薄膜在Si表面的覆盖度进行了研究。结果表明,在表面覆盖度Γ达到4.03×10-8mol/cm2时,表面覆盖达到饱和,此时颗粒大小均一,并分布均匀。以NiP/Si为工作电极,在0.5 mol/L1的H2SO4溶液中分别在光照和暗态条件下对不同化学镀时间的NiP薄膜进行阴极极化扫描,结果表明,在Si表面未完全被覆盖和过度被覆盖的情况下光电催化的性能都没有达到最高,仅当Si表面被完全覆盖时,具有最强的光电催化析氢特性。     

微小卫星在LEO背景等离子体环境中的充电特征

航天器在低地球轨道(Low earth orbit,LEO)背景等离子体中高速运行时会在速度下方形成尾流区。本文以南京航空航天大学的"天巡一号"微小卫星为研究对象,利用充放电计算程序SPIS研究分析了其在LEO背景等离子体环境下的充电情况、尾流特征及鞘层结构。模拟结果表明,微小卫星在背景等离子体环境下的充电电位低,这与LEO的充电电位特征相符;其尾流和鞘层结构与大卫星有明显特征区别:(1)其远尾区存在密度增强效应;(2)微小卫星鞘层情况符合厚鞘近似。同时,本文采用轨道运动限制(Orbital motion limited,OML)理论对密度增强效应进行了合理解释,而卫星的材料和尺寸可对密度增强的程度造成影响;在"天巡一号"靠近底板的位置鞘层厚度为0.630m,而鞘层厚度并不是常数,随着卫星表面电位的不同有所变化。     

磁性多壁碳纳米管的制备及其在重金属水处理方面的应用

利用湿化学氧化法对多壁碳纳米管(MWCNT)进行表面功能改性处理,然后采用溶剂热法进一步处理制备重金属吸附性能的磁性多壁碳纳米管(60-MWCNT/Fe_30_4),并采用SEM、FT-IR、XPS等表征。结果表明:经磁性四氧化三铁表面改性后,在MWCNT表面有效引入了含氧官能团(一COOH)及磁性Fe—0基团,制备的60-MWCNT/Fe_30_4集合了MWCNT材料的优良特性及Fe_30_4磁性材料的磁特性。在此基础上,将60-MWCNT/Fe_30_4作为可靠的吸附剂用于重金属水处理。实验结果表明60-MWCNT/Fe_30_4对Cu(II)、Cd〇I)及Pb(II)具有良好的吸附分离效果,最佳吸附pH值为6,最大饱和吸附容量分别达到87.64、57.14、215.05 mg?g'且对共存离子具有选择性。吸附动力学曲线拟合发现,符合Langmuir吸附等温模型和拟二级动力学吸附模型。这项研究为吸附法处理水体中重金属离子提供了新的思路。     

Ni-SiC复合镀层电沉积机理的研究

本研究通过沉降实验、吸附分析以及流动电位的测量,确定SiC颗粒在Watt’s槽液中表面带电荷的情况。实验结果表明,在该镀液中SiC颗粒表面吸附Ni~(2 )而带正电荷,这是决定Ni-SiC共沉积的主要因素。认为SiC颗粒与Ni共沉积有三个主要步骤:1.通过液体流动以及颗粒沉降作用,把SiC颗粒输送到阴极表面附近;2.颗粒受静电作用被吸附而停留在阴极表面上;3.颗粒被嵌合在镍层中。     

Er对镁合金固溶强化作用的第一性原理研究

采用虚拟晶胞近似方法控制固溶体中的Er含量,基于密度泛函理论的第一性原理赝势方法研究了Er对Mg-xEr(x=1at.%~6at.%)固溶体的固溶强化作用。计算结果表明:Mg-xEr(x=1at.%~6at.%)固溶体的体模量(B)随Er含量的增加而逐渐增大,当Er含量为4at.%时体模量达到最高值,之后基本保持不变。剪切模量(G)和杨氏模量(E)随Er含量的增加而降低,当Er含量达到6%时,又略微增大。6种固溶体的G/B值均小于0.57,都是韧性材料。Er掺杂量为1at.%~5at.%的区间内,随Er含量的增加,固溶体的G/B值明显降低,泊松比(ν)增大,合金韧塑性提高;当Er含量继续增大到6at.%,固溶体的G/B值有所升高,泊松比(ν)减小,合金韧塑性下降。随着Er含量的增加,态密度整体向低能级区域移动,费米能级低能级区域的成键电子数逐渐增多,同时底带宽度明显变宽,合金成键能力增强。在Er含量为1at.%~2at.%的区间内,受Er-4f电子影响总态密度图中出现了明显的赝能隙,费米能级在赝能隙高能侧,合金电子跃迁困难。当Er含量大于2at.%时,赝能隙变得不明显,费米能级处的态密度值比较高,合金活性增强。     

复合材料疲劳性能的能量耗散试验研究

材料的损伤、屈服、断裂及破坏过程都是一个需要消耗能量的过程,材料的疲劳是.个耗散的过程.通过对T300/QY8911纤维增强复合材料层合板的疲劳试验,应用能量耗散方法对层合板的疲劳性能和损伤进行分析评估,并通过红外热像仪宏观监测试样表面平均温升的变化趋势.主要包括以下几个方面:1)分析铺层方式对能量耗散密度的影响以及能耗密度与材料疲劳性能和损伤的内在联系,发现能耗密度在初始循环阶段(约为循环寿命数的10%)随着循环数的增加上升较慢,在后一循环阶段出现急剧攀升趋势;2)通过监测试样表面甲均温升的变化趋势,发现试样表面温度的宏观变化趋势与能耗密度的变化趋势具有相似性.     

光引发活性ATRP聚合制备纳米二氧化硅超疏水表面

利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)和2-溴代异丁酰溴(BIB)对纳米二氧化硅进行改性制备了原子转移自由基聚合(ATRP)纳米活性中心,采用紫外光引发丙烯酸十二氟庚酯活性聚合接枝在纳米二氧化硅表面并沉积在玻璃基材表面制备了超疏水表面。通过热失重分析纳米活性中心的接枝率,采用水接触角研究了纳米活性中心含量和光聚合时间对超疏水性能的影响。结果表明:随着纳米二氧化硅活性中心浓度增加,工艺稳定性变好,但光聚合沉积形成超疏水表面所需的时间要长。纳米二氧化硅活性中心浓度为3.63μmol/g为最佳,经40 min光引发活性聚合后,二氧化硅表面含氟聚合物的接枝率达到34.12%,接触角达到164°,表面微纳结构致密。     

低能耗非热等离子体NO还原特性

分别建立了新型低能耗N2-NO系统的单电极尖端放电和介质阻挡放电非热等离子体NO还原实验系统,通过实验研究了电极极问电压V和尖端距离lg以及Al2O3,CaO,MgO,玻璃等不同介质阻挡对活性N原子产生及NO还原率的影响规律。结果表明,NO还原率随尖端距离lg的增大而先增后减,随极间电压Vm和气体停留时间t的增大而增大,尖端距离lg是决定电极之间的电场强度Eg和气流停留时间t的关键几何变量。利用活性N原子的产生条件解释了放电外轮廓直径及电场强度随尖端距离lg变化的消长规律。不同阻挡介质所形成的气体放电的电场强度不同,提供给活性粒子的能量也不同,从而对NO还原效果具有不同的影响。单电极尖端放电NO还原特性的研究结果对介质阻挡放电NO还原有指导作用。     

基于气体分子热力学特性的页岩渗透率修正模型

揭示页岩气微观渗流机理是当前页岩气藏开发中亟待解决的问题之一。为弄清气体在孔隙中的渗流机理,通过对孔隙中吸附气分子、吸附剂分子以及非吸附气分子两两相互作用方式进行分析,揭示不同作用对象的气体分子在孔隙中的运移机制。建立多重渗流机理耦合的页岩渗透率计算模型,并对不同参数的敏感性进行了研究。结果表明：1)页岩气微观渗流机理包括达西渗流、表面扩散和非吸附气扩散。通过引入有效分子平均自由程,修正了非吸附气模型,模型计算结果与实验测试结果具有较好的一致性。2)与现有的非吸附气三种扩散模型相比,该非吸附气扩散模型与理论分析结果一致性更好。3)饱和吸附量对渗流能力的影响由低压阶段的正向促进逐渐向高压阶段的负向抑制转变;储层的兰氏压力越高,渗流能力递减速率越快;温度对储层渗透能力起促进作用,但对渗透能力的提升效果先随储层压力增加而增加,储层压力超过3 MPa后,提升效果开始缓慢减弱。     

防热瓦式防护系统缝隙热控设计规律

建立了热防护系统(Thermal protection system,TPS)缝隙气动热分析的计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)数值模型,将缝隙热流密度分布情况与平板热流进行了对比,结果表明由于缝隙的存在缝隙上端出现了热流峰值,并且缝隙迎风面热流密度大于背风面热流密度,缝隙热流密度主要集中在缝隙上端与缝隙宽度相当的区域内;采用分析获得的缝隙热流密度建立了缝隙热控分析的有限元传热模型,结果表明缝隙气动热和缝隙类空腔辐射会造成机体表面温度的升高,是造成缝隙热短路现象的原因;最后研究了缝隙几何形状(缝隙宽度、缝隙倒圆角以及缝隙台阶)对缝隙热控性能的影响,分析结果表明随缝隙宽度增加,机体表面最高温度升高。随缝隙倒圆角半径增加,机体表面最高温度降低。随缝隙台阶高度增加,台阶正差时机体表面最高温度升高,台阶逆差时机体表面最高温度降低。     

B2-RuAl合金基本物性及电子结构计算

采用第一原理赝势平面波方法，计算B2型RuAl金属间化合物的平衡晶格常数、形成热、弹性常数以及点缺陷形成能，与其它计算方法和实验测试的结果进行比较。点缺陷形成能的分析结果表明：富Ru合金出现Ru反位缺陷，富Al合金出现Al反位缺陷。对于上述计算结果，还基于晶体总的电子态密度与各原子分波态密度等电子结构方面的信息对其进行初步分析。     

磁性氧化石墨烯的制备及对刚果红吸附性研究

首先使用2-氨基乙硫醇与丙烯酸分别对氧化石墨烯(GO)与3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)包覆改性的四氧化三铁(Fe_3O_4)进行修饰,接着利用巯基-烯点击化学法制备得到磁性氧化石墨烯(MGO)复合材料。通过FT-IR,XRD,SEM,TEM,VSM等表征手段对目标产物进行表征。利用所得产物做为吸附剂去除水中刚果红(CR)染料。研究了该复合材料的吸附动力学、吸附等温线及初始pH值对吸附的影响,考察了MGO对水中CR的去除效果。结果表明:pH在4.0时复合材料的吸附效果最好,吸附时间在30 min左右时达到吸附平衡,最大吸附量为321.7 mg·g~(-1)。其吸附动力学符合二级动力学模型,吸附模型符合Langmuir模型,吸附-解吸附性能较弱。     

水流场PIV测试系统示踪粒子特性研究

粒子图像测速技术(PIV)是一种新的流场测量技术,通过对流场中的示踪粒子进行多次曝光成像,获得具有相关性的示踪粒子图像,利用软件对粒子图像进行处理后可得到被测流场的信息.水流场PIV测量利用合适的示踪粒子运动来表征流场状况,示踪粒子的特性对PIV最终测量结果影响很大.讨论了密度、直径、表面反射率等示踪粒子特性对系统实验测量的影响,并特别针对水流场斜入射离轴PIV测试,选择合适的特性参数设计研制了一种简单实用的水流场示踪粒子.通过在直径为100~200μm的聚苯乙烯微球上利用化学方法进行表面镀银,使示踪粒子具有高的光散射特性,实验结果表明这种微粒非常适合于水流场示踪.     

非水体系合成多种形貌氮化硅基纳米孔材料

分别以乙腈、氯仿和甲酰胺为溶剂,十八胺为模板剂,通过非氧化物溶胶-凝胶过程合成了多种形貌的氮化硅基纳米孔材料。利用X射线衍射(X-ray d iffraction,XRD)、透射电子显微镜(T ransm iss ion e lectronm icroscope,TEM)、N2吸附-脱附和电子能谱(Energy d ispers ive spectroscope,EDS)对样品进行了表征。XRD结果显示产物是层间距为4.7 nm和3.6 nm的层状相材料。TEM照片表明,在乙腈、氯仿和甲酰胺溶剂中分别得到花状、片状和核-环状形貌的氮化硅基材料。N2吸附-脱附分析表明,产物具有较高的比表面积和窄的孔径分布。EDS分析证明,产物含有S i,N,C,C l元素而不含有O元素。非水体系中表面活性剂自组装形成的介观相可以作为模板来指导具有特殊介观结构和形貌的纳米材料的合成。     

Sc在L10-TiAl金属间化合物中占位的理论研究

基于密度泛函理论,运用第一原理赝势平面波方法,采用CASTEP量子力学能量软件包研究了Sc占据Ti位与Sc占据A l位的超胞晶格常数、原子形成热、超胞总态密度与电子密度差分图,两种情况对比下,在L10-TiA l合金中,Sc优先占据Ti位,这一结论为进一步研究三元系TiA l-Sc合金提供了理论研究的基础。     

H2对SrBi2Ta2O9薄膜表面形貌和铁电性能的影响

在Pt／TiO2／SiO2／Si衬底上，用金属有机物分解(MOD)法制备了SrBi2Ta2O9(SBT)铁电薄膜。通过对SBT薄膜表面形貌变化的结果表明，SBT薄膜经过氮氢混合气氛(forming gas，95％N2 5％H2)退火后，由于氢的还原作用造成了Bi的缺失，从而导致了薄膜铁电性能的退化，SEM结果表明还原出来的Bi在薄膜表面形成柱状结构。而SBT薄膜经过1h 750℃的氧气氛退火处理后．由于Bi被重新氧化，SBT薄膜的铁电性能可以得到恢复。     

三角和六角对称ZnO分支纳米结构及其光学特性研究

采用简单的热蒸发法可控制备三角和六角对称Zn O纳米结构。借助于X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的微结构进行表征和分析。研究结果证实:三角和六角对称Zn O分支纳米结构的主干沿[0001]方向生长;三角对称Zn O的分枝沿[21 10]、[1210]和[1 120]晶向,而六角对称的分枝沿[0001]晶向;基于电镜表征和晶体表面能分析,提出了Zn O纳米结构的形成机制。利用紫外可见光吸收光谱(UV-vis)和光致发光谱(PL)研究了2种Zn O分支纳米结构的光学特性。位于3.23 e V(三角)和3.24 e V(六角)的PL发射峰为Zn O的带边发射,与Zn O体材料相比出现明显的红移。