1 太原科技大学材料科学与工程学院，太原 030024
2 中国石油勘探开发研究院，北京 100083
3 中国石油天然气集团有限公司油气藏改造重点实验室，廊坊 065007
低密度陶粒支撑剂良好的性能在非常规能源开采工作中显得十分重要。针对低密度陶粒支撑剂在地层水服役期间性能退化的现象，本文选取两种不同规格的支撑剂，在地层水中浸泡不同时间后取出，采用XRF、XPS、XRD、SEM、TEM对浸泡前后的支撑剂进行表征，探索支撑剂老化机理。结果显示：支撑剂中ClO2含量增加，Al2O3、SiO2含量减少，地层水中Cl-、HCO-3含量减少；XPS检测出Cl 2p峰和Cl 2s峰；XRD检测出新相SiCl4。以上结果证实，地层水中的Cl-扩散到支撑剂表面与SiO2反应生成SiCl4，SiCl4进一步水化生成硅凝胶或硅酸凝胶包覆在支撑剂表面。支撑剂中Al2O3会与地层水中H+(酸性环境)反应生成Al3+，Al3+再与HCO-3反应生成Al(OH)3沉淀进入地层水中。地层水中大量的Cl-和H+共同作用，使支撑剂从表面开始侵蚀，导致支撑剂内部结构致密化程度降低，结构松散，从而使支撑剂的抗破碎能力降低，性能退化。
低密度陶粒支撑剂 地层水 硅凝胶 老化机理 Cl-侵蚀 酸性环境 low-density ceramic proppant formation water silicon gel aging mechanism Cl- erosion acidic environment
1 1.华东师范大学 物理与电子科学学院, 极化材料与器件教育部重点实验室, 上海 200241
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
3 3. 山西大学 极端光学协同创新中心,太原 030006
宽禁带γ-CuI是一种具有优异光电和热电性能的p型透明半导体材料, 近年来受到广泛关注。但作为一种新兴材料, 其发光性能受材料缺陷影响的物理机理尚不清楚。本工作通过气相反应法制备了Cl掺杂的CuI薄膜, 采用电镜表征方法研究Cl掺杂对多晶CuI薄膜表面形貌和阴极荧光发光特性的影响, 并结合第一性原理计算探究了Cl在CuI薄膜中的主要存在形式, 以揭示Cl掺杂CuI薄膜结构与发光性能的联系。研究结果表明, 原本晶粒饱满但晶界显著的CuI薄膜掺杂Cl后呈现出致密平整的表面, 表明Cl掺杂剂改变了CuI的表面结构。相比未掺杂区域, Cl掺杂区410 nm处的荧光信号明显得到双倍增强, 而在720 nm附近的缺陷峰则略有降低, 说明Cl掺杂极大改善了CuI薄膜的发光性能。通过第一性原理计算对该现象进行理论分析, 发现引入Cl元素有效抑制了CuI中碘空位等深能级缺陷的产生, 降低了激子发生非辐射跃迁的概率, 从而改善CuI的发光性能, 这与阴极荧光的结果一致。本研究获得的掺杂CuI薄膜带边发光峰的半峰宽仅为7 nm, 表现出极高的发光单色性。这些发现有助于对卤素掺杂获得的高性能CuI基材料的理解。
CuI Cl掺杂 阴极荧光 第一性原理计算 CuI Cl-doping cathodoluminescence first principle calculation
传统三氟乙酸金属有机化学溶液沉积法(TFA-MOD)制备YBa2Cu3O7-δ (YBCO)超导层, Ba倾向于与F结合, 从而避免BaCO3的形成。本工作开展了新型基于BaCl2/BaF2途径的化学溶液法生长YBCO超导薄膜的研究。重点研究了添加Cl对YBCO薄膜晶粒取向、微观结构和超导性能的影响, 并通过生长反应的热化学计算, 分析了BaCl2途径YBCO薄膜的物相转变机制。结果表明: 添加Cl有利于抑制a轴晶粒取向, 促进c轴晶粒成核。添加Cl的YBCO双层膜起始转变温度(Tc-onset)没有明显变化, 约为89.6 K, 其临界电流密度(Jc)显著提升, Jc达到2.07 MA/cm2 (77 K, 自场)。此外, 生长反应过程的物相转变分析表明Cl优先与Ba结合形成BaCl2, 有效避免BaCO3的形成。本研究结果表明: 添加Cl对制备YBCO超导厚膜有促进作用, 这为MOD法制备YBCO提供了一种新思路。
YBCO薄膜 MOD法 Cl添加 物相转变 YBCO thin film MOD method Cl addition phase transition
1 河北工业大学土木与交通学院, 天津 300401
2 河北工业大学亚利桑那工业学院, 天津 300401
氯离子(Cl-)引起的锈蚀是影响钢筋混凝土使用寿命的主要问题。硅酸盐水泥-富铝材料(粉煤灰、矿渣等)复合体系可以有效结合Cl-, 提高钢筋混凝土抵抗Cl-侵蚀的能力, 成为当前的研究热点。然而, 现有研究对硅酸盐水泥-富铝材料复合体系Cl-结合能力的横向对比较为缺乏。本文首先介绍了Cl-在水泥体系中的结合机理, 重点总结了不同硅酸盐水泥-富铝材料复合体系的Cl-结合能力, 并以Al2O3含量作为主要变量横向对比了现有研究中复合体系的Cl-结合能力。同时, 阐述并分析了影响复合体系Cl-结合能力的多方面因素。最后, 为后续研究提供了更为准确地衡量与对比多种硅酸盐水泥-富铝材料复合体系Cl-结合能力的参考方案, 同时为设计新型高性能硅酸盐水泥-富铝材料复合体系提供理论基础。
富铝材料 Cl-结合能力 硅酸盐水泥 粉煤灰 矿渣 偏高岭土 硫铝酸盐水泥 铝酸盐水泥 aluminium-rich material Cl- binding capacity Portland cement fly ash slag metakaolin calcium sulfoaluminate cement aluminate cement
1 西南科技大学 信息工程学院，四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院化工材料研究所，四川 绵阳 621900
3 西安近代化学研究所，陕西 西安 710065
2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷（HNIW, CL-20）是一种具有笼形结构的高能化合物，在**及民用领域具有广阔的应用前景。为了深入理解CL-20晶体相变物理机制，采用太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）对23.0~179.8 ℃升温范围内的吸收光谱进行了研究。热作用下太赫兹光谱的显著变化表明136.8 ℃时CL-20开始发生不可逆相变，结合固态密度泛函理论（DFT）计算鉴别该转变为ε→γ相变。并且，对CL-20低频振动特性的分析表明，分子笼型骨架的振动模态在相变中发生了显著改变，分子间广泛的范德华相互作用是其重要来源。此外，骨架外硝基基团的旋转振动演变与分子的氢键作用密切相关。该研究为进一步理解CL-20在高温加载下发生相变乃至爆轰/爆燃过程中的复杂物理机制提供了参考，对新型CL-20基优质炸药的设计和合成具有重要意义。
太赫兹时域光谱技术 CL-20 密度泛函理论 相变 热加载 terahertz time-domain spectroscopy CL-20 density functional theory phase transition thermo stimulus 红外与激光工程
2022, 51(12): 20220137
1 天津大学电子信息工程与自动化学院, 天津 300072
2 中国科学院大连化学物理研究所, 催化基础国家重点实验室, 辽宁大连 116023
为了实现激光拉曼光谱仪光路的自动化控制, 本文建立了基于 MC9S12XEP100核心控制器的光路自动化控制系统。针对开环电机控制出现的精度低、易“丢步”、“堵转”等问题, 本文设计了一种基于压力传感器的闭环控制算法, 极大地提升了控制精度和系统稳定性, 有效避免了电机堵转问题。实验结果表明：该控制系统可以实现多路光的任意调节、光路的接入与复位、闭环自检和上位机通信等功能。该系统所控制的位移误差精度在 0.1 mm范围内, 基本满足光路控制系统稳定可靠、高精度、抗干扰能力强等要求。
光路自动化控制 步进电机 闭环自检 optical path automation control, stepper motor, cl
1 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京新能源材料与技术重点实验室,北京 100083
2 清华大学材料学院, 新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京 100084
3 山东农业大学化学与材料科学学院,泰安 271018
SnS由低毒、廉价、高丰度的元素组成, 在热电研究领域受到广泛关注。采用机械合金化(MA)结合放电等离子烧结(SPS)工艺制备了n型SnS1-xClx(x=0, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06)多晶块体热电样品, 并研究了Cl-掺杂量对SnS物相、微观结构以及电热输运性能的影响。结果表明: Cl-的引入会提高电子浓度, 使SnS由本征p型转变为n型半导体。随着Cl-掺杂量的增加, n型SnS半导体室温下的霍尔载流子浓度从6.31×1014 cm-3 (x=0.03)增加到7.27×1015cm-3 (x=0.06)。x=0.05样品在823 K取得最大的电导率为408 S·m-1, 同时具有较高的泽贝克系数为-553 μV•K-1, 使其获得最大功率因子为1.2 μW·cm-1·K-2。Cl-的掺入会引入点缺陷, 散射声子, 使晶格热导率κlat由0.67 W·m-1·K-1(x=0)降至0.5 W·m-1·K-1 (x=0.02)。x=0.04样品在823 K获得了最大ZT为0.17, 相比于x=0样品(ZT~0.1)提高了70%。
SnS Cl-doped n-type semiconductor thermoelectric properties SnS Cl掺杂 n型半导体 热电性能
湖南工学院材料与化学工程学院, 湖南 衡阳 421002
建立利用电感耦合等离子体串联质谱测定食品中钙和氯的分析方法。 针对Ca的高丰度同位素40Ca受到来自等离子气40Ar的干扰, 35Cl受到来自16O18OH的严重干扰, 在MS/MS模式下, 利用碰撞/反应池技术, 以H2为反应气, 使40Ar+与H2发生反应, 而40Ca+不与H2发生反应, 利用H2原位质量法消除40Ar+对40Ca+的干扰; 而35Cl+则能与H2发生质量转移反应生成H235Cl+, 通过测定H235Cl+消除16O18OH+对35Cl+的干扰。 Ca和Cl在0.0~100.0 μg·L-1的浓度范围内线性关系良好, 线性相关系数(R2)≥0.999 9, Ca和Cl的检出限分别为0.061和2.32 μg·L-1。 采用系列国家标准物质验证了对方法的准确性和精密度, 其测定结果与标准参考物质的认定值基本一致, 表明方法的准确性好、 精密度高。 所建立的新方法可实现食品中钙和氯的准确测定。
食品 电感耦合等离子体串联质谱 钙 氯 H2反应 Food Inductively coupled plasma tandem mass spectrometr Ca Cl H2 reaction 光谱学与光谱分析
2018, 38(11): 3567
