二正丁基荒氨酸衍生物作为菜籽油添加剂的摩擦学性能研究和膜化学分析

用简单的方法合成了两种二正丁基荒氨酸衍生物(DDCO和DDCS). 用四球试验机评价它们在菜籽油(RSO)中的摩擦性能; 用X射线吸收近边结构光谱(X-ray absorption near edge structure, XANES)对两种合成添加剂DDCO和DDCS在菜籽油中与钢表面反应生成的摩擦膜和热膜的化学特征进行了分析. 结果表明, 这两种化合物具有优良的抗磨性能和承载能力. 根据XANES分析结果, 在热氧化条件下, 热膜表面主要含有硫酸铁及含氮和硫的油不溶聚合物, 而次表面和本体主要由硫酸亚铁组成; 在抗磨条件下, 摩擦膜表面主要由硫酸铁组成, 而次表面和本体主要由硫酸亚铁组成.     

铝箔在甲基烷基咪唑四氟硼酸盐离子液体电解液中的电化学行为

铝箔作为集流体被广泛应用于锂离子电池和电解电容器等电化学器件中, 而它在电解液中的电化学行为直接影响电化学器件的性能和安全. 通过循环伏安法研究了铝箔在甲基烷基咪唑四氟硼酸盐离子液体及其与锂盐LiN(SO₂CF₃)₂ (简称LiTFSI)组成的电解液中的电化学行为. 结果表明: 铝箔在离子液体BMI-BF₄及锂盐LiTFSI组成的电解液中极化时表面生成了牢固的钝化膜, 这对电化学器件集流体铝箔的保护十分有利. 将铝箔在离子液体BMI-BF₄和BMI-TFSI中进行阳极极化, 对比发现, 铝箔在离子液体BMI-TFSI中并没有形成较好的钝化膜, 而在离子液体BMI-BF4中的铝箔表面生成了抗腐蚀性能较好的钝化膜, 其击穿电压高达94.58 V. X射线能谱仪(EDS)和X光电子能谱仪(XPS)分析结果表明, 铝箔在离子液体BMI-BF₄中阳极极化后表面存在F和O, 形成了类似氟化物(如AlF₃)和氧化物(如Al₂O₃)的钝化膜.     

热处理过程中磷脂酰胆碱对光系统Ⅱ膜复合物的保护作用

将光系统Ⅱ膜复合物与具有不同脂酰基侧链的磷脂酰胆碱(PC)重组, 然后利用氧电极、可变荧光和圆二色光谱研究在热处理过程中磷脂酰胆碱对光系统Ⅱ膜复合物的保护作用. 热处理降低了光系统Ⅱ膜复合物的放氧速率和F_v'/F_m' , 同时影响了光系统Ⅱ膜复合物的圆二色光谱, 但是PC抑制了热处理对光系统Ⅱ膜复合物的放氧速率、F_v'/F_m' 和圆二色光谱的影响. 这些结果暗示在热处理过程中, PC对光系统Ⅱ膜复合物有保护作用, 并且PC的脂酰基侧链的不饱和程度对PC的热保护能力有影响.     

电解质溶液受热破裂降膜的Marangoni效应

采用高精度红外热像仪, 实验研究了电解质Na₂SO₄-H₂O溶液受热破裂降膜的Marangoni效应. 结果表明, 降膜的流向和径向都存在分别由液膜表面温度和浓度分布不均引发的热和溶质Marangoni效应, 并对降膜的传热过程产生了不同的影响. 引入Marangoni数(Ma)和溶液浓度(c₀)参数, 提出了受热破裂降膜Nusselt数(Nu)的关联式.     

纳米Fe-In2O3颗粒膜的巨磁光Faraday效应

研究了射频溅射法制备的纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe-In₂O₃颗粒膜的巨磁光Faraday效应. 实验结果表明, 当Fe体积百分比为35%时, 颗粒膜样品的室温Faraday旋转角θ_F数值达到10⁵ (°)/cm数量级. Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品的Faraday旋转角θ_F随温度的变化关系表明, 当温度低于10 K时, θ_F数值随温度的下降而迅速增大, 在温度T = 4.2 K时Faraday旋转角θ_F达到10⁶ (°)/cm. 通过研究颗粒膜低场磁化率χ(T)与温度的关系以及不同温度下的磁滞回线, 证明当温度降低到临界温度T_P = 10 K时, 颗粒膜中发生“铁磁态-类自旋玻璃态”转变. Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品的Faraday旋转角θ_F在温度低于 10 K时的迅速增大, 可能是由于纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品在处于“类自旋玻璃态”时存在sp-d交换作用造成的.     

[FePt/Ag]10多层膜的结构和磁学性能

采用磁控溅射在玻璃基片上制备了[FePt/Ag]₁₀纳米多层膜. 经550℃, 30 min真空退火后, [FePt/Ag]₁₀多层膜的矫顽力显著增大. [FePt/Ag]₁₀多层膜的磁学性能受Ag体积百分含量的影响, 多层膜中含25%的Ag可以得到最大矫顽力. 剩磁曲线分析表明, 在Ag含量相等的[FePt/Ag]₁₀多层膜中, 较薄的磁性层有利于减小晶粒间交换耦合作用. X射线衍射结果表明, Ag层厚度为5 nm时, FePt (001)峰强度明显增大. 通过磁黏滞系数法可以得到10^-24 m³的磁反转体积, 说明所设计的[FePt/Ag]₁₀多层膜可以满足超高密度磁记录对介质的要求.     

十二烷基(6)聚氧乙烯醚分子泡沫双层的X射线反射

采用X射线反射法(X-ray reflectometry)测定了十二烷基(6)聚氧乙烯醚(C₁₂E₆)分子所形成的自由站立式(free-standing)泡沫双层的结构参数. 结果表明: 此双层膜中的疏水碳氢链区、极性头区和表面活性剂分子单层之间3个区域的厚度分别为0.90, 1.35和1.31 nm; 电子密度分别为2.4×10^-3, 2.6×10^-3和2.3×10^-3电子数/nm³; 区域之间的界面粗糙度为0.34 nm. 泡沫双层中两极性头区之间不含自由水, 而且其厚度在红外光线的照射下可变薄0.40 nm; 这可能是由于结构水被破坏所致.     

Grätzel电池用TiO2致密膜的制备和表征

选择钛酸四丁酯-石油醚溶液体系, 使用浸涂、烧结方法制备了致密TiO₂薄膜. 利用X射线光电子能谱(XPS)测试了薄膜的组成, 并用原子力显微镜(AFM)研究了制备工艺对表面形貌的影响. TiO₂致密膜的透射光谱表明, 该薄膜在可见光区有很好的透过率. 利用该种致密TiO₂膜, 制备了固态Grätzel电池, 其光电特性表明, 所制得的致密膜起到了很好的阻隔导电基底和空穴传输层的作用.     

C60复合LB膜的摩擦学行为

采用LB技术, 利用不同链长的脂肪酸及胺的组合对C₆₀进行限域, 制备了C₆₀复合LB膜. 对复合膜的微观形貌以及微摩擦学和宏观摩擦学性质进行了比较研究. 结果发现, 在限域体系C₆₀复合LB膜中, C₆₀存在两种结构, 一种是尺寸分布在150~230 nm之间的聚集体, 另一种是尺寸小于20 nm的小聚集体. 微摩擦学研究表明, 大C₆₀聚集体对应较高的摩擦力, “棘轮效应”明显; 小C₆₀聚集体则显现出“微滚动”效应, 具有很低的摩擦力. 宏观摩擦学研究表明, 大C₆₀聚集体主要起支承载荷和耐磨作用, 并随其分散性的提高及粒径的减小, C₆₀复合LB膜的耐磨寿命大幅度提高; 而小C₆₀聚集体主要起减摩作用. C₆₀复合LB膜的摩擦系数随载荷的增大而降低, 具有和边界润滑膜相似的摩擦系数-载荷关系.     

膜生物反应器去除污水中病毒的试验研究

针对中水回用中可能存在的病原微生物对人体健康的风险, 采用重力出流式膜生物反应器对生活污水的处理效果进行系统的考察. 研究结果表明: 膜生物反应器工艺不仅能有效降低COD,NH₄⁺-N, 浊度等; 而且能有效去除污水中的病毒. 0.22和0.1 μm两种孔径膜对T4噬菌体的去除效果表明, 采用这两种孔径的膜组件的膜生物反应器对病毒的去除效果没有显著差别, 去除率在同一数量级上, 对病毒的去除率都大于5.5 lg. 进一步的研究发现: 对于0.22 μm的膜组件, 膜表面的滤饼层和凝胶层在病毒的截留中起了重要的作用; 0.1 μm膜组件主要依靠膜自身完成对病毒的截留.     

城市大气中OH和HO2自由基生成和消除的定量关系

大气氧化能力是城市和区域大气环境的本质特征. 而大气OH和HO₂自由基则是表征大气氧化能力的关键物种. 选择广州市为案例, 在全面监测大气光化学烟雾的主要污染物O₃, NO_x, VOC_s, H₂O₂, HNO₂以及CO, SO₂等的基础上, 利用水杨酸浸渍膜捕集-高效液相色谱技术进行了同步的大气OH自由基现场测量, 分析了OH自由基的影响因素. 基于目前对OH和HO₂自由基化学过程的认识, 定量计算了大气中OH和HO₂自由基的生成和去除速率, 结果显示大气OH, HO₂的源和汇基本平衡, 而且OH和HO₂自由基之间的相互转化是其源与汇的主导过程, 广州市大气中HNO₂和HCHO的光解也分别是OH和HO₂自由基不可忽视的来源     

具有短连接基团的新型Gemini表面活性剂的合成与性质

合成了一种阳离子型 Gemini 表面活性剂二亚甲基-1,2-二(十二烷基二乙基溴化铵), 简写作C₁₂C₂C₁₂(Et), 并对其水溶液的表面性质与聚集行为进行了研究. 发现C₁₂C₂C₁₂(Et)在临界胶束浓度时的表面张力(γcmc)远小于具有长连接基团的同系物; 球形胶束与拉长的胶束共存于该体系的水溶液中, 并且在所研究的浓度时主要以球形胶束为主.     

菱方晶体的有序结构

就菱方晶体建立了简单菱方晶格气体模型, 用密度波理论研究了菱方固溶体的有序结构. 根据无序态固溶体系统的能量在Brillouin区高对称点取极值的特点, 确定驱动有序结构的波矢量. 由此推导出7种有序结构类型, 包括4种完全有序结构和相应的A基元浓度. 根据这些理论结果预报了A_1/4B_3/4, A_1/2B_1/2, A_3/4B_1/4型有序固溶体的存在. 根据刚玉型二元金属氧化物的特点, 用二次有序化理论对其中阳离子的有序结构进行研究, 预报了(A_1/4B_3/4)₂O₃, (A_1/2B_1/2)₂O₃ 和 (A_3/4B_1/4)₂O₃型有序固溶体的存在. 根据理论结果对文献报道的典型实验结果进行了解释, 包括刚玉结构的过渡金属掺杂α-Al_2-xT_xO₃ (T = Sc, Y, La, Ac, x = 0.5)晶体, 刚玉型α-FeAlO₃晶体, α-Fe_2-xCr_xO₃固溶体, 以α-Al₂O₃, α-Cr₂O₃和α-Y₂O₃ 为主要成分的抗高温氧化的多元膜和复合膜等. 这些有序结构的确定为材料结构和性能的第一性原理研究等奠定了基础.     

Si3N4/BN纳米复合粉体的制备

采用化学溶液法, 溶解分散H₃BO₃, CO(NH₂)₂及α-Si₃N₄微粉制成悬浮液, 干燥后以氢还原氮化法制备出纳米氮化硼包覆微米氮化硅的Si₃N₄/BN纳米复合粉体. 利用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对复合粉体的形成过程及形貌结构研究发现: 当反应温度为1100℃时, 包覆层中除在临近α-Si₃N₄颗粒表面有少量涡流状氮化硼(t-BN)生成外, 其主要组成部分为非晶态BN. 以上复合粉体经1450℃氮气氛下处理后, 非晶态氮化硼与涡流状氮化硼转化为h-BN. 所制复合粉体经1800℃热压烧结获得加工性能良好的复相陶瓷.     

6063铝合金铈锰转化膜的研究

以Ce(NO₃)₃ 和KMnO₄为主盐, NaF 为促进剂, 在6063铝合金上制备Ce-Mn转化膜. 分别采用扫描电子显微镜(SEM), 显微能谱分析仪(EDS)和X-射线光电子能谱仪(XPS), 研究 Ce-Mn转化膜的形貌, 成分和元素价态. 结果显示Ce-Mn转化膜在6063铝合金表面生成, 膜主要由铈(三价和四价)和锰(四价)的氧化物和氢氧化物组成. 室温时在3.5% NaCl水溶液中, 采用动电位极化曲线(Tafel)和交流阻抗(EIS)研究Ce-Mn转化膜的耐腐蚀能力, 结果表明经Ce-Mn转化液处理后, 铝合金的腐蚀电流密度从1.929 ΩA/cm²下降到0.0916 ΩA/cm², 铝合金表面膜电阻从10 k•cm²增加到200 k•cm², Ce-Mn转化膜具有很好的耐腐蚀能力, 达到Cr(+3)转化膜的水平.     

3β -烷基甾烷在中国古近系陆相沉积中的发现及其地质意义

运用GC-MS和GC-MS-MS分析技术, 在中国渤海湾盆地济阳坳陷古近系陆相沉积中, 检测到丰富的具C₁~C₄侧链的3β-烷基甾烷类化合物, 包括C₂₈~C₃₁ 3b-烷基胆甾烷、C₂₉~C₃₂ 3β-烷基-24-甲基胆甾烷和C₃₀~C₃₃ 3β-烷基-24-乙基胆甾烷等系列的化合物; 推测其前身物为3β-烷基甾醇, 可能存在于一种以Δ²-甾烯为食料的细菌体内, 具有与原核生物体内的细菌藿烷四醇, 或真核生物体内的胆甾醇相同的生理功能, 起着加固这类细菌细胞膜的作用. 作者在古近系沙河街组泥岩与原油中, 所检测到的含甲基~丁基侧链的3β-烷基甾烷系列, 具有与C₂₇~C₂₉规则甾烷类系列相似的立体异构体组成, 但3β-烷基甾烷系列的重排异构体并不发育. 研究发现, 3β-烷基甾烷类与规则甾烷差向异构化作用的趋势是一致的, ααα-20S/(20R+20S)和αββ/(ααα+αββ)比值都随着成熟度增加而增大; 3β-烷基甾烷的丰度可能取决于古沉积环境的变化, 盐湖相、近物源相沉积中烷基化甾烷以3β-烷基甾烷为主, 半深湖~深湖相中以4-甲基甾烷为主, 滨浅湖相介于二者之间.     

膜生物反应器处理垃圾渗滤液的效能及有机污染物的分子量分布

应用一种新型气升式重力出流膜生物反应器(MBR)处理垃圾渗滤液. 试验结果表明: 当5天生化需氧量(BOD5)负荷小于1.71 kg/m³× d时, BOD₅去除率大于99%, 出水BOD₅小于35 mg/L; 当氨氮(NH₄⁺-N)负荷为0.16~0.24 kg/m³× d, 且溶解氧(DO)控制在2.3~2.8 mg/L时, 出水NH₄⁺-N小于15 mg/L; 但溶解性化学需氧量(SCOD)的去除率相对较低(70%~96%). 为了深入探讨垃圾渗滤液中有机污染物在MBR处理过程中的变化, 利用凝胶渗透层析(GPC)分析处理过程中有机污染物分子量的变化. 研究结果表明, 垃圾渗滤液中的有机物主要分布在两个分子量范围: 大分子组分的峰值分子量(M_Wp)在11480~13182 Da之间, 小分子组分的M_Wp则在158~275 Da之间. 大分子组分很难被微生物降解, 但能被微滤膜截留; 小分子组分中的大多数有机物能被微生物降解, 但剩余的小分子物质能够透过微滤膜, 使得MBR处理出水中的SCOD较高.     

γ-Al2O3纳滤膜的特性参数及工作曲线

采用溶胶-凝胶法制备了γ-Al₂O₃纳滤膜. N₂吸脱附测试结果表明, 膜的特性参数为: BJH脱附平均孔径3.9 nm, BJH脱附累积孔容0.33 cm³/g, BET比表面积245 m²/g, 孔径分布非常窄. 测定了γ-Al₂O₃纳滤膜的Ca²⁺截留率-跨膜压差、Ca²⁺截留率-处理液浓度、Ca ²⁺截留率-处理液pH值等工作曲线, 发现Ca²⁺截留率随跨膜压差的升高而增加, 随处理液中CaCl₂浓度的升高而降低; Ca ²⁺截留率强烈地依赖于溶液的pH值, 在Al₂O₃的等电点(pH = 7.5)其值最小.     

新型开放式结构复合磷酸草酸铟的水热合成及表征

以有机胺(乙二胺, 1,3-丙二胺)以及碱金属离子Na⁺做结构导向剂(SDA), 在水热条件下合成了3种新型开放式结构的复合磷酸草酸铟(Ⅰ~Ⅲ), 并进行了结构及性质表征. X射线单晶结构解析表明它们的分子式分别为Ⅰ, Na[InPO₄(C₂O₄)_0.5]·H₂O. Ⅱ, [C₂N₂H₁₀]_0.5[InPO₄(C₂O₄)_0.5]. Ⅲ, [C₃N₂H₁₂]_0.5[In₂(PO₄)(HPO₄)(C₂O₄)]·H₂O. Ⅰ~Ⅲ合成中所用的结构导向剂均位于孔道中. Ⅰ在Na⁺为导向剂条件下合成得到, 它的结构是由InO₆八面体与PO₄四面体共用顶点连接成四元环磷酸铟层, 层与层之间由草酸基团C₂O₄^2-连接. 这一结构在a, b方向都具有八元环孔道, 为三维交叉孔道结构. Ⅱ的结构与Ⅰ类似, 不同的是, 它的客体分子是质子化的乙二胺而非Na⁺. Ⅲ中, InO₆和PO₄的连接形成双六元环二级结构单元(SBU), 这些二级结构单元之间通过草酸根连接, 在c方向产生了环形十六元环直孔道. 这三种磷酸草酸铟晶体数据如下: Ⅰ, 三斜, 空间群: P-1 (No. 2), a = 5.5662(17) Å, b = 6.454(2) Å, c = 8.966(3) Å, α = 102.609(4)°, β = 107.319(3)°, γ = 94.426(4)°, V = 296.56(16) Å3, Z = 2, M = 294.81, ρcalcu = 3.301 g/cm³, R1 = 0.0275, wR2 = 0.0731. Ⅱ, 三斜, 空间群: P-1 (No. 2), a = 5.653(4) Å, b = 6.627(4) Å, c = 9.391(8) Å, α = 70.788(8)°, β = 75.836(12)°, γ = 89.681(9)°, V = 321.1(4) Å3, Z = 2, M = 283.85, ρ_calcu = 2.936 g/cm^{3, R1= 0.0664, wR2 = 0.1572. Ⅲ, 正交, 空间群: Pccm (No. 49), a = 10.350(2) Å, b = 12.190(2) Å, c = 13.000(3) Å, V = 1640.2(6) Å3, Z = 4, M =272.32, ρ_calcu = 2.206 g/cm3, R1 = 0.0691, wR2 = 0.1831.}     

基于AFM针尖电化学刻蚀的金纳米电极制备

利用导电原子力显微镜针尖, 对组装在单晶硅上的有序长链硅烷(OTS)单分子膜进行微区电化学氧化, 非破坏地改变其表面甲基为羧基, 形成线宽、间距在纳米量级且可控的梳状结构模板. 然后通过镉离子吸附, 与硫化氢(H₂S)气体反应, 生成硫化镉(CdS)线, 继续与氯金酸(HAuCl₄)反应, 形成金纳米结构. 通过导电原子力显微镜测试, 发现其具有较好的导电性, 可以作为纳米电极.