阳极氧化膜WO3（Ⅱ）：电显色的介质效应

用循环计时电量法、循环伏安法、电化学现场(in-situ)紫外可见反射光谱技术和光电流谱技术研究了溶剂和阳离子(H~+,Li~+)对阳极氧化膜WO_3电显色稳定性和过程的影响。从循环计时电量图可以测定表征膜稳定性的氢或锂的累积量和暂态周期数。实验发现W/WO_3/LiCLO_4乙腈溶液体系具有高的电显色稳定性。引起WO_3膜可逆电显色的H~+和Li~+离子的嵌-脱过程的界面电化学机理不同。着色态WO_3膜的色心是自由电子,其密度超过10~(21)/cm~3,生色机理是等离子体振荡。     

固体表面填隙H的化学活性起源于泡利排斥效应

各类固体表面常对外来原子(离子)施加泡利排斥作用.它明显改变了表面填隙或者替位原子(离子)的物理性质.我们首先说明泡利排斥作用广泛存在于各类固体表面.并引进"泡利穴"的概念,用来定量计算固体表面低凹处填隙位置上的外来原子在泡利排斥作用下性质的改变.重点讨论了多相催化中最重要的过渡金属表面的"泡利穴".然后简短介绍我们已经发表的工作,即泡利穴中H原子薛定谔方程的解析.进一步,将填隙H的基态波函数和基态能与自由H原子做比较,显示其性质的改变.由此详细论证,填隙H化学活性增加的两个关键的物理原因是,填隙H电离能的明显降低及诱导电矩的存在.我们把这种激活方式简称为"固体表面填隙H的泡利激活",并讨论它对加氢反应的贡献.同时,对近年来催化研究中一个令人困惑的实验结果给出我们自己的解释.实验明确表明,对加氢反应起关键作用的是过渡金属"表面下的H原子",它们在加氢反应中非常活跃.而"表面H原子"没有参与加氢反应.我们论证,过渡族金属"表面下的H原子"正是被泡利激活的填隙H.限于讨论多相催化问题(固体表面填隙H原子的催化).但是"泡利激活"原则上可以推广到均相催化中.因为在均相催化中经常使用的催化剂通常也具有类似的泡利穴结构.我们只讨论泡利穴中填隙H的催化,但是原则上不难推广到其他元素,例如用类似方法探讨石墨烯表面填隙锂原子的泡利激活.近来的天文观测中发现,很多有机分子云团中(例如H_2O, CH_4, C_2H_2, C_2H_4…等云团),同时存在一些尺寸约0.001～10μm的尘埃物质(如C颗粒, SiO_2颗粒等等).两者的并存使我们猜测,或许这些尘埃物质(包括纳米颗粒)本身就是多相催化剂,其表面存在的"泡利穴"可能对分子的形成有重要贡献.     

固体表面填隙H的诱导电矩对催化的重要贡献

我们在近期发表的工作中曾经指出,固体表面对填隙氢常施加泡利排斥作用,造成H原子性质的改变,增加其化学活性。简称为‘填隙H的泡利激活’。本文目的是进一步定量地确认这一激活的真实性。着重说明,泡利激活产生填隙H的诱导电矩,它对催化起到关键作用。本文首先以简单双原子分子为例详细说明,形成分子共价键必须满足两个前提条件,即两原子密接时,必须满足‘基态能量趋同’和‘宇称匹配’（两个原子波固有的空间反演对称性相互适配）的要求。进而论证,泡利激活的表面填隙H充分满足这两个条件,原因是填隙H的诱导电矩对外来参与成键的原子（分子）的空间取向和能量具有显著的调制作用。本文严格论证,正是这种双重调制作用,使两个原子在碰撞时刻的基态能量必然趋同,同时达到宇称匹配。我们还强调, 固体表面孔穴的尺寸必须和填隙H原子半径相匹配,才能保证泡利激活机制的成功运作。由此提供了对指定的化学反应如何选择催化剂的明确标准,这在应用中具有参考价值。我们将此泡利激活机制应用于一个实际而简单的化学反应,对以镍（ ）为多相催化剂合成二氢化镁 做出计算和定量分析。具体说明在这一反应中选择有效催化剂的办法。形象地演示了,正是泡利激活填隙H电矩的双重调制作用促成了共价键 的形成。从而在理论上确认了泡利激活催化机制的合理性。本文最后提出一些预期的结论,期待得到实验的检验。     

CeO_2表面分散态WO_3的氨选择性催化还原性能（英文）

铈基材料在氨选择性催化还原氮氧化物(NH_3-SCR)的研究中备受关注,亦被认为是潜在的新型环境友好型催化剂.CeO_2具有独特的氧化还原性能和优良的储释氧性能,易与其它金属氧化物发生协同催化而有利于提高催化剂的催化反应性能,而WO_3可以改善催化剂的表面酸性.研究亦报道了WO_3可以改善CeO_2的NH_3-SCR反应的高温活性和N2选择性,其原因在于WO_3增加了铈基催化剂NH_3的吸附性能且抑制了NH_3非选择性氧化成NOx.我们采用浸渍法制备了一系列负载型WO_3/CeO_2催化剂,并利用XRD,Raman,XPS,H2-TPR,NH_3-TPD和in situ DRIFT对其理化性质进行了表征,系统研究了WO_3负载量对WO_3/CeO_2催化剂NH_3-SCR催化性能的影响,主要研究的内容包括:(1)WO_3/CeO_2催化剂中WO_3的状态与催化性能之间的关系;(2)WO_3负载量对WO_3/CeO_2催化剂的NH_3和NO吸附行为的影响.NH_3-SCR反应测试表明WO_3负载量对WO_3/CeO_2催化剂有显著影响,优化的WO_3/CeO_2催化剂在200–450°C具有良好的脱硝性能,且在300°C通入SO2+H2O条件下依然保持优异的催化活性.XPS和H2-TPR结果表明,WO_3分散在CeO_2表面抑制了CeO_2表面活性氧和表面晶格氧的氧化能力,这导致催化剂对NO的氧化以及对硝酸盐的吸附性能相比于纯CeO_2显著降低,同时,in situ DRIFT也证实,随着WO_3负载量的增加,WO_3/CeO_2催化剂表面吸附硝酸盐能力下降.因此,我们认为,由于低活性的晶相WO_3覆盖在催化剂表面,阻碍了催化剂的表面活性位,降低了催化剂的氧化还原能力和表面酸量,从而晶相WO_3抑制了WO_3/CeO_2催化剂的催化活性.同时,我们发现在70°C下采用氨水可以洗掉WO_3/CeO_2催化剂中的晶相WO_3,且洗涤后的样品催化活性有所提升,这进一步验证了晶相WO_3对催化活性的抑制作用.In situ DRIFT结果表明WO_3/CeO_2催化剂上NH_3-SCR反应是通过Eley-Rideal机理进行,即吸附NH_3物种与气相NO之间发生反应.随着WO_3负载量的增加,WO_3/CeO_2催化剂中NH_3的吸附能力先增强后减弱,而NO吸附能力持续减弱,这有利于表面酸位在反应过程中不被硝酸盐阻碍,当WO_3负载量在分散容量附近时,这种吸附特性的效果发挥到最大,从而最大限度地促进NH_3-SCR反应按照Eley-Rideal机理顺利进行.     

固体表面填隙H的化学活性起源于泡利排斥效应

各类固体表面常对外来原子(离子)施加泡利排斥作用. 它明显改变了表面填隙或者替位原子(离子)的物理性质. 本文首先说明泡利排斥作用广泛存在于各类固体表面. 并引进`泡利穴''的概念, 用来定量计算固体表面低凹处填隙位置上的外来原子在泡利排斥作用下性质的改变. 重点讨论了多相催化中最重要的过渡金属表面的`泡利穴''. 然后简短介绍我们已经发表的工作, 即泡利穴中H原子薛定谔方程的解析解. 进一步, 将填隙H的基态波函数和基态能与自由H原子做比较, 显示其性质的改变. 由此详细论证, 填隙H化学活性增加的两个关键的物理原因是, 填隙H电离能的明显降低及诱导电矩的存在. 我们把这种激活方式简称为`固体表面填隙H的泡利激活'', 并讨论它对加氢反应的贡献. 同时, 对近年来催化研究中一个令人困惑的实验结果给出我们自己的解释. 实验明确表明, 对加氢反应起关键作用的是过渡金属`表面下的H原子'', 它们在加氢反应中非常活跃. 而`表面H原子''没有参与加氢反应. 我们论证, 过渡族金属`表面下的H原子''正是被泡利激活的填隙H. 本文限于讨论多相催化问题(固体表面填隙H原子的催化). 但是`泡利激活''原则上可以推广到均相催化中. 因为在均相催化中经常使用的催化剂通常也具有类似的泡利穴结构. 本文只限于讨论泡利穴中填隙H的催化. 但是原则上不难推广到其他元素. 例如用类似方法探讨石墨烯表面填隙锂原子的泡利激活. 近来的天文观测中发现, 很多有机分子云团中(例如H$_{2}$O, CH$_{4}$, C$_{2}$H$_{2}$, C$_{2}$H$_{4}$ $\cdots$等云团), 同时存在一些尺寸约约$0.001-10~\mu$m 的尘埃物质(如C颗粒, SiO$_{2}$颗粒等等). 两者的并存使我们猜测, 或许这些尘埃物质(包括纳米颗粒)本身就是多相催化剂, 其表面存在的`泡利穴''可能对分子的形成有重要贡献.     

微弧氧化法制备WO_3/TiO_2复合薄膜的结构及光催化性能

采用微弧氧化工艺分别在钨酸盐和磷酸盐电解液中制备了WO_3/TiO_2复合薄膜和单一的TiO_2膜(P-TiO_2),利用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见光谱和荧光光谱对这两种膜层的结构及光物理特性进行了表征.结果表明,P-TiO_2膜由锐钛矿与金红石混合相组成,而WO_3/TiO_2膜中除锐钛矿与金红石混合相外,还含有W0O相.两种膜层表面粗糙多孔,WO_3/TiO_2膜的孔洞数量更多,分布更均匀.WO_3/TiO_2膜的光吸收范围较P-TiO_2膜略宽,但后者在紫外光区的光吸收性能更好.WO_3O/TiO_2膜的荧光发光强度比P-TiO_2的小,光生电子-空穴之间的分离效果好.与P-TiO_2膜相比,WO_3/TiO_2膜的表面酸度高,吸附有机物和羟基的能力更强.紫外光下照射2 h,WO_3/TiO_2能够降解85%罗丹明,而P-TiO_2膜只能降解23%.WO_3/Ti0_2膜的高光催化活性源于它较高的比表面积、较优的电子.空穴分离效果和较高的表面酸度.     

XRD和XPS法研究WO3/SiO2体系

用X射线衍射(XRD)相定量外推法和X射线光电子能谱(XPS)峰强度比(Iw_(4f)/I_(i-p))法定量测定了WO_3在硅胶表面的最大分散量,两种方法的结果一致,为1.8×10_(-4)克WO_3/米~2(即4.6×10~(17)W原子/米~2)。表明WO_3在硅胶表面呈单层分散,但不是密置单层分散,WO_3在硅胶表面的单层覆盖率只有9%。     

BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ膜反应器还原侧表面反应机理

研究了BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ(BCFN)透氧膜反应器还原侧表面反应机理, 分析了表面催化微粒及催化床对膜反应器的作用. 提出了“催化解离机制”是构成甲烷重整BCFN膜反应器透氧量上升的主要原因; CH4, H2及CO在BCFN膜表面的反应活性依次为H2>CO>CH4; 当CH4气氛中加入H2或CO时, BCFN膜表面的主要发生由CH4直接氧化转变H2或CO的氧化反应, 同时极大提升了BCFN膜反应器的透氧量; BCFN膜表面氧化反应为“晶格氧”氧化反应模式主导.     

Cl~-诱导的含氧空位原子层厚Bi_2WO_6的可控合成及其深度氧化NO性能（英文）

开发具有高量子效率的半导体光催化材料是极具前景的解决能源短缺和环境污染问题的策略.在已报道的诸多光催化材料中,超薄二维(2D)材料表现突出,凭借其高效的载流子分离传输性能备受研究者的青睐.然而,苛刻的合成条件、缺乏表面活性位点等问题制约了其应用.因此,温和可控地合成具有大量活性位点的原子层厚2D材料具有重要的意义.作为典型的Aurivillius氧化物,Bi_2WO_6具有独特的层状晶体结构和合适的能带位置;另一方面,其表面Bi-O键的能量较低,氧原子在缺氧条件下经热处理容易逸出,进而产生氧空位.已知氧空位引入是调节半导体能带组成和电子结构的有效手段,不仅能改善其光电性能,而且能提供反应活性位点;因此,Bi_2WO_6是设计合成具有大量活性位点(氧空位)的原子层厚2D材料的理想平台.基于此,本文拟开发温和可控的合成策略,制备表面相对干净的含氧空位原子层厚Bi_2WO_6材料,并将其用于大气污染物NO的氧化去除.本文首先通过理论计算预测了卤素离子在调控Bi_2WO_6晶体生长和表面氧空位引入方面的作用,发现卤素离子尤其是Cl~-不仅能减小原子层厚Bi_2WO_6的表面能(γ),使其稳定存在;而且能降低Bi_2WO_6(001)晶面上氧空位生成能(ΔE).受此启发,我们设计了Cl~-辅助的溶剂热法,成功制备了含表面氧空位的原子层厚Bi_2WO_6材料;并利用高分辨透射电镜技术、X射线光电子能谱等考察了Cl~-的存在形式,及其调控Bi_2WO_6晶体生长和表面氧空位形成的机理:Cl~-因为静电作用吸附在[Bi_2O_2]~(2+)层上,一方面抑制Bi_2WO_6原子层堆积;另一方面,Cl~-与[Bi_2O_2]~(2+)层上Bi原子成键,削弱相邻的Bi-O键,利于O原子逸出形成表面氧空位.在此基础上,将设计合成的含氧空位的原子层厚Bi_2WO_6材料用于空气污染物NO的光催化去除.结果表明,Cl~-辅助合成的BWO-Cl可见光催化去除NO的效率高达64%;且其氧化NO至NO_3~-的选择性为98%.为了进一步分析BWO-Cl在NO氧化反应中的高活性和高选择性的原因,进行了理论计算与光电化学测试、活性物种分析、原位漫反射红外光谱(in-situ DRIFTs)等表征.结果表明,反应的高活性源于材料原子层厚2D结构及其表面丰富的氧空位对光电性质的改善;高选择性则归因于氧空位增强了Bi_2WO_6吸附活化O_2为·O_2~-的能力,促使NO沿着热力学有利的路径氧化至NO_3~-.该工作初步展示了卤素离子在调控Bi_2WO_6晶体生长及表面氧空位引入方面的重要作用,对设计合成高活性的原子层厚2D材料具有指导意义;与此同时,材料在NO氧化方面展现出的高活性与高选择性也为构建高效的NO去除体系提供了新思路.     

钙钛矿型La0.8Sr0.2FeO3中的晶格氧用于甲烷选择氧化取合成气

用自燃烧法制备了钙钛矿型La0.8Sr0.2FeO3催化剂。用H2－TPR考察了催化剂表面的氧消耗过程，用程序升温表面反应（TPSR）研究了甲烷与催化剂表面氧物种的反应，用在线质谱脉冲反应和甲烷／氧切换反应研究了催化剂的晶格氧选择氧化甲烷制合成气。结果表明，催化剂上存在两种氧物种，无气相氧存在时，强氧化性氧物种首先将甲烷氧化为CO2和H2O；而后提供的氧化性较弱的晶格氧具有良好的甲烷部分氧化选择性，可将甲烷氧化为合成气CO和H2（选择性可达95％以上）。在900℃一的CH4／O2切换反应结果表明，甲烷能与La0.8Sr0.2FeO3中的晶格氧反应选择性地生成CO和H2，失去晶格氧的La0.8Sr0.2FeO3能与气相氧反应恢复其晶格氧。在合适的反应条件下，用La0.8Sr0.2FeO3催化剂的晶格氧化替分子氧按Redox模式实现甲烷选择氧化制合成气是可能的。     

杯[4]芳烃衍生物对Pb2＋的液膜传输动力学

以3类含不同基团的杯[4]芳烃衍生物作为离子载体在H2O-CHCl3-H2O液膜传输体系下分别对Pb2＋进行液膜传输实验. 简要讨论了以杯[4]芳烃衍生物作为离子载体对Pb2＋液膜传输的动力学机理. 重点研究了不同载体种类, 载体浓度, 搅拌速度, 传输时间等因素对Pb2＋传输的影响. 实验结果表明: 以含Br原子的杯[4]芳烃衍生物和含S原子的杯[4]芳烃衍生物作为离子载体对Pb2＋有明显的传输效果. 可以用本文的动力学模型来描述整个传输体系的动力学特性.     

反应离子刻蚀和自组装分子膜构建硅基底疏水与超疏水表面

采用反应离子刻蚀技术在Si(100)表面加工微米级圆柱阵列, 采用自组装技术分别制备了3种硅烷自组装分子膜. 结果表明, 采用反应离子刻蚀构建出的4种微米级圆柱阵列结构规整, 其直径为5 μm, 高度为10 μm, 间距为15~45 μm. 沉积自组装分子膜后, 试样表面的水接触角显著增大, 其中沉积1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(FDTS)自组装分子膜接触角最大, 1H,1H,2H,2H-全氟辛烷基三氯硅烷(FOTS)次之, 三氯十八硅烷(OTS)最小. 测得的接触角大于150°时接近Cassie方程计算的接触角, 而小于150°时接近Wenzel方程计算的接触角. 改变圆柱阵列的间距和选择不同的自组装分子膜, 可以控制表面接触角的大小. 原子力显微镜(AFM)观测结果显示, 沉积自组装分子膜可以产生纳米级的团簇. 由微米级圆柱阵列和纳米级自组装分子膜构成的表面结构使Si试样表面接触角最大可达156.0°.     

钙钛矿型La0.8Sr0.2FeO3中的晶格氧用于甲烷选择氧化制取合成气

 用自燃烧法制备了钙钛矿型La0．8Sr0．2FeO3催化剂．用H2－TPR考察了催化剂表面的氧消耗过程，用程序升温表面反应（TPSR）研究了甲烷与催化剂表面氧物种的反应，用在线质谱脉冲反应和甲烷／氧切换反应研究了催化剂的晶格氧选择氧化甲烷制合成气．结果表明，催化剂上存在两种氧物种，无气相氧存在时，强氧化性氧物种首先将甲烷氧化为CO2和H2O；而后提供的氧化性较弱的晶格氧具有良好的甲烷部分氧化选择性，可将甲烷氧化为合成气CO和H2（选择性可达95％以上）．在900℃下的CH4／O2切换反应结果表明，甲烷能与La0．8Sr0．2FeO3中的晶格氧反应选择性地生成CO和H2，失去晶格氧的La0．8－Sr0．2FeO3能与气相氧反应恢复其晶格氧．在合适的反应条件下，用La0．8Sr0．2FeO3催化剂的晶格氧代替分子氧按Redox模式实现甲烷选择氧化制合成气是可能的．     

基于电解液微弧放电的碳氮化钛厚膜形成机理分析

采用电解液微弧碳氮化技术(PECN),在钛合金表面沉积出较厚的Ti(CxN1-x)膜层,用红外光谱研究了改性过程中的气封组成,分析了膜层的形成机理。结果表明:PECN处理过程中的气相产物主要是:CH4、NH3、C2H2、CO、CO2和H2O。各气体产物来自于PECN处理过程中有机物的分解,并且气体之间存在相互作用。随放电时间延长,各气体浓度呈现不同的变化趋势,导致气封中碳、氮势随之改变,继而引起Ti(CxN1-x)膜层中C/N原子比亦相应变化。PECN过程大致可分为:阴极电解析氢、有机物的热分解以形成气封,反应气体在等离子体的作用下分解、电离产生含碳、氮活性粒子,活性粒子向试样表面扩散,在试样表面吸附并发生化学反应形成Ti(CxN1-x)膜。     

Au促进Pt/WO_3催化甘油氢解制1,3-丙二醇（英文）

近年来,以生物质为基础的生物柴油得到了迅速发展,导致了粗甘油过剩.通过甘油选择性氢解制1,3-丙二醇,进而被用于合成高价值的聚对苯二甲酸丙二醇酯被认为是最具工业应用潜力的反应之一,对于提高生物柴油的利用效率有着极其重要的意义.但由于反应空间位阻和热力学上的限制给甘油氢解制1,3-丙二醇带来了很大的挑战,因此需要设计高活性的金属-酸双功能催化剂以降低甘油第二个C-O键断裂的活化能和减少其他副反应的发生.目前Pt-W和Ir-Re双功能催化剂可高选择性制得1,3-丙二醇,但仍需较严苛的反应条件实现对氢气的活化和解离.本课题组曾将准单原子/单原子Pt高度分散于具有大量氧空位和酸位点的WO_x载体上,十分有利于甘油选择性氢解制1,3-丙二醇反应;在Au-Pt/WO_x催化剂中添加Au可促进B酸产生,进而提高了甘油转化率和1,3-丙二醇的选择性.为了进一步研究Au对Pt/WO_x催化剂结构和催化性能的影响,本文利用CTAB辅助吸附法制备了Au/WO_3,再浸渍Pt制得Pt/Au/WO_3双金属催化剂.在甘油选择性氢解制1,3-丙二醇反应中,所制催化剂表现出比Au-Pt/WO_x更好的催化活性,1,3-丙二醇时空收率为0.078 g_(1,3-PDO)/(g_(cat)·h),是后者的1.95倍.值得一提的是,Au-Pt/WO_x催化剂在低压时活性较高,而Pt/Au/WO_3催化剂活性则在压力的升高而提高;另外反应温度的升高导致副产物正丙醇的选择性上升,1,3-丙二醇的选择性降低.因此,适宜的反应条件为155 ℃和5 MPa.与Pt/WO_3和Pt/WO_x相比,Pt/Au/WO_3表现出了更优异的催化性能,其1,3-丙二醇的时空收率是Pt/WO_3的2.36倍和Pt/WO_x的4倍.为了探究Au的掺入对Pt/WO_x催化剂性能的影响,通过XRD,TEM,H_2-TPR和XPS等技术对催化剂进行了深入表征.结果表明,与Pt/WO_3相比,Pt/Au/WO_3-600催化剂的XRD衍射峰向小角度偏移,其原因是Au3+离子半径(0.85?比W6+的(0.60?大,Au~(3+)以取代晶格W~(6+)形式进入WO_3晶格中;对H_2-TPR前300 ℃耗氢量的计算可知:Pt/WO_3可被还原至Pt/WO_2.96,而Pt/Au/WO_3可被还原至Pt/Au/WO_2.91.因此与Pt/WO_3相比,Pt/Au/WO_3表面氧空位更加丰富.TEM和XPS表征可知,添加0.1wt%Au后,促进了更低价态的Pt均匀分散在WO_3载体上,其平均粒径为2.36 nm.综上所述,Au的掺杂改变了Pt/Au/WO_3双金属催化剂的结构,不仅降低了Pt和W的还原温度,削弱了Pt和W之间的相互作用,也促进了更低价态的Pt均匀分散于WO_3载体上,使得Pt/Au/WO_3双金属催化剂在甘油氢解制1,3-丙二醇反应中具有更为优异的活性和产物选择性.该催化剂有望被广泛运用于其他生物质平台化合物加氢脱氧的反应中.     

硫醇自组装膜对金电极上吡咯电化学聚合的影响

用电化学聚合法在多种烷基硫醇自组装膜修饰金电极上制备了聚吡咯.通过计时安培法、循环伏安法和交流阻抗技术研究了自组装膜的烷基链长和端基功能团对吡咯聚合过程和性质的影响.当自组装膜较完美时,聚吡咯沉积在自组装膜表面;而当自组装膜有一定缺陷时,吡咯在针孔处成核,然后继续生长并完全覆盖在自组装膜表面.研究结果表明,烷基硫醇的链越短,吡咯聚合越容易;疏水的烷基硫醇自组装膜有利于聚吡咯在电极表面的生长.     

硫醇在Au(111)上SA单分子层膜研究

采用自组装(SA)技术制备了正丁硫醇、正十二硫醇及两种硫醇等摩尔混合物的SA单分子层膜。用椭圆偏振仪、接触角测量仪、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱仪(XPS)和原子力显微镜(AFM)对3种SA膜进行了分析表征。结果表明SA膜是取向有序的纳米级超薄膜,分子链长、基片表面的晶格取向和表面的洁净度等对膜有一定的影响,长链分子膜表面是疏水性的。用椭圆偏光、XPS和AFM3种方法测定3种单分子层膜的厚度分别为0.59～0.67nm,1.60～1.69nm,1.23～1.32nm。AFM图象进一步证实了混合单分子层膜是由两种不同厚度的微畴组成。     

水分子在Bi(111)表面上的吸附和自组装

利用低温扫描隧道显微镜(STM)研究了水分子在半金属Bi(111)表面的吸附和自组装.当沉积速率比较低时,水分子主要以单体和二聚体的形式吸附在衬底表面.高分辨STM图表明,水单体平躺在衬底表面且占据on-top位.水二聚体表现为平行于衬底晶轴方向的两个亮点.当沉积速率比较高时,水分子自组装为单分散的六聚体阵列.每个六聚体表现为由3个亮点组成的三角形,其3个边分别平行于衬底晶轴方向.进一步分析表明,六聚体的3个亮点来自处于高位的3个水分子,一个H原子指向衬底上方,另一个H原子用于分子间氢键.处于低位的另外3个水分子,两个H原子参与分子间的氢键作用,因而在STM图中不易被观察到.我们认为,在半金属Bi(111)表面上水分子的自组装是一个动力学控制的生长过程.     

负载氧化钨催化剂的拉曼光谱和程序升温还原研究

应用LRS、XRD、UV-DRS和TPR技术对负载氧化钨催化剂进行了表征.实验结果表明,WO_3在γ-Al_2O_3、TiO_2、SnO_2和ZrO_2载体表面高度分散直至形成完全覆盖单层;但在SiO_2表面WO_3难以分散.拉曼光谱是鉴别表面分散态和晶相WO_3的有力手段.对WO_3在表面单层覆盖的样品,表征表面 钨氧物种的拉曼振动频率的高低因载体而异.载体使表面钨氧物种稳定,抑制其还原并改变其还原进程.钨氧物种在载体表面的配位状态取决于负载量和载体的结晶结构.表面钨氧物种的拉曼频率和TPR还原峰温的高低与WO_3和载体之间相互作用的强弱有关.     

氧化钨薄膜微型电化学器件的研究

本文论述了WO_3薄膜氢离子敏器件的结构、原理、制备技术和测试分析。利用WO_3薄膜在H+溶液中由绝缘转化为导电特性,成功地研制成氢离子敏器件。这是一种简易而经济的微型pH敏器件技术。