高温硫化硅橡胶具有优良的电气性能、 机械性能、 憎水性而广泛应用于特高压输电线路, 但亦会受外界环境的影响而老化, 其抗紫外老化性能受到关注。 课题组模拟户外紫外辐射环境, 设计搭建了可调式紫外辐射加速老化试验箱, 对A、 B两个厂家的高温硫化硅橡胶样品进行了紫外辐射(0, 500和1 000 h)加速老化实验, 重点对辐射前后的试样进行X射线光电子能谱全谱扫描和窄区谱分析、 确定元素化学位移及相对含量, 分析紫外辐射对高温硫化硅橡胶表面化学态的影响, 进而判断紫外辐射加速高温硫化硅橡胶老化机制。 结果表明: 高温硫化硅橡胶主要元素为O1S, C1S, Si2p, 其中O1S主要以O—Si—O(532.4 eV)的形式存在, 紫外辐射后, 拟合分峰观察到534 eV的—OH的小峰, 积分面积随辐照时间延长而增加; C1S为C—H, C—C(284.8 eV)或C—O(286.3 eV), 随着辐射时间的延长, C—H和C—C结合能峰积分面积减小, C—O结合能峰的积分面积略微增加; Si2p为Si—C(102.39 eV), 紫外辐射后新增SiOx(x=3～4)结合能峰(103.6 eV)且积分面积随辐射时间延长而增加。 分析认为紫外辐射加速老化的机理是紫外线切断硅橡胶中键能较低的部分Si—C, C—C和C—H键, 裂解后的自由基可相互结合发生交联反应形成SiOx(x=3～4); 辐射产生高活性的臭氧氧化自由基生成—COOH。 XPS技术能够探究高温硫化硅橡胶的表面化学态从而促进其老化机理的研究。

可分散油悬浮剂作为一种环境友好农药剂型, 近年来得到快速发展。 但由于稳定机理研究相对薄弱以及精准、 量化、 微观的表征手段相对缺乏, 使得可分散油悬浮剂产品在生产和贮存的过程中容易出现析油分层、 絮凝、 膏化、 结块等现象。 X射线光电子能谱作为一种重要的表面分析技术, 具有灵敏度高、 制样简单、 样品破坏性小等特点, 常用于固体表面元素定性定量分析及原子价态分析, 适用于分散剂吸附性能及稳定机理研究。 本研究采用X射线光电子能谱、 傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜相结合的方式, 在油性介质中, 从微观角度研究含多胺基锚固基团油相分散剂在丙炔噁草酮颗粒表面的吸附性能, 为该分散剂在农药可分散油悬浮剂中的应用提供理论依据。 研究结果表明: 丙炔噁草酮吸附多胺基锚固基团油相分散剂后, 丙炔噁草酮界面的Cl, N和O电子峰强度减弱, C电子峰强度增强, 说明该分散剂在丙炔噁草酮表面形成了良好的吸附。 以Cl元素为特征元素计算出该分散剂在丙炔噁草酮表面的吸附层厚度为6.746 nm。 分散剂吸附后, 红外光谱图中没有出现新的吸收峰, 分散剂与丙炔噁草酮之间的吸附是以范德华力为主要结合作用力的物理吸附。 吸附前后样品微观形貌研究表明, 未吸附分散剂的丙炔噁草酮原药颗粒表面较为粗糙, 有晶面的层状结构, 吸附分散剂后, 原药颗粒表面变得较为光滑, 晶面层状结构消失, 说明分散剂在丙炔噁草酮表面形成了包覆, 并通过非极性溶剂化链提供空间位阻, 提高丙炔噁草酮可分散油悬浮剂体系的物理稳定性。

采用高温固相法在1 170 ℃还原气氛下保温3.5 h制备了(Ca1-xBax)1.95SiO4∶0.05Eu(x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0)系列新型荧光粉, 并研究了其基体晶相、 Eu离子价态、 光谱性能。 随着x值增大, 粉末物相组成发生如下改变: γ-Ca2SiO4(x=0)→T相和γ-Ca2SiO4混合物(0≤x<0.7)→T相(0.7≤x<0.9)→Ba2SiO4相(x≥0.9), 即(Ca1-xBax)2SiO4粉末只在富Ba端形成有限置换型固溶体, 即T相和Ba2SiO4相粉末。 点阵参数精确分析表明: 随着Ba离子增加, T相荧光粉(0.7≤x<0.9) 处于M1, M2, M5点位碱土离子配位数增大进而晶格参数增大较为明显, 而Ba2SiO4相荧光粉(x≥0.9)中碱土离子配位数无变化晶格参数变化也较小; Eu离子以取代碱土离子方式进入晶格, 对晶格影响较小。 T相和Ba2SiO4相荧光粉XPS全谱分析结果类似, 均出现Ba(3p3/2), Ba(3d3/2), Ba(3d5/2), O(1s), Eu(4d), Si(2p3/2)电子结合特征峰; 其O(1s)核心电子结合能精细谱也类似, 有2个光电子峰组成, 分别对应晶格氧、 间隙氧缺陷(Eu3+取代+2碱土离子造成); 进一步Eu(4d)高分辨XPS分析表明, 随着x值增大, T相粉末Eu2+/Eu3+比值增大(Eu离子形成+2可能性增大), 而Ba2SiO4相粉末Eu2+/Eu3+比值变化不明显。 在254和365 nm紫外激发下Ca1.95SiO4∶0.05Eu(γ-Ca2SiO4相荧光粉)可用作红色荧光粉, 而(Ca1-xBax)1.95SiO4∶0.05Eu(x≥0.7, 即T相(其绿光宽谱发射峰中心在455 nm附近)或Ba2SiO4相荧光粉(其绿光宽谱发射峰中心在510 nm附近))可用作绿色荧光粉; T相荧光粉绿光发射比Ba2SiO4相荧光粉绿光发射对应波长更短; 随着x值增加T相和Ba2SiO4相荧光粉发射光谱发生蓝移(即T相粉末中(Ca0.3Ba0.7)1.95SiO4∶0.05Eu绿光发射波长最长, Ba2SiO4相粉末中(Ca0.1Ba0.9)1.95SiO4∶0.05Eu 绿光发射波长最长); 随着x值增加, T相荧光粉亮度提高, 而Ba2SiO4相荧光粉亮度降低, 即(Ca0.1Ba0.9)1.95SiO4∶0.05Eu粉末的绿色荧光最亮(荧光寿命571.8 ns、 量子效率55%)。 由绿色荧光粉(x≥0.7)精细发射光谱可知: x值会影响Ba2SiO4相Eu2+占位倾向, x值越大Eu2+在Ba2SiO4相荧光粉中进入高配位点几率越小(x值小, Ca离子占据9配位点位, 有促进Eu离子倾向进入10配位作用), 但在T相中的x值作用则不明显。 由此可见: 改变固溶度(即控制x值), 可实现该系列荧光粉物相组成、 晶格参数、 离子价态、 荧光颜色及亮度的调控。

用冷等静压制多晶料棒通过高温固相法制备Gd2SiO5∶Eu3+粉末，并使用光学浮区法制得晶体。对其进行微观组织结构及光谱性能测试，XRD分析表明，晶体生长方向为［001］方向; 摇摆曲线和Raman分析均表明其结晶状况比粉末、料棒更好; 晶体无宏观和微观缺陷; EDS及XPS分析表明晶体中无杂质成分，且XPS谱中可以观测到Gd3d5/2、Eu4d5/2光电子峰劈裂，分别对应7配位和9配位离子。UV-Vis低温吸收谱中存在Eu3+-O2-电荷转移吸收带和Gd3+4f-4f电子跃迁吸收(6D/I/PJ→8S7/2)吸收限，做(Ahν)1/2-hν曲线得到其禁带宽度为5.9 eV; 样品在紫外激发下呈橘红色，并在254 nm、277 nm、365 nm、396 nm激发下可产生发射峰为583 nm、596 nm、620 nm、629 nm的红光发射(对应Eu3+的5D0→7F0,1,2,3)，其中277 nm激发下强度最大; 以583 nm、596 nm、620 nm、629 nm为监测波长，其激发谱在200~500 nm波段，并出现以277 nm为中心的宽谱(对应Eu-O电荷转移跃迁和Gd3+ 8S7/2→6IJ)以及313 nm (Gd3+8S7/2→6PJ)、396 nm(Eu3+ 7F0→5L6)和466 nm (Eu3+的7F0→5D3)激发锐峰。由此可知，光学浮区法可以得到质量良好的Gd2SiO5∶Eu3+晶体。

我国中低品位胶磷矿量大、 分布广, 磷矿中杂质种类及含量对于磷石膏结晶及磷酸品质均有较大影响。 以湖北某地区的典型低品位胶磷矿为原料, 采用X射线光电子能谱仪、 扫描电镜、 能谱等方法, 分析了磷矿及反应后磷石膏中的主要杂质种类及含量变化, 并以此推测湿法磷酸过程中杂质的主要变化。 结果表明磷矿中的主要成分是氟磷灰石和石英, 杂质组分占比最高的分别是硅、 铝、 氟、 镁, 其中硅主要以石英和硅酸钙存在, 氟主要存在于氟磷酸钙中, 铝是以不同形式的铝硅酸盐存在的, 而镁则是以MgF2和部分硅酸盐存在。 通过酸解反应, 钙与硫酸根生成磷石膏, 硅元素主要存在于固相石膏中, 而铝、 氟、 镁则大部分进入到液相磷酸中, 其中存在于固相中的硅则基本以石英形式存在, 硅酸钙溶解于酸液中, 铝主要以铝硅磷的化合物存在, 氟则以氟硅化物形式存在, 大部分的MgF2溶解进入液相, 磷石膏中镁主要以镁硅酸盐形式存在。 通过磷矿中杂质存在形式及反应过程的变化研究, 可以更好的明晰酸解过程中的体系变化, 从而为磷石膏结晶过程的考察和控制提供理论基础。

The review of recent theoretical and experimental research on the complex surface chemistry processes that evolve from low-Z material conditioning on plasma-facing materials under extreme fusion plasma conditions is presented. A combination of multi-scale computational physics and chemistry modeling with real-time diagnosis of the plasma-material interface in tokamak fusion plasma edge is complemented by ex-vessel in-situ single-effect experimental facilities to unravel the evolving characteristics of low-Z components under irradiation. Effects of the lithium and boron coatings at carbon surfaces to the retention of deuterium and chemical sputtering of the plasma-facing surfaces are discussed in detail. The critical role of oxygen in the surface chemistry during hydrogen-fuel irradiation is found to drive the kinetics and dynamics of these surfaces as they interact with fusion edge plasma that ultimately could have profound effects on fusion plasma confinement behavior. Computational studies also extend in spatio-temporal scales not accessible by empirical means and therefore open the opportunity for a strategic approach at irradiation surface science studies that combined these powerful computational tools with in-vessel and ex-vessel in-situ diagnostics.