1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室，武汉 430070
2 河北省沙河玻璃技术研究院，邢台 054100
本文利用经典方程(JohnsonMehlAvrami)分析了非化学计量的锂铝硅Li2OAl2O3SiO2ZrO2P2O5透明微晶玻璃的析晶动力学，采用DSC、XRD和SEM研究了晶化温度对玻璃析晶行为的影响。结果表明：在较低的起始析晶温度下Li2Si2O5和Li2SiO3析出，随晶化温度的升高，主晶相转变为LiAlSi4O10，Li2SiO3晶相消失，晶体尺寸变小，在550 nm处微晶玻璃透过率由89.3%升高到90.6%；利用Kissinger方法计算出的Li2Si2O5和LiAlSi4O10的析晶活化能分别为349.5 kJ/mol和184.2 kJ/mol，平均晶体生长指数分别为3.05和1.42。
透明微晶玻璃 析晶动力学 析晶行为 活化能 Li2OAl2O3SiO2ZrO2P2O5 Li2OAl2O3SiO2ZrO2P2O5 transparent glassceramics crystallization kinetics crystallization behavior activation energy
1 贵州理工学院化学工程学院, 贵阳 550003
2 贵州省普通高等学校能源化学特色重点实验室, 贵阳 550003
本文利用溶液法制备了K2Ba［B4O5(OH)4］2·8H2O, 并将其进行热处理制备得到了KBaB5O9, 利用XRD、FT-IR、TG-DTA-DTG对样品进行了表征。分析研究了由K2Ba［B4O5(OH)4］2·8H2O热处理制备KBaB5O9过程中的物相变化过程, 其物相变化经历脱结晶水、脱羟基、重结晶、再分解、熔融再结晶5个阶段, 其中结晶水的脱失分两步进行。运用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法、atava-estk法对K2Ba［B4O5(OH)4］2·8H2O结晶水第二步脱失过程的动力学参数进行了计算, 可知K2Ba［B4O5(OH)4］2·8H2O结晶水第二步脱失过程的活化能Es为151.94 kJ/mol, 指前因子的对数值lg As为21.25 min-1, 机理函数G(α)=(1-2α/3)-(1-α)2/3(其中α为转化率)。
多金属硼酸盐 硼酸钾钡 湿化学法 热分解 动力学 活化能 polymetallic borate potassium borate barium wet chemical method thermal decomposition kinetics activation energy
1 河南理工大学化学化工学院, 焦作 454000
2 煤炭安全生产协同创新中心, 焦作 454000
以Ca(OH)2为脱碱剂水热浸出赤泥脱碱, 考察了Ca(OH)2掺量、反应温度、液固比对赤泥脱碱率的影响, 同时对赤泥脱碱过程进行机理分析和浸出动力学分析。研究结果表明,在Ca(OH)2掺量为60%(质量分数)、反应温度为250 ℃、液固比为8 mL/g的条件下, 赤泥脱碱率可达到96.3%。Ca(OH)2可有效脱除赤泥中的游离碱和结构碱, 赤泥中的钙霞石和水钙铝榴石被分解, 脱碱渣中新相铁钙榴石(水合的)是主要的衍射峰, 并且赤铁矿的衍射峰明显减弱, 方解石的衍射峰增强。该脱碱过程受固膜内扩散关键步骤控制, 线性相关系数都大于0.97, 特征常数n<1, 表观活化能为5.20 kJ/mol。
赤泥 资源利用 脱碱 浸出 动力学 表观活化能 Ca(OH)2 Ca(OH)2 red mud resource utilization dealkalization leaching kinetics apparent activation energy
1 南京邮电大学 电子与光学工程学院, 南京 210023
2 南京大学 电子科学与工程学院, 南京 210023
使用数值模拟的方法, 对氢化物气相外延(HVPE)生长α-Ga2O3材料的温度和反应源气流进行了优化。区别于传统的在反应腔内HCl或Cl2携带Ga源的结构, 使用了外置Ga源的方法, 可以较准确地调整GaCl/GaCl3的组分占比、摩尔分数和浓度。另外, 使用分子模拟软件Gaussian计算得到GaCl3与O2反应的活化能, 通过实验数据拟合得到α-Ga2O3相变为β-Ga2O3的反应活化能。在此基础上, 对生长温度、GaCl/GaCl3的组分占比进行了模拟, 并给出了α-Ga2O3的优化生长条件。
氢化物气相外延 数值模拟 Gaussian软件 活化能 外置Ga源 生长温度 组分占比 α-Ga2O3 α-Ga2O3 HVPE numerical simulation Gaussian software activation energy external Ga source growth temperature proportion of components
1 南京理工大学 材料科学与工程学院，江苏 南京 210094
2 南京理工大学 新型显示材料与器件工信部重点实验室纳米光电材料研究所，江苏 南京 210094
卤化铅钙钛矿(LHPs)由于具有优异的光电性能和制备成本低等优点，已成为新一代光电器件的有力候选材料。然而，缺陷造成的离子迁移会导致LHPs纳米晶的晶体结构解离分解。因此，稳定性成为LHPs实际应用中亟待解决的问题。本文旨在研究镍离子替位掺杂及卤素空位填补对CsPbBr3纳米晶中的离子迁移抑制作用。通过离子迁移活化能的测定和高分辨透射电镜的原位观察，分析了前驱体掺杂剂对加强LHPs稳定性的作用原理。首先，选用乙酰丙酮镍和溴化镍作为掺杂剂，合成了掺杂LHPs纳米晶。其次，通过吸收-荧光光谱，X射线衍射，X射线光电子衍射，透射电子显微镜等测试手段对掺杂样品的光学及化学组成进行分析。最后，通过纳米晶薄膜电导率的温度依赖关系计算出其离子迁移活化能，并结合高分辨电镜原位观察纳米晶在高能电子束辐照下的形貌演变过程，揭示了不同掺杂剂对合成掺杂LHPs稳定性的影响。实验结果表明：Ni2+掺杂CsPbBr3样品的离子迁移活化能相较本征CsPbBr3样品（0.07 eV）有显著提升，其中乙酰丙酮镍掺杂样品的离子迁移活化能为0.238 eV，溴化镍掺杂样品的离子迁移活化能为0.487 eV。另外，电子束辐照测试表明溴化镍掺杂钙钛矿晶体表现出更高的结构稳定性，这主要归因于掺杂的Ni2+对卤素的强结合和卤素填补空位缺陷的协同钝化作用。Ni2+掺杂和卤素空位填充协同可以有效抑制卤化物钙钛矿纳米晶体中的离子迁移。
铅卤钙钛矿 掺杂 离子迁移活化能 电子束辐照 稳定性 lead halide perovskite doping ion migration activation energy electron beam irradiation stability
1 华北理工大学轻工学院，唐山 064000
2 华北理工大学材料科学与工程学院,河北省无机非金属材料重点实验室,唐山 063210
3 唐山时创高温材料股份有限公司，唐山 064000
本文研究引入纳米氧化镱对熔融石英析晶机制及动力学过程的影响。通过X射线衍射仪(XRD)测试结果分析了纳米氧化镱的引入对熔融石英陶瓷析晶率的影响，采用动力学方法分析了纳米氧化镱的引入对熔融石英陶瓷析晶机制的影响，同时探讨了其等温析晶动力学过程。研究表明，熔融石英陶瓷的晶粒向二维兼有一维及三维的方式生长，引入纳米氧化镱的熔融石英陶瓷的晶粒则向二维兼有三维的方式生长; 试样B和试样Y的析晶活化能E分别为874 kJ/mol和1 188 kJ/mol。在熔融石英陶瓷中引入纳米氧化镱能够大幅度减少SiO2玻璃脱玻为方石英的“活性成核点”，增加玻璃表面结构稳定性，提高析晶活化能，大大降低熔融石英的析晶率。
熔融石英 纳米氧化镱 析晶 动力学 活化能 fused quartz nano-Yb2O3 crystallization kinetic activation energy
华南理工大学 环境与能源学院, 新能源研究所, 广州市能源材料表面化学重点实验室, 广州 510006
本研究采用高温固相反应法合成了BaCe0.7Zr0.1Y0.2O3-d (BCZY7)质子导体氧化物, 对材料的物相结构和微观形貌进行表征和分析, 并将BCZY7作为固体氧化物燃料电池(SOFC)的电解质, 通过浸渍法和共烧结法成功制备了阳极支撑的NiO-BCZY7/BCZY7/La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)-BCZY7钮扣式电池。以氢气(含3vol% H2O)为燃料, 空气为氧化剂, 对电池的电化学性能进行测试。结果表明, 在600、550、500 ℃时, 电池的最高功率密度分别为203, 123, 92 mW×cm-2, 而传统(ZrO2)0.92(Y2O3)0.08基SOFC在600 ℃时通常只有几十毫瓦的单位面积输出, 质子导体电解质可以极大改善SOFC的中低温性能, 缓解SOFC工作温度高的问题。
质子导体 固体氧化物燃料电池 中低温固体电解质 活化能 proton conductor solid oxide fuel cell reduced temperature electrolyte activation energy
1 南京邮电大学 电子与光学工程学院， 南京 210023
2 南京大学 电子科学与工程学院， 南京 210023
建立了用于生长直径为15.24cm(6inch)的Ga2O3材料的氢化物气相外延(HVPE)生长腔的二维几何模型，对Ga2O3材料的生长进行了数值模拟。依次优化了GaCl进气速度、O2进气速度、喷口到衬底间的距离等关键参数，在较高生长速率下使衬底上的Ga2O3膜厚相对均匀度达到7.02%。此外，对仿真中不同的反应活化能设置进行了对比实验，发现活化能参数虽然对平均生长速率有明显影响，但是对样品的生长速率分布及均匀性影响不大。
氢化物气相外延 计算机仿真 流速 活化能 Ga2O3 Ga2O3 HVPE computer simulation flow rate activation energy
南开大学 电子信息与光学工程学院，天津 300350
采用从头算分子动力学研究在不同温度(300?K,700?K,1?000?K,1?200?K)下氢原子在α-石英中的扩散机制，根据爱因斯坦方程计算氢原子的扩散前项因子D0(7.72×10-4?cm2/s)和活化能(0.078?eV)。研究结果表明，氢原子在α-石英中的扩散路径有2种。低温下氢原子主要在由硅和氧原子组成的腔中做随机运动，直到跨过一个环到另外一个腔。同时研究温度在1?500?K时氢原子的扩散，氢在周围的3 个氧原子之间发生跳跃，导致扩散过程中出现了3种缺陷结构，缺陷结构之间可以相互转化。本文研究在微电子器件可靠性分析等方面有应用价值。
α-石英 氢原子 从头算分子动力学 扩散系数 活化能 α-quartz hydrogen atom Ab Initio Molecular Dynamics diffusivity activation energy 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(2): 325
1 西南科技大学 材料科学与工程学院, 四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
聚α-甲基苯乙烯(PAMS)是制备激光惯性约束聚变(ICF)用靶丸的重要芯轴材料之一。采用快速热解气相色谱-质谱法(Py-GC-MS)和热重分析技术(TG/DTG)分析了不同分子量PAMS的热降解产物和热降解温度, 并通过Arrhenius方程计算了不同分子量PAMS的等温热降解活化能。结果表明: 分子量对PAMS热降解产物的影响可忽略不计, 其热降解产物均为α甲基苯乙烯单体, 且产率均接近100%; 热降解温度随PAMS分子量的增加而降低, 其热降解温度介于240~450 ℃之间; 在相同降解率下, 随分子量的减小, PAMS的热降解活化能增加, 且PAMS的热降解活化能随着热降解率的增加而增加。
聚α-甲基苯乙烯 热降解 分子量 活化能 激光惯性约束聚变 poly-alpha-methylstyrene thermal degradation molecular weight activation energy inertial confinement fusion (ICF) 强激光与粒子束
2018, 30(11): 112001
