一、含硼石墨材料合成金刚石的实验研究（论文文献综述）
张鹤耀[1]（2021）在《熔盐堆用纳米孔石墨的制备及辐照行为研究》文中研究说明良好的安全性和经济性使熔盐反应堆（MSR）被列为下一代反应堆堆型之一,并成为各国争先发展的重点堆型。在液态MSR中液态熔盐既作为冷却剂又作为燃料载体,而作为慢化剂、反射体和结构材料的石墨必须要面临熔盐浸渗以及裂变产物尤其是被称为中子毒物135Xe的扩散的问题。因此核石墨的孔径必须降低至100 nm以下来抑制熔盐浸渗和裂变产物扩散。而商业成熟的核石墨在传统制造工艺中由于挥发物质的挥发以及石墨化过程中的热收缩会产生孔隙和裂纹,这些使生产出的石墨拥有较大的中值孔径和孔隙率,不能满足MSR对石墨孔径小于100 nm的要求。因此对于MSR而言,制备孔径尺寸在100 nm以下的纳米孔石墨来避免熔盐浸渗对石墨结构的高速率的破坏以及裂变产物扩散对石墨中子吸收截面的增加。此外,由于石墨的中子慢化能力是通过石墨晶格中的碳原子与中子不断的碰撞来实现的,因此不可避免地石墨要遭受大剂量的辐照损伤。并且,辐照损伤使石墨的晶格参数发生改变,在晶体内引入位错等缺陷,产生微应变,这些在影响石墨材料的性质的同时也影响反应堆的运行并限制其服役寿命。所以在美国橡树岭国家实验室采取的热解碳密封工艺和挤压成型的CGB石墨都在辐照环境中都产生了类似于涂层脱落、开裂、低寿命等不利因素。因此需要开发新的纳米孔石墨的制备工艺或者密封技术。而新开发的纳米孔石墨具有与传统核石墨不同的结构,并且新的密封技术也会在基体中引入新的结构。因此,有必要通过辐照实验研究其辐照行为和辐照损伤规律,并对其制备工艺或者密封技术进行指导。本文制备了几种可以实现中值孔径在100 nm以下的无粘结剂石墨和细颗粒石墨,并且还开发了新的密封工艺。由于离子辐照作具有辐照剂量大,辐照损伤效率高、辐照样品无放射性等特点,成为常见的良好的中子辐照的代替品。因此,对所制备的纳米孔石墨,采用3.0 MeV He+辐照模拟较低剂量的中子辐照损伤,采用7.0 MeV Xe26+辐照模拟较高剂量中子辐照损伤,并利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）、掠入射XRD（GIXRD）、拉曼光谱、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）以及纳米压痕等表征研究不同离子、不同损伤剂量和不同温度辐照后所得石墨的形貌、孔结构、微结构、微晶尺寸、微应变、缺陷密度、机械性能等变化,研究不同条件下的所得纳米孔石墨的辐照行为并揭示其辐照损伤规律。并利用退火研究辐照产生的缺陷的热退火行为。本文主要工作如下:1.为了实现无粘结的制备工艺以含有β-树脂的中间相炭微球为原料,并且为了避免石墨的各向异性产生的不利因素采用了等静压方法制备了纳米孔各向同性石墨（NPIG）。压汞曲线显示其中值孔径尺寸在69 nm,随后采用3.0 MeVHe+分别在室温和MSR设计工作温度650℃下辐照NPIG,并与IG-110进行了比较。室温辐照后,石墨化程度较低的NPIG在较低的离子注入量辐照后出现了催化石墨化现象,其d002与c轴方向的晶格参数减小,表面的缺陷密度也减小。而IG-110并没有出现类似的行为。在较高剂量的辐照后,IG-110与NPIG的变化趋势类似,即辐照损伤引起的缺陷密度增加并引起晶格参数的变化。对于高温辐照结果而言,由于辐照损伤剂量整体较低,高温辐照后,退火效应减缓了辐照引起的损伤并占据主导使缺陷密度降低,并且石墨化度较低的NPIG对此更加敏感。石墨的晶格结构以及缺陷密度的变化决定了其表面形貌的变化趋势。同时,室温辐照下,由于缺陷的钉扎效应使石墨表面硬化,并且随着缺陷密度的进一步增加导致结构被破坏,引起硬度和杨氏模量的降低。而高温辐照下,由于退火效应占据主导,缺陷密度的降低使缺陷的钉扎效应降低,从而使其硬度和杨氏模量减小。对截面的NPIG的表征显示,在辐照损伤剂量最大的深度,NPIG出现了裂纹。值得注意的是NPIG所展示的这些辐照不稳定因素将影响其作为MSR用石墨的使用。2.采用更低粒度的自烧结性生焦粉为原料直接等静压成型制备自烧结纳米孔石墨（SSNG）,其中值孔径在40 nm并且石墨化度比NPIG高。通过7.0 MeVXe26+辐照模拟中子辐照并在1-5.0 dpa的剂量范围内研究其辐照行为。SEM和AFM显示,辐照后填料颗粒膨胀,微孔和填料间的微间隙收缩,表面变得致密。随着表面辐照损伤剂量增加到0.55 dpa左右,微间隙和微孔的闭合导致其对肿胀的吸收达到饱和,这使得在垂直于表面方向上的膨胀迅速增加并引起“Ridge-like”结构的生长。GIXRD显示这种填料颗粒的膨胀来源于晶格常数沿c轴的膨胀,此外,拉曼光谱显示辐照后石墨面内缺陷密度增加以及石墨向非晶结构转化。通过辐照前的HRTEM和0.5和5.0 dpa辐照后不同深度的HRTEM,从原子尺度上展示了不同剂量损伤后,空位环的成核,位错环的成核并生长成为间隙型位错以及位错通过正向爬升所产生大量的不完整平面和位错偶极子。并且这种缺陷的产生和进一步的演化引起晶格常数与缺陷密度的变化。这些辐照引起的微间隙和微孔闭合所引起的表面致密化,以及辐照引入的缺陷密度的增加都使辐照后SSNG的硬度和杨氏模量增加。相比于NPIG以及热解碳涂层,SNNG具有较完整的表面和稳定的辐照性能。3.为了有更多的使用经验为参考,以商用核石墨IG-110为基体,采用聚酰亚胺浸渍工艺制备致密化的IG-110（D-IG-110）,并将其中值孔径降低至68 nm。采用7.0MeVXe 26+辐照研究聚酰亚胺浸渍碳化后的聚酰亚胺基碳（PI-C）的辐照行为。SEM显示PI-C在IG-110孔中的填充作用是D-IG-110的孔径和开孔率显着降低的原因,并且D-IG-110的初始石墨化度也因此略有降低。在约0.1 dpa（表面损伤剂量为0.02 dpa）辐照后,由于PI-C体积收缩的收缩率大于IG-110的孔隙的收缩率使得界面处产生裂纹。而由GIXRD所显示的D-IG-110的Lc的变化率低于IG-110,以及由拉曼光谱所显示的PI-C附近的表面的缺陷密度较缓慢的增加和La较低的收缩率,都表明PI-C发生辐照诱导的石墨化。这种辐照诱导的石墨化使PI-C的体积收缩,是其与基体IG-110界面处产生裂纹的主要原因。随着剂量的增加,辐照的损伤效应增加,界面处的裂纹消失甚至辐照前存在的一些细小的裂纹也消失。通过对作为参照物的IG-110的孔径收缩的统计并与D-IG-110的孔径变化对比,表明这种裂纹收缩且接触变得紧密是由于辐照损伤效应导致的PI-C的体积膨胀。通过拉曼光谱的分析,在PI-C区域,辐照所引起的表面残余应力的增加较减缓。4.考虑到石墨往往以大尺寸的石墨块进行使用以及石墨的致密性,以具有优异的润滑性能和高度石墨化结构的天然石墨片为填料,使用液相混合工艺制备细颗粒石墨FG。并且根据不同的煅烧温度400℃和450℃,制备了两种FG:G-400和G-450。压汞曲线显示G-400和G-450的中值孔径分别为23 nm和18 nm,但前者具有10 μm左右的大裂纹,这将影响其熔盐阻隔性。此外,由于更高的煅烧温度导致的天然石墨片表面包裹的粘结剂碳层更紧密,这也更有利于粘结剂碳的石墨化,G-450的石墨化度略高。因此,相比于G-450,G-400表现出较低的辐照稳定性,并且辐照后的石墨结构的残留也较少。并且通过7.0 MeVXe26+辐照实验阐明了其微结构演化机理:辐照后,石墨晶面间距d002增加,石墨平面的buckling/wrinkling或新基面的形成,堆叠结构变得无序化;在石墨层状结构未被彻底破坏前,由于层数的增加以及微的相干区域之间的微裂纹的闭合,c轴方向的微晶相干长度Lc增加。随着辐照剂量造成的损伤的增加,Lc由于石墨层状结构的严重破坏或无序结构的扩展而降低;而在基面内,缺陷密度的增加,以及由于c轴膨胀导致的泊松效应,微晶的横向尺寸La迅速减小,sp2 C-C键向sp3 C-C键大量转移。并根据微结构的演化研究了其形貌演化机理:辐照引起的微晶沿c轴膨胀以及沿a轴收缩的演化导致了表面出现的细小的裂纹与“Ridge-like”结构。此外,在650℃进行的退火实验也表明,点缺陷的愈合降低了缺陷密度并增加了结构的有序度。而对表面剂量为1.25 dpa辐照后的G-450进行1000℃退火后的缺陷密度,相比于0.11 dpa的表面剂量,并没有进一步显着降低。这是由于该温度下空位容易迁移,而过多的缺陷剩余且极易形成更复杂且结构稳定的空位簇,该空位簇的形成也阻止了间隙原子与空位的重组,使缺陷密度未能进一步降低。
刘祎[2]（2021）在《氢在碳材料中的行为研究》文中指出现在高速发展的世界,新能源的寻找任务十分紧迫,聚变热核反应作为一种可以产生高额能量产出的物理反应,是一种不产生核废料的清洁反应,成为一种理想的能量来源。氢及其同位素是聚变反应中的关键物质。与常规化石能源不同,氢作为一种二次能源,需要通过能量的转化从其他能源中制取。作为一种能源,氢具有很多优秀的特点。而在聚变热核反应中,碳材料是一种常见的面向等离子体材料（Plasma Facing Materials,PFM）,经常与氢离子（质子）直接接触,其优势在于其活性低、热导率高、相对低Z元素它的成本低、相对高Z元素对等离子体的运行影响小。碳在自然界有两种重要的晶态方式:sp3杂化与sp2杂化,组成金刚石的化学键是以sp3键的微观电子云存在;石墨的化学键是以sp2键的微观形态结合。可以看到氢与不同碳基材料的相互作用具有特别的理论研究价值。基于探究氢与碳基材料的相互作用目的,本文工作包含两个主要部分:第一部分为金刚石的气相生长技术和氢离子注入实验,第二部分为基于第一性原理软件Materials Studio 2019的对微观建模的石墨与金刚石材料进行氢滞留模拟。在第一部分中,通过热丝化学气相沉积在石墨样本表面制备了金刚石薄膜,并且一系列表征办法对金刚石薄膜品质进行了表征分析。在薄膜样品中出现了天然金刚石的本征峰,并且存在少量非金刚石组分,说明实验成功在200×200×10 mm的石墨表面实现了金刚石化。之后,将下列两种样本:石墨样本、热丝化学气相沉积法制备了人造金刚石薄膜的样本,表面经200e V氢离子辐照10小时分别进行了氢离子注入实验,再通过表征手段分析获得的实验结果,得到结论:氢离子刻蚀后,石墨中的缺陷明显增加;在氢离子注入实验中,金刚石中的小颗粒和石墨成分将优先被刻蚀,而FTIR光谱中的C-H峰对比石墨明显减弱,对比石墨样本,说明抗氢蚀能力的提高,制备了金刚石薄膜的石墨表面氢滞留降低;在石墨表面沉积的人造金刚石薄膜在氢离子注入下可以有效地保持结构稳定,说明在石墨表面沉积的人造金刚石薄膜能够提高材料抗氢离子刻蚀性能。在第二部分中,使用Materials Studio 2019软件进行仿真模拟,核心内容是构建了体内氢滞留条件下的石墨（110）、体内氢滞留条件下的石墨（002）、体内氢滞留条件下的金刚石（111）和体内氢滞留条件下的金刚石（110）四种超胞（supercell）模型并切割出表面,并对各个结构进行了中精度的Geometry Optimization操作,后续计算并导出了差分电荷密度场、布居分布等数据。根据导出的模拟数据,分析氢对石墨/金刚石两种材料的微观影响。我们得到:氢通过改变了石墨的局部结构,并以与某些碳原子形成电子交流的方式滞留在石墨材料中;相比于石墨（110）结构,石墨（002）结构的氢滞留对本身的石墨层状结构影响更小;sp2杂化层状结构下可以滞留氢原子,但对于金刚石而言氢的滞留需要额外付出很大代价,如结构代价和能量代价,即想要在金刚石材料的前提下滞留一个氢需要的能量比在石墨中大得多;对氢原子不施加阻力的情况下,氢可由金刚石体内“运动”到了表面才令整体能量降为最低。结合第二章中两个实验获得的结论和第三章中软件模拟得到的结果,可以给氢离子注入实验的结论提供微观的理论支持,做出进一步阐释,证实了氢与两类碳基材料微观的相互作用,为新型PFM的开发提供了可靠思路。
张艳[3]（2019）在《孔环境可控型微孔材料的制备及其在气体吸附分离中的应用研究》文中研究表明化石能源的极速消耗带来的环境问题和能源短缺问题已经成为人类近年来面临的两个重大且关键的问题。气体分离是环境中有害气体去除和清洁能源纯化过程中的关键技术。吸附分离技术具有能耗低和环境友好等优点,是理想的气体分离技术,但传统吸附材料存在着吸附量和选择性难以兼容的缺点。因此制备同时具有高吸附容量和高选择性的新型吸附材料具有重要意义。由于微孔材料对气体吸附分离具有优势,因此本文选择了微孔碳和新型金属有机骨架（MOFs）两类材料作为研究内容,通过精确调控孔径和表面化学性质,合成了几类各具特点的微孔材料,测试它们对不同气体（CO2,SO2,C2H2）的吸附特性和双组份混合气的分离能力,进一步验证这些材料作为气体分离吸附剂的应用前景。主要研究内容和结论包括:（1）以农业废弃物油茶壳为碳源,制备了从微孔到大孔孔径分布的一系列多孔碳。在1 bar和0.15 bar下,273 K时CO2吸附量分别为6.15和2.26 mmol g-1,298 K和1 bar下,OTS-1-550对CO2/N2、CO2/CH4和CH4/N2的选择性分别为43.5、7.4和5.9。研究表明超微孔（<1 nm）在1 bar时控制了CO2吸附能力。此外,真空变压吸附（VSA）和穿透曲线进一步证实了所制得的碳具有优异的分离性能和实际应用潜力,成功将固体废弃物转化为功能性材料。（2）选取生物质油茶籽壳为碳源,采用低温一锅氮掺杂法制备了比表面积大、富氮多孔碳。表面积高达2965.7 m2 g-1且N含量为6.6 at%。微孔碳在298K和1 bar条件下对CO2/N2（77.9）、CO2/CH4（12.8）和CH4/N2（4.9）的混合气体选择性较好。此外,证明了吡咯/吡啶（N-5）对气体混合物分离的有利影响。（3）制备了一种含有极性CF3SO3-基团的微孔金属有机框架材料[Cu（bpy）2（OTf）2]（ELM-12）,对SO2的吸附量高达61.2 cm3 g-1,在298 K和1 bar下,对混合气SO2/CO2,SO2/CH4,和SO2/N2的选择性分别为30,871,4064（10:90）。并且SO2/N2的选择性在所报道的多孔材料中是最高的。此外,DFT-D计算表明高的SO2捕获能力和选择性是由于孔道内的极性CF3SO3-基团与SO2相互作用。穿透实验进一步阐明了SO2的优良分离性能和循环稳定性。（4）采用孔道内富氧的微孔金属-有机骨架Cu2（pzdc）2（pyz）[CPL-1,pzdc=2,3-吡嗪二羧酸盐]高效地去除混合气体中二氧化硫。CPL-1中合适的尺寸4.1×6.2?和强捕集位点对SO2/N2（368）和SO2/CH4（74.3）的分离好。此外,DFT-D模拟确定了SO2的特异性吸附位点,穿透实验验证了CPL-1用于二氧化硫混合物分离的可行性,采用简便、绿色的方法对CPL-1进行了规模化生产,成功地以千克为单位生产了具有良好吸附分离性能的可再生CPL-1吸附剂。（5）制备了一种新型的柔性金属-有机框架材料MOF[Cu（dps）2（MF6）]·6H2O（MF6-Cu-dps）（M=Si或Ge）,能够有效地从C2H2/C2H4混合物中去除C2H2。在298 K和1 bar下,对C2H2的吸附量高达4.57 mmol g-1,且IAST选择性大于109,实现了C2H2/C2H4的完全筛分分离,分子动力学模拟表明其特定的结合位点和独特的孔隙结构使这种MOF在室温下能够有效地、有选择性地吸附C2H2。此外,得到的C2H4的纯度超过99.9995%。
郑波[4]（2017）在《石墨烯基材料的表面增强红外与电催化性能研究》文中进行了进一步梳理完美的单层石墨烯是最薄的二维原子晶体材料,拥有独特的物理和化学性质。石墨烯的pz轨道电子相互重叠形成庞大的π键电子云,当石墨烯受到外来电子作用时,会激起表面上的一层层“波纹”,这表明石墨烯也可以像贵金属一样能够产生表面等离子体共振现象。但石墨烯微纳结构激发的等离激元与传统的金属纳米天线激发的表面等离激元不同,石墨烯等离激元波长比入射波长更小,损耗更低,电场局域性更强,因此是一种很有前景的等离激元材料。更为诱人的是,石墨烯易于通过化学或外加栅压方法（无需改变天线形貌）进行掺杂,可以对其等离子体共振频率在中红外至太赫兹波段进行调控,使得它在生物光学传感领域具有很高的潜在应用价值。另外,石墨烯还具有电荷输运性能优异,比表面积大,容易制备,结构和表面化学性质可调的特点,非常适合用作电化学基底材料。现有研究表明,要充分发挥石墨烯在上述诸领域的作用,需要人们精确地调控石墨烯材料的合成工艺,以实现高质量石墨烯的可控合成,或者对石墨烯进行功能化,以满足不同研究和应用的需求。本论文围绕石墨烯材料这一研究热点,对其结构和组成进行改性,调控其物理化学性质,探索其在增强红外光谱和电催化领域的应用。本论文主要开展了以下几个方面的工作:（1）石墨烯等离激元增强衰减全反射红外光谱原位检测水相生物分子提出了以化学掺杂石墨烯纳米天线作为表面增强红外光谱的增强基底,利用其中红外等离激元局域电场增强效应并结合衰减全反射红外光谱技术的近场效应,建立了水相中原位监测生物分子间相互作用的新方法。该红外传感平台由表面修饰了硼掺杂石墨烯纳米圆盘阵列天线的硒化锌（ZnSe）棱镜构成,构建的衰减全反射表面增强红外吸收光谱（ATR-SEIRA）平台可以原位、实时、无标记监控生物分子之间的相互作用,而不受外界环境干扰,可以从复杂的生物学事件中提取即时目标分子的的光谱信息。实验中,我们通过纳米球刻印技术和改变硼原子掺杂量来调节石墨烯几何尺寸和电子结构,实现了中红外区等离激元的调控。利用石墨烯纳米天线中红外等离激元近场增强效应,以核酸适配体探针及其特异性识别分子L-selectin蛋白间的亲和反应为模型体系,在水相中研究了探针.与目标分子间的特异性相互作用动力学机制,得到了适体与靶蛋白分子间的结合速率常数和平衡常数,检测限达0.5 nM。本研究工作结果表明,石墨烯等离激元高度近场增强效应有利于构建高灵敏的生物传感平台,结合ATR-SEIRA技术,能实现水相中界面生物分子识别动力学过程的研究,有助于进一步阐明物质表界面结构与功能之间的关系。（2）纯吡啶氮掺杂单层石墨烯的制备及其电催化氧气还原性能的研究提出了纯吡啶N-C键结构的单层氮掺杂石墨烯材料的制备方法,探索了此纯吡啶N掺杂石墨烯对氧气还原的电催化性能,阐明了吡啶N在氧气还原中所起到的作用及氮掺杂石墨烯的电催化活性位点,为设计高效氮掺杂石墨烯基催化剂提供了理论指导。制备过程中,首先在温和的空气气氛下用紫外/臭氧照射单层石墨烯,随后在氨气中退火得到氮掺杂的石墨烯。X射线光电子能谱分析表明,通过改变臭氧氧化和退火条件,可以灵活调节氮的掺杂量,但掺杂N的构型不变。电化学研究表明,碱性条件下纯吡啶N掺杂的石墨烯电催化氧气还原（ORR）不经过四电子还原过程,而是经历一个2电子转移过程,生成过氧化氢。本研究阐述了纯吡啶N掺杂的石墨烯电催化氧气还原机理,同时为选择性制备过氧化氢提供了催化剂的设计策略。（3）钴-氮掺杂石墨烯材料的制备及其电催化氧气还原性能的研究提出了一种绿色、简便制备低含量钴（Co）负载的多孔氮掺杂石墨烯材料的新方法,得到的纳米材料具有良好的孔隙分布,其高的比表面积以及掺杂氮与钴物种之间的协同作用,能高效电催化还原氧气。实验中,首先以氧化石墨烯水溶液和尿素为原料,采用水热法制备高比表面积的多孔结构氮掺杂石墨烯凝胶;然后,在乙醇溶液中分散氮掺杂石墨烯,再通过静电/配位作用使二价钴离子吸附在石墨烯表面;最后,通过溶剂热法制备出了低含量钴负载的氮掺杂石墨烯（Co-N-rGO）。以制备的Co-N-rGO作为催化剂,研究了其电催化氧气还原反应的性能。动力学分析表明,该催化剂催化氧气还原以四电子转移过程为主,平均电子转移数为3.97。Co-N-rGO还表现出Pt基催化剂所不具备的抗甲醇毒化能力,以及更好的稳定性。
郭王佩瑶[5]（2016）在《功能化石墨烯/聚乳酸纳米复合材料的制备及性能》文中研究指明石墨烯（Graphene）作为新颖的二维材料在科研和工业领域成为热点。因其优异的机械、光、电、热等性能,石墨烯可用作纳米填料制备聚合物纳米复合材料;即使添加少量的石墨烯,即可实现聚合物基体物理性能的显着提高。通常情况下,纳米填料只有在聚合物基体中分散均匀、且与基体形成较强界面粘附才能发挥其良好作用。石墨烯大的比表面积和加强的片层间范德华力使其很难在聚合物中形成稳定的单片层分散;因此,需要对石墨烯进行功能化改性。聚乳酸（PLA）是具有生物降解性和生物相容性的聚合物材料,在药物控释、组织工程等生物医用领域具有广阔的应用前景。但是,PLA力学强度低、结晶速度慢、脆性较大等缺点限制了其进一步应用。本文针对聚乳酸力学性能较差的缺点和石墨烯片层易聚集的问题,选用左旋聚乳酸（PLLA）为主要基体材料,以获得高性能的聚乳酸/石墨烯复合材料为目的;通过氧化石墨烯与L-乳酸原位缩聚,在石墨烯表面接枝聚乳酸,并将功能化的石墨烯与PLLA溶液共混制备复合材料,研究石墨烯的添加对PLLA性能的影响;通过静电纺丝法制备改性石墨烯/聚乳酸复合纳米纤维,探索其用于组织工程中的潜力。本论文具体研究内容及结果如下:（1）采用一种简单的方法对石墨烯进行改性,首先通过优化的Hummers方法制备氧化石墨烯（GO）,再利用GO表面的含氧基团（羟基、羧基）与乳酸分子进行共价修饰,GO与L-乳酸（1:3）在甲苯溶液中发生原位缩聚,获得表面接枝聚乳酸的功能化石墨烯。利用傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱、原子力显微测试、热重分析等测试方法证明聚乳酸成功地接枝在石墨烯片表面,分散性研究显示改性后的石墨烯（GO-g-PLLA）能在有机溶剂中均匀分散。（2）通过溶液共混法制备一系列改性石墨烯/PLLA纳米复合材料,并通过拉伸测试、扫描电镜、差示扫描量热仪、偏光显微镜、X射线衍射对复合材料的性能进行研究。结果显示GO-g-PLLA能在PLLA基体中均匀分散,且增强填料与基体界面相互作用;复合材料的拉伸强度高于PLLA,当填料含量为3.0 wt%时,拉伸强度达到60 MPa。GO-g-PLLA的加入提升PLLA结晶性能,促进链段移动,晶核形成,加速结晶,且GO-g-PLLA的加入不改变PLLA的晶型和结晶机制。（3）通过静电纺丝法制备一系列改性石墨烯/PLLA复合纳米纤维。通过扫描电镜、透射电镜、接触角测试、拉伸测试、差示扫描量测试、热重分析对复合材料的物理化学性能进行研究,结果显示纳米纤维具有一定取向,GO-g-PLLA能在纳米纤维中均匀分散。石墨烯对PLLA起到增强增韧的效果,当含量为1.0wt%时,拉伸强度为6.5 MPa,比纯PLLA提高了120%;GO-g-PLLA能够改善PLLA的结晶性能,提高其热稳定;接触角实验表明复合纤维表面亲水性增强;体外降解实验显示石墨烯的加入在一定程度上能够促进纳米纤维降解;矿化实验结果表明含石墨烯的纳米纤维具有更好的生物活性。
张元培[6]（2010）在《含硼金刚石单晶的合成工艺与热学性能表征》文中研究说明含硼金刚石具有优异的耐蚀性、导热性、半导体特性等性能,在军工空间技术等领域有广泛的用途和良好的使用效果；含硼金刚石的耐磨性与研磨性好,特别适用于研磨硬韧材料,工业应用前景十分广阔。采用低廉原料和简便方法制备出片状铁基触媒,在高温高压下合成出优质含硼金刚石,并进一步对其半导体特性进行研究,对于改善人造金刚石晶体的结构和性能,拓展其应用范围和提高使用效果具有重要的现实意义。根据硼源物质以及微量元素的种类,合理设计试验中影响因素的数量,确定多种硼源以及多元微量元素在铁基触媒中的添加量,制成含硼铁基触媒,同时进行多种成分配比试验,即可减小环境因素影响,又可节约成本,获得良好的应用效果。采用热分析方法对合成金刚石单晶进行表征,测量样品的热效应和失重与加热温度的关系,计算金刚石单晶发生剧烈氧化反应的表观活化能,可以对比分析掺硼量对含硼金刚石单晶热稳定性的影响,为触媒成分设计提供理论分析依据。本文以单质金属为主要原材料制备出片状含硼粉末冶金铁基触媒,并按优化的金刚石合成工艺制备出高品位含硼金刚石单晶。对含硼金刚石单晶进行热分析,并采用多重扫描速率法计算其发生剧烈氧化反应时的表观活化能,探讨了硼含量与金刚石单晶热稳定性的相关性。含硼粉末冶金铁基触媒是以单质金属为主要原材料,实验选用的单质铁粉、单质镍粉、石墨粉以及多种掺硼剂。经过化学分析方法对粉末材料的主要成分进行分析；采用D/max-γc型X射线衍射仪标定粉末材料的物相组成；用IRO-Ⅱ型红外定氧分析仪检测粉末材料的含氧量。粉末材料的检测结果符合相关国家标准,可用于制备含硼粉末冶金铁基触媒。根据试验要求,碳片与触媒厚度比为2.4-2.7,按照片状触媒制备工艺流程微量添加掺硼剂,制备得到含硼粉末冶金铁基触媒。通过对金刚石合成压机控制系统的改造,精确控制合成块两次暂停升压,提前送温以及合成压力、功率实现动态匹配。保证合成腔体内的压力和温度在金刚石理想生长区内,合成出高品位含硼金刚石。根据测定金刚石单晶的DTA实验数据,利用Kissinger动力学模型计算常规金刚石单晶和含硼金刚石单晶剧烈氧化时的表观活化能分别为165.34 KJ/mol和428.37KJ/mol。利用Ozawa动力学模型计算两种金刚石单晶剧烈氧化时的表观活化能分别为170.37KJ/mol和423.20KJ/mol,证明含硼金刚石单晶的表观活化能明显高于常规金刚石单晶,因此具有更高的热稳定性。两种动力学模型计算结果相近,说明表观活化能的计算数值基本可信。根据测定不同硼含量金刚石单晶剧烈氧化时的表观活化能的数据,TG的数据与表观活化能计算的结果具有一致性。硼含量低的样品热稳定性最差,但是热稳定性的变化并不与掺硼量单纯成正比,存在一个相对最佳的掺硼量值。含硼金刚石单晶样品在剧烈氧化时,其表观活化能随着掺硼量增加而减小,表明硼的掺入量过高并不有利于提高金刚石单晶的抗氧化性能。因此,应进一步优化铁基触媒中的碳化硼掺入量,合成出具有更高热稳定性的含硼金刚石单晶。
李和胜[7]（2009）在《Fe-Ni-C-B系高温高压合成含硼金刚石单晶的工艺与机理研究》文中研究表明研究发现,向金刚石中掺杂某些元素可以使金刚石获得特殊优异的性能。硼由于具有与碳接近的原子半径,易于进入金刚石晶格,含硼金刚石一直是掺杂金刚石研究的热点。已有的研究发现,含硼金刚石是一种P型半导体材料,甚至还具有超导特性;另外,含硼金刚石还具有明显优于常规金刚石的热稳定性和化学惰性。以含硼金刚石为代表的特种金刚石制备与应用将是二十一世纪人造金刚石行业发展的主要方向之一。含硼金刚石的制备对于丰富人造金刚石的品种,提高其品质,拓展其应用乃至从总体上提升我国人造金刚石行业的技术水平都有十分重要的意义。但是,目前已有的研究大多着眼于含硼金刚石薄膜,对单晶材料少有研究;而且,目前现有的合成含硼金刚石单晶的方法一般条件较为苛刻,生产成本较高,难以在工业化生产条件下获得高品位的含硼金刚石单晶。因此,如何采用较为低廉的原料和较为简便的方法合成优质的含硼金刚石单晶,并进一步对其半导体特性进行研究,便成为含硼金刚石单晶研究深化的紧迫任务。本文在粉末冶金铁基触媒相关研究的基础上,向触媒原材料中添加合理的硼源材料,制备含硼粉末冶金铁基触媒。使用制备出的触媒匹配人造金刚石专用石墨组成Fe-Ni-C-B反应体系,在高温高压下合成含硼金刚石单晶。通过对含硼触媒的成分、高温高压合成工艺和提纯工艺的优化设计,系统研究了Fe-Ni-C-B系高温高压合成含硼金刚石单晶的工艺。通过金刚石晶体结构和性能的系统表征,研究了硼对金刚石晶体结构和性能的影响。通过对高温高压下含硼金刚石单晶在Fe-Ni-C-B系中的碳源供给、形成机制以及生长机制的讨论,系统研究了含硼金刚石单晶的高温高压合成机理。本文以含硼金刚石单晶合成工艺为主线,从触媒制备、合成工艺、结构与性能表征和合成机理等几个主要方面,系统开展了含硼金刚石单晶的实验分析和理论研究工作。本文从铁基触媒原材料优选及制备工艺优化入手,为粉末冶金方法制备含硼触媒奠定了工艺基础。通过对触媒原材料质量（主要是氧含量）的严格控制,优化金属粉末配比和添加石墨粉,改进了铁基触媒的成分构成;提出了粉末轧制-烧结-冲制新的制备工艺,提高了触媒的质量和贵重金属镍的利用率。从硼源材料优选,硼源合理添加量的选择以及触媒成分多元合金化三个方面对含硼粉末冶金铁基触媒的成分进行了优化设计。首先优选出六方氮化硼作为硼源材料,并对其适宜的添加量进行了探讨。试验证明,硼源添加量应为a-2a,过量添加会影响金刚石的品位。进而以铜为例,证明在触媒成分中添加有益元素的多元合金化可以明显提高金刚石的品位。从优选石墨、改进合成压块组装结构和设计新的合成工艺三个方面对高温高压合成金刚石工艺进行了优化设计。优选出G4D石墨作为合成含硼金刚石单晶的碳源材料;借鉴粉末工艺对合成压块的组装结构进行了改进,提高了腔体内压力、温度的稳定性;以保证金刚石的优晶生长为目的设计了压力功率动态匹配合成工艺,并通过设备改造和压力标定及温度测量完成了这一新工艺设计;同时,确定出含硼金刚石单晶在Fe-Ni-C-B系中的优晶生长区:P=5.5-5.7GPa,T=1400-1500℃。利用铁基触媒及其包覆膜具有铁磁性和脆性大的特点,设计了一套单纯依靠机械方法提纯金刚石的新工艺。经试验验证,新工艺既可以有效提纯金刚石,且无污染,方法简单,机械化程度高,具有重要的推广应用价值。应用现代分析测试技术对含硼金刚石单晶的晶体结构和主要性能进行了系统表征。试验结果表明,合成的金刚石单晶受硼的影响,表面比较粗糙,{111}面较发达。Raman特征峰的偏移提供了硼进入金刚石晶格的间接证据;而红外吸收光谱则直接探测到了含硼金刚石晶体内部的B-C键。采用第一原理的模拟计算表明,硼在金刚石晶格中易于以置换原子的形式存在。由于硼原子对晶体表面碳原子的取代,有效地阻止或延缓了金刚石的氧化,使得含硼金刚石单晶具有明显优于常规金刚石的热稳定性:表面起始氧化温度提高了约170℃,氧化过程的表观活化能约为常规金刚石的3.5倍。试验结果和理论分析进一步证明,金属碳化物才是金刚石生长的直接碳源,且触媒熔体中金属碳化物的充分形成直接影响金刚石的碳源供给,并进而影响金刚石的合成效果。依据金属包覆膜物相结构系统表征的结果,借鉴Fe-Ni-C系中金刚石的合成机理,讨论了含硼金刚石在Fe-Ni-C-B系中的形成机制。试验发现,硼是以金属-碳-硼化合物的形式溶入金属包覆膜内,经金属中间相的催化反应而析出活性硼原子（团）,再向金刚石扩散,其扩散的路径、形式与碳相同。含硼金刚石单晶的形成依赖于金属-碳-硼化合物在包覆膜内层的分解。本文还依据对金刚石单晶/金属包覆膜界面微观结构表征的结果,借鉴经典的晶体生长理论,讨论了含硼金刚石单晶在Fe-Ni-C-B系中的生长机制。研究结果表明,含硼金刚石单晶在Fe-Ni-C-B系中是以层状方式长大的。这种层状生长的台阶来源前期以二维晶核为主,后期则以位错为主。自金属包覆膜中脱溶析出的层片状碳-硼原子团扩散到达金刚石单晶表面,在生长台阶前端被吸附,长成含硼金刚石单晶的一部分。随着台阶的不断扩展,新的台阶在刚长成的晶面上继续形成,含硼金刚石单晶则以层状堆叠的方式逐步生长。
李和胜,宫建红,郑克芳,李木森[8]（2007）在《高温高压下Fe-Ni-C-B系合成Ⅱb型金刚石单晶》文中认为提出了一种在高温高压下利用粉末冶金方法制备的Fe-Ni-C-B系触媒合金生长Ⅱb型金刚石的新方法.由于硼元素的存在,Ⅱb型金刚石生长所需的温度和压力条件均高于普通的Ⅰb型金刚石,并且合成出的金刚石单晶粒度较粗,晶形稍差,表面结构比较复杂.通过晶体的颜色、X射线衍射以及Raman光谱可以初步断定合成出的金刚石晶体中确实含有硼元素.以金刚石在不同温度下的静压强度和冲击韧性以及差热分析和热重分析的结果来表征金刚石的热稳定性.实验发现,由于硼元素的进入使得Ⅱb型金刚石单晶的热稳定性与采用同种方法合成出的Ⅰb型金刚石相比有了较大程度的提高.采用自制的夹具通过检测金刚石的电阻温度特性,初步确定了在Fe-Ni-C-B系中生长的Ⅱb型金刚石具有半导体特性.大量的实验数据充分说明,采用这种方法生产Ⅱb型金刚石具有成本低廉、操作简单、产品质量稳定等优点,具有极高的工业化推广应用的价值.
李和胜,刘宪刚,李木森,周贵德[9]（2006）在《含硼金刚石单晶制备的研究进展》文中研究表明向人造金刚石中掺杂硼元素可以使金刚石获得比普通金刚石更为优异的物理和机械性能,同时还可以使金刚石具有半导体特性。国内外在含硼金刚石薄膜领域的研究较为深入,相对而言,在含硼金刚石单晶方面的研究较少,尤其是关于制备方法的研究。摸索总结出一种工艺简单、成本低廉、产品质量稳定的含硼金刚石制备方法对于丰富人造金刚石的品种,提高其品质,拓展其应用乃至从总体上提升我国人造金刚石行业的技术水平都有十分重要的意义。本文主要总结了目前国内外生产含硼金刚石单晶的七种方法,分析了他们各自的优缺点,同时简要介绍了作者所在课题组在含硼金刚石制备方法的研究方面所作的一些工作。本文指出了含硼金刚石单晶制备工艺进一步研究的方向和重点,同时对含硼金刚石单晶的应用前景作了展望。
王松顺[10]（2005）在《提高人造金刚石质量及生产效益的方法与途径》文中进行了进一步梳理就提高人造金刚石质量和生产经济效益的有关问题进行了叙述,讨论了影响金刚石晶体生长质量的多种因素,指出了提高金刚石质量的合成方法及途径。
二、含硼石墨材料合成金刚石的实验研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、含硼石墨材料合成金刚石的实验研究（论文提纲范文）
（1）熔盐堆用纳米孔石墨的制备及辐照行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 略缩词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 熔盐反应堆 |
| 1.2 对核石墨的要求 |
| 1.2.1 核石墨 |
| 1.2.2 MSR的设计 |
| 1.2.3 MSR对石墨孔隙的要求 |
| 1.3 核石墨的辐照行为 |
| 1.3.1 辐照损伤机理 |
| 1.3.2 离子辐照 |
| 1.4 论文研究主要目的和内容 |
| 1.4.1 论文主要目的 |
| 1.4.2 论文主要内容 |
| 第二章 实验方法及表征方法 |
| 2.1 样品制备方法 |
| 2.1.1 等静压方法 |
| 2.1.2 浸渍碳化工艺 |
| 2.2 离子辐照损伤的模拟与实验 |
| 2.2.1 辐照损伤剂量(dpa) |
| 2.2.2 SRIM模拟 |
| 2.2.3 辐照实验 |
| 2.3 表征方法 |
| 2.3.1 孔结构的表征 |
| 2.3.2 机械性能的表征 |
| 2.3.3 形貌的表征 |
| 2.3.4 微结构的表征 |
| 第三章 NPIG的制备及其辐照行为 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 NPIG的制备 |
| 3.2.2 辐照实验 |
| 3.2.3 表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 NPIG的孔结构 |
| 3.3.2 微观形貌的变化 |
| 3.3.3 微结构的变化 |
| 3.3.4 机械强度(杨氏模量和硬度)的变化 |
| 3.3.5 截面的表征 |
| 3.4 结论 |
| 第四章 SSNG的制备及其辐照行为 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 SSNG的制备 |
| 4.2.2 辐照实验 |
| 4.2.3 表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 SSNG的孔结构 |
| 4.3.2 机械性能的变化 |
| 4.3.3 微观形貌的变化 |
| 4.3.4 微结构的变化 |
| 4.3.5 辐照诱导的缺陷的演化 |
| 4.4 结论 |
| 第五章 聚酰亚胺浸渍工艺制备D-IG-110及其辐照行为 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 D-IG-110的制备 |
| 5.2.2 辐照实验 |
| 5.2.3 表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 D-IG-110的孔结构 |
| 5.3.2 微结构的变化 |
| 5.3.3 微观形貌的变化 |
| 5.4 结论 |
| 第六章 天然石墨片为填料的细颗粒石墨FG的制备与其辐照行为 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 实验 |
| 6.2.1 FG的制备 |
| 6.2.2 辐照实验 |
| 6.2.3 表征 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 FG的孔结构 |
| 6.3.2 微结构的变化 |
| 6.3.3 表面微结构的变化 |
| 6.3.4 微观形貌的变化 |
| 6.3.5 结构与形貌演化机理 |
| 6.3.6 退火 |
| 6.4 结论 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 研究总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与专利 |
| 附外文论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（2）氢在碳材料中的行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 碳基材料与氢作用研究历史与现状 |
| 1.3 计算机材料科学的发展 |
| 1.4 本文工作 |
| 第二章 石墨基底生长金刚石层与氢离子注入实验 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 金刚石生长技术 |
| 2.1.2 氢离子束注入技术 |
| 2.1.3 本章工作 |
| 2.2 石墨基底生长金刚石薄膜实验 |
| 2.2.1 实验方法与实验条件 |
| 2.2.2 实验结果分析 |
| 2.3 金刚石薄膜与石墨样本的氢离子实验 |
| 2.3.1 实验方法与实验条件 |
| 2.3.2 实验结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于第一性原理软件仿真模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.1 第一性原理 |
| 3.1.2 密度泛函理论 |
| 3.1.3 赝势理论 |
| 3.1.4 软件操作过程简述 |
| 3.1.5 本章工作 |
| 3.2 对石墨晶型结构内的氢滞留模拟 |
| 3.2.1 体内氢滞留条件下的石墨(110) |
| 3.2.2 体内氢滞留条件下的石墨(002) |
| 3.3 对金刚石晶型结构的氢滞留模拟 |
| 3.3.1 体内氢滞留条件下的金刚石(111) |
| 3.3.2 体内氢滞留条件下的金刚石(110) |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 全文总结与展望 |
| 4.1 全文总结 |
| 4.2 本文工作创新点与不足之处 |
| 4.3 后续工作与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录一 |
| 附录二 |
| 附录三 |
| 附录四 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（3）孔环境可控型微孔材料的制备及其在气体吸附分离中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 常用的气体分离技术 |
| 1.2.1 深冷分离法 |
| 1.2.2 吸收分离法 |
| 1.2.3 膜分离法 |
| 1.2.4 吸附分离法 |
| 1.3 常用固体吸附分离材料功能分类及简介 |
| 1.4 吸附剂性能对气体吸附分离的影响 |
| 1.4.1 孔径影响多孔材料对气体的吸附 |
| 1.4.2 表面化学性质对气体吸附分离的影响 |
| 1.5 多孔材料用于气体分离的研究进展 |
| 1.5.1 多孔碳材料在气体吸附和分离中的应用 |
| 1.5.2 金属有机骨架材料MOFs在气体吸附分离中的应用 |
| 1.6 本项目研究的目的与意义 |
| 第2章 超微孔生物质基多孔碳的制备及其在气体在吸附分离中的应用 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验原料与设备 |
| 2.2.2 OTS衍生多孔碳的制备 |
| 2.2.3 OTS衍生多孔碳的表征与性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 OTS衍生碳的形貌和孔结构分析 |
| 2.3.2 CO_2,CH_4和N_2的吸附等温线 |
| 2.3.3 气体分离选择性和工作能力 |
| 2.3.4 动态穿透实验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 低温活化法制备超大比表面积和含氮多孔碳及其对气体分离性能的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料与设备 |
| 3.2.2 OTSS衍生多孔碳的制备 |
| 3.2.3 OTSS衍生多孔碳的表征和性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 OTSS衍生碳的形貌和孔结构分析 |
| 3.3.2 OTSS衍生碳的表面化学性质 |
| 3.3.3 CO_2吸附和混合气体选择性吸附研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 具极性吸附位点的微孔金属-有机骨架材料对二氧化硫的可逆吸附和分离研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验原料与设备 |
| 4.2.2 ELM-12的制备 |
| 4.2.3 材料性能测试 |
| 4.2.4 密度泛函理论计算 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 ELM-12的结构表征 |
| 4.3.2 ELM-12的吸附和分离性能 |
| 4.3.3 模拟研究 |
| 4.3.4 动态穿透实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 具有分子筛分效应的微孔金属-有机骨架的制备及其高效去除二氧化硫的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验原料与设备 |
| 5.2.2 CPL-1的制备 |
| 5.2.3 穿透测试 |
| 5.3 结果分析与讨论 |
| 5.3.1 CPL-1的结构表征 |
| 5.3.2 CPL-1的吸附分离性能 |
| 5.3.3 模拟研究 |
| 5.3.4 动态穿透实验 |
| 5.3.5 CPL-1的大规模制备 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 新型阴离子柱支撑的金属-有机骨架材料的制备及其分离乙炔/乙烯的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验原料与设备 |
| 6.2.2 柱支撑材料的制备 |
| 6.2.3 材料表征和性能测试 |
| 6.2.4 分子动力学模拟 |
| 6.3 结果分析与讨论 |
| 6.3.1 结构表征 |
| 6.3.2 吸附和分离实验 |
| 6.3.3 模拟研究 |
| 6.3.4 动态穿透实验 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论及展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（4）石墨烯基材料的表面增强红外与电催化性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 本论文的主要创新点 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 石墨烯的结构和基本性质 |
| 1.2 石墨烯的合成 |
| 1.2.1 机械剥离法(Mechanical Exfoliation) |
| 1.2.2 氧化石墨还原法(Chemical Reduction from Graphene Oxide) |
| 1.2.3 化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition,CVD) |
| 1.3 掺杂石墨烯 |
| 1.3.1 掺杂石墨烯简介 |
| 1.3.2 氮掺杂石墨烯的制备 |
| 1.3.3 硼掺杂石墨烯的制备 |
| 1.4 石墨烯表面等离激元 |
| 1.4.1 石墨烯表面等离激元简介 |
| 1.4.2 石墨烯微纳结构中的局域等离激元(LSPR) |
| 1.4.3 微纳米结构石墨烯的制备方法 |
| 1.4.4 基底设计对石墨烯等离激元的激发 |
| 1.5 衰减全反射表面增强红外光谱 |
| 1.5.1 衰减全反射红外光谱(ATR-IR) |
| 1.5.2 表面增强红外光谱(SEIRA) |
| 1.5.3 衰减全反射表面增强红外光谱(ATR-SEIRA)在生命分析中的应用 |
| 1.6 石墨烯基材料在燃料电池中应用 |
| 1.7 本论文的选题依据和研究内容 |
| 1.8 参考文献 |
| 第二章 石墨烯等离激元增强衰减全反射红外光谱原位检测水相生物分子 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 试剂与仪器 |
| 2.2.2 硼掺杂石墨烯(BG)的制备与转移 |
| 2.2.3 硼掺杂石墨烯纳米圆盘阵列(BG nanodisk array)的制备和转移 |
| 2.2.4 石墨烯红外免疫传感器的构建 |
| 2.2.5 模拟计算 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 石墨烯表征 |
| 2.3.2 石墨烯纳米盘结构光学性质 |
| 2.3.3 石墨烯传感器的设计和制备 |
| 2.4 结论 |
| 2.5 参考文献 |
| 第三章 纯吡啶氮掺杂单层石墨烯的制备及其电催化氧气还原性能的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 试剂与仪器 |
| 3.2.2 氮掺杂单层石墨烯(NG)的制备 |
| 3.2.3 电化学实验 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 结论 |
| 3.5 参考文献 |
| 第四章 钴-氮掺杂石墨烯材料的制备及其电催化氧气还原性能的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 试剂与仪器 |
| 4.2.2 催化剂的合成 |
| 4.2.3 电极材料制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 结构及形貌表征 |
| 4.3.2 电化学催化氧气还原 |
| 4.4 结论 |
| 4.5 参考文献 |
| 总结与展望 |
| 附录 |
| 致谢 |
（5）功能化石墨烯/聚乳酸纳米复合材料的制备及性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 石墨烯研究进展 |
| 1.2.1 石墨烯的结构 |
| 1.2.2 石墨烯的性质 |
| 1.2.3 石墨烯的制备 |
| 1.2.4 石墨烯的应用 |
| 1.3 功能化石墨烯研究进展 |
| 1.3.1 非共价功能化法 |
| 1.3.2 共价功能化法 |
| 1.4 石墨烯纳米复合材料研究进展 |
| 1.4.1 石墨烯无机复合材料 |
| 1.4.2 石墨烯聚合物复合材料 |
| 1.4.3 石墨烯聚乳酸复合材料 |
| 1.5 本课题的研究意义及主要内容 |
| 第2章 聚乳酸改性石墨烯的制备及性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂和仪器 |
| 2.2.2 氧化石墨烯的制备 |
| 2.2.3 聚乳酸接枝石墨烯（GO-g-PLLA）的制备 |
| 2.2.4 聚乳酸接枝石墨烯（GO-g-PLLA）的表征 |
| 2.2.5 GO与GO-g-PLLA分散性测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 FTIR结果 |
| 2.3.2 XPS结果 |
| 2.3.3 AFM结果 |
| 2.3.4 拉曼光谱结果 |
| 2.3.5 TGA结果 |
| 2.3.6 GO和GO-g-PLLA的分散性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 功能化石墨烯/聚乳酸复合材料的制备及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂和仪器 |
| 3.2.2 GO-g-PLLA/PLLA纳米复合材料的制备 |
| 3.2.3 GO-g-PLLA/PLLA纳米复合材料的表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 拉伸测试结果 |
| 3.3.2 断面扫描显微(SEM)测试结果 |
| 3.3.3 GO-g-PLLA/PLLA纳米复合材料结晶性能测试结果 |
| 3.3.4 偏光显微（POM）结果 |
| 3.3.5 X射线衍射（XRD）结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 改性石墨烯/聚乳酸纳米复合纤维制备及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂和仪器 |
| 4.2.2 GO-g-PLLA/PLLA纳米纤维的制备 |
| 4.2.3 GO-g-PLLA/PLLA@RGD纳米纤维的制备 |
| 4.2.4 GO-g-PLLA/PLLA纳米纤维的表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 纳米纤维的形貌表征 |
| 4.3.2 纳米纤维的拉伸性能测试 |
| 4.3.3 纳米纤维的亲水性测试 |
| 4.3.4 纳米纤维的热重分析测试 |
| 4.3.5 纳米纤维的结晶性能测试 |
| 4.3.6 纳米纤维的矿化实验 |
| 4.3.7 纳米纤维的降解实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（6）含硼金刚石单晶的合成工艺与热学性能表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 含硼金刚石的结构 |
| 1.2.2 含硼金刚石的性能 |
| 1.2.3 含硼金刚石的人工合成 |
| 1.2.4 人工合成金刚石的触媒 |
| 1.2.4.1 触媒的形态 |
| 1.2.4.2 触媒完全合金化 |
| 1.2.4.3 触媒部分合金化 |
| 1.2.4.4 添加元素的影响 |
| 1.2.4.5 含硼触媒 |
| 1.3 技术路线 |
| 1.3.1 总体思路 |
| 1.3.2 含硼铁基触媒的成分设计 |
| 1.3.3 含硼金刚石单晶在Fe-Ni-C-B系中相对优化生长区间的确定 |
| 第2章 试验材料和方法 |
| 2.1 合成含硼金刚石的原材料 |
| 2.1.1 触媒的主要原材料 |
| 2.1.2 触媒原材料的质量控制 |
| 2.1.3 石墨 |
| 2.1.4 叶蜡石粉压块 |
| 2.1.5 导电钢圈 |
| 2.2 含硼金刚石合成设备 |
| 2.3 含硼金刚石性能检测 |
| 2.3.1 含硼金刚石的粒度组成 |
| 2.3.2 含硼金刚石的晶形分布 |
| 2.3.3 金刚石单晶的静压强度 |
| 2.3.4 金刚石的形貌观察与品质分析 |
| 2.3.5 含硼金刚石的热稳定性 |
| 第3章 含硼金刚石的合成工艺 |
| 3.1 掺硼触媒的制备 |
| 3.1.1 单质铁粉 |
| 3.1.2 单质镍粉 |
| 3.1.4 掺硼剂 |
| 3.1.5 碳片与触媒厚度比 |
| 3.1.6 含硼触媒制备工艺 |
| 3.2 含硼金刚石合成工艺 |
| 3.2.1 叶腊石烘烤工艺 |
| 3.2.2 合成块组装 |
| 3.2.3 含硼金刚石生长条件 |
| 3.2.4 含硼金刚石合成工艺参数 |
| 3.2.5 金刚石提纯工艺 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 含硼金刚石单晶的热力学表征 |
| 4.1 Kissinger和Ozawa动力学模型 |
| 4.1.1 Kissinger方程 |
| 4.1.2 Ozawa方程 |
| 4.2 金刚石单晶的表观活化能 |
| 4.2.1 金刚石单晶的选取 |
| 4.2.2 DTA数据的测量 |
| 4.2.3 表观活化能数值计算 |
| 4.2.4 小结 |
| 4.3 不同硼含量金刚石单晶的表观活化能 |
| 4.3.1 不同硼含量金刚石单晶 |
| 4.3.2 DTA数据的测量 |
| 4.3.3 表观活化能的计算 |
| 4.3.4 小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读硕士学位期间获奖情况 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（7）Fe-Ni-C-B系高温高压合成含硼金刚石单晶的工艺与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 本文主要创新点 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 人造金刚石的发展概况 |
| 1.2.1 人造金刚石的合成方法 |
| 1.2.2 人造金刚石的合成设备 |
| 1.2.3 人造金刚石的合成机理 |
| 1.2.4 人造金刚石用触媒 |
| 1.2.5 人造金刚石的高温高压合成工艺 |
| 1.3 含硼金刚石的研究进展 |
| 1.3.1 含硼金刚石的结构 |
| 1.3.2 含硼金刚石的合成 |
| 1.3.3 含硼金刚石的性能 |
| 1.4 选题的意义和主要研究内容 |
| 1.4.1 选题的目的和意义 |
| 1.4.2 论文的主要研究内容 |
| 第2章 试验材料和方法 |
| 2.1 触媒的原材料及其质量控制 |
| 2.1.1 触媒的主要原材料 |
| 2.1.2 触媒原材料的质量控制 |
| 2.2 金刚石合成所需辅助材料及设备 |
| 2.2.1 金刚石合成的辅助材料 |
| 2.2.2 金刚石合成设备 |
| 2.3 表征金刚石结构与性能的方法 |
| 2.3.1 金刚石的常规检测 |
| 2.3.2 金刚石的机械性能 |
| 2.3.3 金刚石的形貌观察与品质分析 |
| 2.3.4 金刚石的热稳定性 |
| 2.3.5 金刚石的晶体结构 |
| 2.3.6 金刚石及相关物相的微观形貌与结构分析 |
| 2.3.7 金刚石及相关物相的成分分析 |
| 第3章 粉末冶金铁基触媒原材料优选与制备工艺优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 粉末冶金铁基触媒原材料的优选 |
| 3.2.1 单质铁粉 |
| 3.2.2 单质镍粉 |
| 3.2.3 石墨粉 |
| 3.3 粉末冶金铁基触媒制备工艺的优化 |
| 3.3.1 粉末退火和混合工艺 |
| 3.3.2 粉末冷成形工艺 |
| 3.3.3 片状触媒的烧结工艺 |
| 3.3.4 触媒制备工艺优化 |
| 3.4 片状粉末冶金铁基触媒的检测 |
| 3.4.1 片状铁基触媒 |
| 3.4.2 铁基触媒的金相组织 |
| 3.4.3 铁基触媒的物相 |
| 3.4.4 触媒氧含量在加工过程中的变化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 含硼粉末冶金铁基触媒的成分设计 |
| 4.1 硼源的优选 |
| 4.1.1 硼源材料的泛选 |
| 4.1.2 硼源材料的精选 |
| 4.1.3 小结 |
| 4.2 硼源合理添加量的探讨 |
| 4.2.1 金刚石的生长条件 |
| 4.2.2 金刚石的合成效果 |
| 4.2.3 小结 |
| 4.3 触媒成分的多元合金化 |
| 4.3.1 原材料的检测 |
| 4.3.2 触媒成品的检测 |
| 4.3.3 金刚石的生长条件 |
| 4.3.4 金刚石的合成效果 |
| 4.3.5 小结 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 含硼金刚石单晶的高温高压合成 |
| 5.1 合成含硼金刚石用石墨的优选 |
| 5.1.1 石墨的种类 |
| 5.1.2 石墨的性能 |
| 5.1.3 不同石墨合成金刚石的对比试验 |
| 5.1.4 小结 |
| 5.2 合成压块的组装 |
| 5.2.1 传压介质的选择 |
| 5.2.2 合成压块的组装 |
| 5.2.3 触媒与碳片厚度比的确定 |
| 5.2.4 小结 |
| 5.3 压力功率动态匹配合成工艺 |
| 5.3.1 理论依据 |
| 5.3.2 工艺设计 |
| 5.3.3 六面顶压机的改造 |
| 5.3.4 含硼金刚石相对优化生长区间的确定 |
| 5.3.5 试验验证 |
| 5.3.6 小结 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 含硼金刚石单晶的机械式提纯工艺 |
| 6.1 传统的金刚石提纯工艺 |
| 6.1.1 传统金刚石提纯工艺简介 |
| 6.1.2 除触媒 |
| 6.1.3 除石墨 |
| 6.1.4 除叶蜡石 |
| 6.1.5 小结 |
| 6.2 含硼金刚石的机械式提纯工艺 |
| 6.2.1 含硼粉末冶金铁基触媒合成压块的特点 |
| 6.2.2 提纯工艺设计 |
| 6.2.3 提纯工艺流程 |
| 6.3 试验验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 含硼金刚石单晶的结构与性能表征 |
| 7.1 晶体形貌 |
| 7.1.1 晶体形貌的体视观察 |
| 7.1.2 晶体形貌的显微观察 |
| 7.1.3 晶体形貌的定量分析 |
| 7.2 晶体结构 |
| 7.2.1 X射线衍射分析 |
| 7.2.2 Raman光谱分析 |
| 7.2.3 IR光谱分析 |
| 7.3 含硼金刚石晶体结构的模拟计算 |
| 7.3.1 引言 |
| 7.3.2 计算方法 |
| 7.3.3 计算结果 |
| 7.4 热稳定性 |
| 7.4.1 温度对机械性能的影响 |
| 7.4.2 综合热分析 |
| 7.5 硼含量的间接测量 |
| 7.5.1 硼含量的间接测量方法 |
| 7.5.2 硼含量的间接测量结果 |
| 7.6 本章小结 |
| 第8章 含硼金刚石单晶的高温高压合成机理 |
| 8.1 引言 |
| 8.1.1 金刚石合成机理简介 |
| 8.1.2 Fe-Ni-C系高温高压合成金刚石的机理研究 |
| 8.1.3 研究含硼金刚石合成机理的思路 |
| 8.2 含硼金刚石在Fe-Ni-C-B系中生长的碳源 |
| 8.2.1 引言 |
| 8.2.2 碳源的相图分析 |
| 8.2.3 对应不同合成效果的触媒组织与物相分析 |
| 8.2.4 小结 |
| 8.3 含硼金刚石在Fe-Ni-C-B系中的形成机制 |
| 8.3.1 含硼金属包覆膜的金相组织 |
| 8.3.2 含硼金属包覆膜的物相结构 |
| 8.3.3 含硼金属包覆膜的成分分析 |
| 8.3.4 小结 |
| 8.4 含硼金刚石在Fe-Ni-C-B系中的生长机制 |
| 8.4.1 引言 |
| 8.4.2 金刚石单晶/金属包覆膜界面的SEM观察 |
| 8.4.3 金刚石单晶/金属包覆膜界面的FESEM观察 |
| 8.4.4 金刚石单晶/金属包覆膜界面的AFM观察 |
| 8.4.5 金刚石单晶的TEM观察 |
| 8.4.6 小结 |
| 8.5 本章小结 |
| 第9章 结论与展望 |
| 9.1 结论 |
| 9.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间的科研情况 |
| 攻读博士学位期间专利申请情况 |
| 攻读博士学位期间获奖情况 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（8）高温高压下Fe-Ni-C-B系合成Ⅱb型金刚石单晶（论文提纲范文）
| 1 实验内容及方法 |
| 2 实验结果与分析 |
| 2.1 Ⅱb型金刚石在Fe-Ni-C-B系中的生长区间 |
| 2.2 金刚石单晶的形貌观察 |
| 2.3 金刚石的粒度与晶型分布 |
| 2.4 金刚石的力学性能检测 |
| 2.5 两种金刚石的X射线衍射与Raman光谱分析 |
| 2.6 两种金刚石的差热和热重分析 |
| 2.7 Ⅱb型金刚石的电阻温度特性 |
| 3 结论 |
（9）含硼金刚石单晶制备的研究进展（论文提纲范文）
| 1 前 言 |
| 2 研究综述 |
| 3自身工作简介-采用含硼粉末冶金铁基触媒在高温高压下合成含硼金刚石 |
| 4 结 论 |
（10）提高人造金刚石质量及生产效益的方法与途径（论文提纲范文）
| 1 合成工艺装备 |
| 2 合成腔体结构 |
| 3 原材料 |
| 3.1 碳源材料 |
| 3.1.1 含硼石墨材料 |
| 3.1.2 T621A石墨材料 |
| 3.1.3 光谱纯石墨材料 |
| 3.2 触媒材料 |
| 4 合成工艺 |
| 4.1 合成压力 |
| 4.2 合成温度 |
| 4.3 合成加热时间 |
| 4.4 合成工艺 |
| 5 优质金刚石的合成 |
| 6 提高金刚石选形质量 |
| 结 论 |
四、含硼石墨材料合成金刚石的实验研究（论文参考文献）
- [1]熔盐堆用纳米孔石墨的制备及辐照行为研究[D]. 张鹤耀. 山东大学, 2021(11)
- [2]氢在碳材料中的行为研究[D]. 刘祎. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]孔环境可控型微孔材料的制备及其在气体吸附分离中的应用研究[D]. 张艳. 南昌大学, 2019(01)
- [4]石墨烯基材料的表面增强红外与电催化性能研究[D]. 郑波. 南京大学, 2017
- [5]功能化石墨烯/聚乳酸纳米复合材料的制备及性能[D]. 郭王佩瑶. 南昌大学, 2016(03)
- [6]含硼金刚石单晶的合成工艺与热学性能表征[D]. 张元培. 山东大学, 2010(09)
- [7]Fe-Ni-C-B系高温高压合成含硼金刚石单晶的工艺与机理研究[D]. 李和胜. 山东大学, 2009(05)
- [8]高温高压下Fe-Ni-C-B系合成Ⅱb型金刚石单晶[J]. 李和胜,宫建红,郑克芳,李木森. 北京科技大学学报, 2007(02)
- [9]含硼金刚石单晶制备的研究进展[J]. 李和胜,刘宪刚,李木森,周贵德. 材料科学与工程学报, 2006(06)
- [10]提高人造金刚石质量及生产效益的方法与途径[J]. 王松顺. 超硬材料工程, 2005(04)