使用羟基化石墨烯(HO-G)改性水泥基渗透结晶型防水材料(CCCW), 不仅能够提升结构整体的力学性能, 还能在一定程度上降低成本。本文研究了木质素磺酸钠(SL)对HO-G分散能力的影响和HO-G对CCCW力学性能的影响。结果表明: 当m(HO-G)∶m(SL)=1∶4时, HO-G在Ca(OH)2中的分散性最佳; 当HO-G掺量为0.03%(质量分数)时, HO-G砂浆试件的3、28 d抗压强度较基准试件分别提升了37.69%、33.05%, 3、28 d抗折强度分别提升了17.31%、31.52%, HO-G改性后的CCCW涂层试件较单独掺加CCCW涂层试件的抗渗压力比提高了127个百分点; SL能够促进HO-G在水泥基材料中的分散, HO-G在砂浆基质中发挥了填充作用和模板作用, 增强了水化产物的密实度, 进而提高了材料的力学性能。

以酰胺类化合物和偶氮化合物为配体制备了五种不同的含Cu/Zn配合物。通过单晶XRD、核磁氢谱等表征确定了配合物的具体结构, 结果发现改变合成条件使配合物的构型以及中心金属的价态发生变化。此外, 电喷雾质谱测试也证实了不同化合物中金属铜的不同价态。为了探究不同结构对配合物性质的影响, 选取硫醚氧化成砜的催化反应作为研究对象, 探索出了最优的催化反应条件, 同时发现中心金属为Zn的配合物催化效果最佳, 在60 ℃条件下反应1.75 h苯甲基硫醚可完全转化为砜, Cu2+配合物的催化效率高于Cu+的配合物。由此, 提出了一个可能的催化反应机理, 即氧化剂先与中心金属结合形成过氧配合物, 然后再氧化底物形成对应的亚砜或砜。

溶液过饱和比和结晶压力是研究多孔材料结晶破坏效应的主要参数, 但目前没有很好的手段直接测量溶液过饱和比。观察溶液结晶现象发现, 溶液结晶前后图像灰度会发生明显变化, 因此本文提出一种基于数字图像处理(DIP)技术的盐结晶过饱和比和结晶压力的测量方法。该方法以图像为基础, 得出灰度值与溶液浓度的关系, 运用MATLAB软件绘出溶液过饱和比和结晶压力分布图。以Na2SO4溶液和NaCl溶液的结晶行为为例, 得到Na2SO4溶液与NaCl溶液结晶的初始过饱和比在1.1~1.3, 进一步计算了Na2SO4和NaCl的结晶压力理论值。Na2SO4和NaCl结晶破坏效应的差异与二者不同的结晶行为有关, Na2SO4晶体的蠕变生长行为导致其更具破坏性。

成核作为结晶的初始阶段, 直接影响着晶体产品的结构、手性、纯度、晶型和粒径分布等性质。但由于成核具有随机性, 通过实验成核不仅耗时耗力而且很难洞悉分子间的相互作用。本文选择结构相似的对羟基苯甲酸乙酯(EP)、对羟基苯甲酸丙酯(PP)和对羟基苯甲酸丁酯(BP)为模型物质, 计算了EP、PP和BP在四种不同的有机溶剂(乙醇、乙酸乙酯、丙酮、乙腈)中单个溶质分子和单个溶剂分子的结合能。不论是EP、PP还是BP与各溶剂的相互作用大小都服从乙醇>乙酸乙酯>丙酮>乙腈。因此, 可以预测EP、PP和BP在乙醇中成核最慢, 在乙酸乙酯和丙酮中成核较慢, 在乙腈中成核最快。当溶剂相同的时候, EP最难成核, 其次是PP, BP容易成核, 预测的结果与实验结果一致。本研究证明利用溶质-溶剂(1∶1)模型可以预测成核的难易, 进而有利于筛选溶剂, 提高实验效率。

当前, 高昂的生产和使用成本限制了离子液体规模化应用, 如何回收再利用离子液体受到极大关注。 离子液体结晶过程对研发新型回收技术至关重要, 而降温速率对结晶过程有重要影响。 基于此, 以1-十二烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(［C12mim］［BF4］)为研究对象, 在60~0 ℃范围内对其进行快速(30 ℃·min-1)和慢速(1 ℃·min-1)降温, 采用偏光(POM)、 小角X射线散射(SAXS)和拉曼(Raman)等技术研究了该离子液体在降温过程中的相态转变和结构变化, 揭示了降温速率对其熔体结晶过程及产物影响规律。 POM研究表明: 在快速降温过程中, ［C12mim］［BF4］经历了“液态-液晶态-晶态Ⅰ”转变, 得到了晶粒数量少但尺寸较大的“球状”晶体; 在慢速降温过程中, ［C12mim］［BF4］经历了“液态-液晶态-晶态Ⅱ”转变, 得到了晶粒数量多但尺寸较小的“针状”晶体。 SAXS研究表明: ［C12mim］［BF4］存在两种晶体结构, 分别为“正交双层相”和“三斜双层相”, 且同时出现在“晶态Ⅰ”中, 而在“晶态Ⅱ”中只有“三斜双层相”一种晶体结构。 由此可知, “晶态Ⅰ”是混合相晶体, 而“晶态Ⅱ”是单一相晶体。 此外, 由Raman结果可知: “正交双层相”和“三斜双层相”中［C12mim］+构象存在较大差异, 分别为“G构象”和“A构象”。 综上所述, 快速降温时, ［C12mim］［BF4］经历了“液态-液晶态-晶态Ⅰ”转变过程, 得到了由“正交双层相”和“三斜双层相”组成的混合相晶体, 该晶体同时含有［C12mim］+的“G构象”和“A构象”。 慢速降温时, ［C12mim］［BF4］经历了“液态-液晶态-晶态Ⅱ”转变过程, 得到了由“三斜双层相”组成的单一相晶体, 该晶体只含有［C12mim］+的“A构象”。 因此, 降温速率对［C12mim］［BF4］熔体结晶过程及产物具有重要影响。 该研究结果为［C12mim］［BF4］回收技术开发提供了重要实验数据, 同时对研究其他同类型离子液体的相态转变和结构变化具有指导意义。

采用烧结影像法探讨了低温非结晶型封接玻璃特征烧结影像温度与封接温度的对应关系, 对低温非结晶型封接玻璃的特征烧结形态进行了影像-温度实验, 通过对比玻璃特征烧结影像温度与封接温度, 探寻二者间的相互对应关系, 为考核验证低温非结晶型封接玻璃封接温度提供一种规范、便捷的检测方法。实验结果表明, 低温非结晶型封接玻璃特征烧结影像温度与封接温度之间存在高度匹配的对应关系, 通过烧结影像法可以考核验证低温非结晶型封接玻璃的封接温度。

太赫兹技术的不断发展和在各个领域的进一步应用, 对碲化锌 (ZnTe)电光晶体提出越来越高的要求。采用 Te溶剂法生长碲化锌晶体, 可以有效降低晶体的生长温度, 但不可避免的会引入 Te夹杂相, 进而影响其结晶质量。本工作提出利用 Zn气氛等温退火和梯度退火 2种方法, 在不同退火温度下成功消除了 ZnTe晶体内部尺寸小于 10 μm的 Te夹杂相, 发现夹杂相去除效率与退火温度和梯度密切相关。经过 650℃, 100 h的梯度退火后, Te夹杂相去除效率可达 83%。Zn气氛退火后, 晶体内部出现 VTe-Tei复合缺陷, 表明退火中存在扩散导致的缺陷反应, 对晶体的结晶质量和光学性能产生影响。通过对退火前后晶体的 X射线摇摆曲线衍射峰的研究, 发现去除 Te夹杂后晶体结晶质量总体提高, 证明 Te夹杂相是左右 ZnTe晶体结晶质量的主要结构缺陷。

本文通过高分辨X射线衍射(HRXRD)、激光拉曼光谱(Raman)、晶格畸变检测等测试分析方法对多组高温高压(HTHP) Ⅰb、HTHP Ⅱa和化学气相沉积(CVD)型(100)面金刚石单晶样品进行对比研究。HRXRD和Raman的检测结果均表明HTHP Ⅱa型金刚石单晶的结晶质量接近天然金刚石, 其XRD摇摆曲线半峰全宽和Raman半峰全宽分别为0.015°~0.018° 和1.45~1.85 cm-1。晶格畸变检测仪的检测结果表明, HTHP Ⅱa型金刚石单晶的应力分布主要有两种: 一种几乎无明显应力分布, 另一种沿<110>方向呈对称的放射状分布, 其他区域无晶格畸变。HTHP Ⅰb和CVD型金刚石单晶应力分布均相对分散, 晶格畸变复杂, 与其HRXRD和Raman的检测结果相符。进一步利用等离子体刻蚀法对三种类型金刚石单晶(100)面位错缺陷进行对比分析, 结果表明, HTHP Ⅱa型金刚石位错密度为三者中最低, 仅为1×103 cm-2。本研究为制备高质量大尺寸CVD金刚石单晶的衬底选择提供了实验依据。

采用冷却结晶和筛分法研究了响应曲面法设计下pH值、Fe3+浓度、搅拌速率各因素不同水平对平均粒径和变异系数影响程度, 构建了平均粒径2次回归模型和C·V·值2FI回归模型, 深入探究了各影响因素之间交互作用, 研究表明: 各因素对平均粒径和C·V·值影响程度为母液pH>搅拌速率>Fe3+质量浓度; 各因素之间交互作用对晶体平均粒径和C·V·值影响程度为AC >BC >AB; 当母液pH为5.5、搅拌速率为150 r/min、Fe3+质量浓度为0.3 g/L时, 可得到平均粒径为0.985 mm、C·V·为793.719的晶体; 经验证模型值与实验值误差较小, 回归模型具有良好拟合度和可靠性。