新金刚石稳定性及晶体结构模型的研究

利用碳黑催化法制备了新金刚石粉末, 并通过粉末X射线衍射(XRD)对不同时效处理后的新金刚石样品进行表征. 结果表明, 新金刚石是一种亚稳态的相, 在室温下, 随着放置时间的推移其晶体结构发生变化. 根据XRD分析和模拟的XRD图谱, 提出了用具有分数占位的“缺陷金刚石”模型来解释新金刚石结构随时间的变化规律. 在该模型中, 原子的占位数χ为0时, 为面心立方结构(FCC), χ为1时, 为金刚石结构. 密度泛函理论计算结果表明, 随χ的增加, 其结构的稳定性也增加. 可见, 新金刚石是由FCC碳向金刚石结构过渡的中间态结构.     

强磁场碳黑催化法制备纳米新金刚石粉

在直流恒稳强磁场(10T)作用下,以纳米铁为催化剂,碳黑为碳源,在常压和1100℃下保温100min成功地制备出了类金刚石和新金刚石,并用XRD,TEM和Raman对制备的样品粉末进行表征．结果表明,样品粉末是由纳米类金刚石粉和石墨包覆新金刚石纳米颗粒组成,纳米类金刚石粉的大小为20nm,石墨包覆新金刚石的大小为100nm．     

新金刚石电子结构的第一性原理研究

金刚石、 石墨和卡宾碳是三种常见的碳同素异构体, 其外层轨道价电子分别是以sp³-, sp²-和sp¹-形式杂化而成的^［1］. 1991年, Hirai等^［2］在研究金刚石的形成机理时, 发现了一种新的碳同素异构体, 并将其命名为新金刚石(new diamond) ^{［3, 4］}. 在许多实验过程中虽然也曾获得过新金刚石^［5~11］, 但是这些实验获得的新金刚石的样品产量都较少, 且新金刚石的颗粒尺寸都很小(小于100 nm), 因此只能采用电子衍射(ED)的方法研究其结构. Jarkov等^［9］在分析多晶体ED图谱的基础上, 认为新金刚石是面心立方结构(FCC), 其晶格常数为0.357 nm. 2001年, Konyashin等^［1］通过ED图谱、电子能量损失谱和半经验的能量计算认定新金刚石为FCC的纯碳, 其晶格常数为0.356 3 nm. 我们曾用强磁场碳黑催化法制备出大量的新金刚石^{［3,4,12~14］}, 并对新金刚石的热稳定性进行了研究^［12］, 而对其结构和性能的研究尚未见报道.     

超高压下碳结构的第一性原理研究

采用第一性原理密度泛函理论,结合平面波赝势和广义梯度近似(GGA)方法计算了多种碳结构在超高压条件下的热力学稳定性及晶体结构性质.计算结果表明,碳结构的质量密度和基态能量与其对称性高低没有很强的依赖关系;在超高压条件下,随着压强的增加,热力学相对稳定的碳结构依次是石墨、金刚石、BC-8和SC碳结构,Clark等人所提出的R8结构并不是一种真正的高压稳定碳结构.     

不同氮掺杂浓度碳纳米管的制备及其成键特性分析

采用化学气相沉积法,以吡啶为氮源,乙炔为碳源,制备出了不同氮掺杂含量的碳纳米管.使用透射电子显微镜(TEM)和X射线荧光光谱(XPS)对样品的形貌和成键特性进行了观察和分析.TEM测试发现随着掺杂量的增大,氮掺杂碳纳米管的竹节长度从120 nm减小为40 nm左右,同时管身变得更加弯曲,管壁变得粗糙.XPS测试发现氮元素在碳纳米管中以“吡啶”、“吡咯”和“石墨”三种C—N键合方式存在.结合三种价键的形成原因,分析了氮掺杂浓度对键合形式的影响,并根据价键的存在形式解释了碳纳米管形貌变化的原因. 关键词： 碳纳米管 氮掺杂 XPS     

甲烷在特制活性炭上吸附性能

用不同的原料制得了多种高比表面的活性炭吸附剂．用标准容积法测得高压下（０～５０ＭＰａ）不同活性炭对甲烷的吸脱附等温线,得到了吸附容量和有效吸附容量．研究了温度对吸附等温线的影响．利用ＣｌａｕｓｉｕｓＣｌａｐｅｙｒｏｎ方程解析了甲烷在活性炭上的等量吸附热．结果表明,活性炭对甲烷的吸脱附存在着滞后现象,活性炭的比表面和堆密度是活性炭吸附性能的主要指标,找到了最佳甲烷吸附剂．     

氧气存在下用CO还原NO的研究

用共沉淀法合成了镁铝水滑石和含铜镁铝水滑石 ,通过热活化 ,得到了含铜催化剂(CuHT)和不含铜催化剂 (HT) .XRD研究表明两种催化剂中都存在着MgO和Spinel晶相 .在无氧体系中 ,与HT相比 ,CuHT对NO和CO反应具有高的催化活性和宽的活性温度窗口 .反应体系中少量氧气的引入对CuHT的反应活性无影响 ,但使HT的活性增加 ;氧气过量时 ,CuHT对NO和CO反应很快失活 ,而HT却保持着较高的活性 .     

卡尔曼滤波在室内定位系统实时跟踪中的应用

为了解决室内定位系统实时跟踪应用中所估算的用户位置方差较大,用户位置移动不平缓这一难题,提出了一种基于卡尔曼滤波的室内定位方法.首先利用最近邻居法估算用户的位置坐标,然后再利用卡尔曼滤波算法对用户的估算位置坐标进行滤波处理,以提高室内定位系统的性能和稳定性.实验结果表明,卡尔曼滤波算法可以将2 m以内85%的定位精度进一步提高到93%,3 m以内95%的定位精度提高到98%,改进效果明显而且稳定.     

FCC过程中稀土改性含铜分子筛的DeNOx性能研究

以ＺＳＭ－５和锐钛矿为原料,利用离子交换和等量浸渍法制备了３种催化剂,模拟ＦＣＣ再生器条件,以ＣＯ为还原剂,分别考察了反应温度及尖体系中氧气的浓度、水蒸汽和二氧化硫的存在对催化剂ＤｅＮＯｘ性能的影响。结果表明,低温（≤５５０℃）时催化剂的活笥很低;氧气的存在使催化剂的ＤｅＮＯｘ活性降低;Ｈ２Ｏ的存在有利于催化剂低温（≤５５０℃）活笥的提高,但对不同催化剂在７２０℃时的活笥却有不同的影响;反应体系中     

Al元素含量对高熵合金Al_xFeTiCrZnCu力学性能的影响

采用第一性原理密度泛函理论,结合平面波赝势和广义梯度近似(GGA),用虚拟晶体近似(VCA)的方法建立高熵合金的固溶结构模型,计算了高熵合金Al_xFeTiCrZnCu的结构性能、弹性性能和生成热.计算结果表明,Al_xFeTiCrZnCu高熵合金的密度随着Al元素含量的增加而减小,晶格常数在Al元素摩尔含量为1时最小. Al元素含量的增加能提高高熵合金Al_xFeTiCrZnCu的力学稳定性.基态总能量和生成热都随着Al元素含量的增加而增加,但是合金系的稳定性和热力学稳定性有所下降.