Cu在ZrO_2(111)薄膜载体上的生长与界面相互作用

采用分子束外延法在Pt(111)单晶表面上制备有序的ZrO2(111)薄膜,利用低能电子衍射谱、同步辐射光电子能谱和X射线光电子能谱研究了Cu纳米颗粒在ZrO2(111)薄膜表面的生长模式和界面相互作用.结果表明,室温下Cu先以二维模式生长到0.15单层(ML),接着以三维模式生长.随着Cu覆盖度的减小,Cu2p3/2峰逐渐向高结合能位移,可归因于初态效应和终态效应共同作用的结果.Cu最初沉积到ZrO2表面时,两者间存在较强的相互作用,Cu向ZrO2衬底传递电荷,以Cu(Ⅰ)形式出现.当Cu覆盖度增加到1ML以后,Cu开始表现出金属特征.     

Pt/C催化剂对乙醇电氧化的粒径效应

利用有机溶胶方法, 通过控制溶剂挥发温度制备了具有不同粒径大小的Pt/C催化剂. 制得的Pt/C催化剂中, Pt粒子具有非常优异的均一性和良好的分散度. 电化学研究表明, 对于乙醇的电催化氧化, Pt/C催化剂存在着明显的粒径效应. 当Pt粒子粒径为3.2 nm时, Pt/C催化剂对乙醇的电催化氧化的质量比活性最佳. X射线光电子能谱(XPS)的研究显示, Pt/C催化剂对乙醇氧化的粒径效应与其零价Pt含量以及Pt粒子的比表面积密切相关.     

聚酰亚胺硅氧烷/聚酰亚胺两面异性复合膜的制备及性能研究

以氨丙基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS)、 4,4'-二氨基二苯醚(4,4'-ODA)和3,4,3',4'-联苯四酸二酐(s-BPDA)为原料, 合成了聚酰胺酸硅氧烷嵌段共聚物. 将此嵌段共聚物和聚酰胺酸(s-BPDA/4,4'-ODA)共混, 通过控制制膜条件, 利用各组分在不同溶剂中的溶解度的差别, 使聚酰亚胺硅氧烷富集在膜的上表面. 因为两相在结构和性质上的相似性, 当聚酰胺酸硅氧烷和聚酰胺酸混合时, 具有很好的相容性, 消除了两相间的界面, 从而制备了优异的聚酰亚胺硅氧烷/聚酰亚胺两面异性的复合膜材料. 利用X射线光电子能谱(XPS)和水滴接触角对此复合膜进行了表征, 证明了此复合膜的两面异性, 并对此复合膜进行了热性能和机械性能研究, 发现此薄膜保持了聚酰亚胺优异的性能.     

原子层沉积机理的原位光电子能谱研究进展

原子层沉积是一种新兴的气相薄膜沉积方法,已广泛应用于微电子、能源、光学以及催化等领域.研究和理解原子层沉积过程中的物理化学机理对于沉积高质量薄膜及其应用至关重要.光电子能谱作为一种表面分析技术,可用于原位检测原子层沉积反应过程中的表面化学变化,为原子层沉积机理研究及新型原子层沉积方法的研发提供重要的基础.本文首先介绍了原位光电子能谱的工作原理及设备构造,之后分类阐述了应用原位光电子能谱在薄膜生长过程的表面化学反应机理、初始生长过程的基底效应、薄膜生长行为模式研究、前驱体表面热解过程及影响以及界面能带结构等原子层沉积机理方面的研究进展,最后展望了光电子能谱在未来原子层沉积机理研究中的发展方向.     

具有低表面自由能有机介电薄膜的制备及表征

通过自主开发的有机镀膜技术在Mg-Mn-Ce镁合金表面制备了具有低表面自由能和较高介电常数的有机纳米薄膜. 利用X射线光电子能谱(XPS)分析了表面有机镀膜过程的反应机理, 借助傅里叶变换红外(FT-IR)光谱进一步确认表面有机膜层的存在, 采用接触角测量仪测定了有机薄膜的蒸馏水接触角和表面自由能变化, 使用椭圆偏振光谱仪研究了薄膜的厚度, 并借助精密阻抗分析仪评价了薄膜的介电性能. 有机镀膜后镁合金表面形成了一层纳米级厚度的有机薄膜, 接触角从基体的70.8°上升至150.5°, 表面自由能从基体的37.96 mJ·m^-2降低到1.57 mJ·m^-2, 镁合金表面从亲水性转变为疏水性; 薄膜的厚度和质量随有机镀膜时间延长先增加后有所减小, 在镀膜20 min时薄膜性能最佳, 此时膜重达到23.5 μg·cm^-2, 膜厚最大为147.48 nm, 其相对介电常数也达到最大, 在1 kHz下可达24.922.     

导电高分子薄膜修饰电极的研究I. 聚吡咯薄膜电极的电化学合成及行为

利用在水溶液中的电化学聚合制备了聚吡咯烷、薄膜修饰电极. 讨论了对电化聚合的影响因素及薄膜修饰电极在不同电解质中的伏安特性, 从X-射线光电子能谱推测, 在吡咯的电化聚合过程中氧的参加引起在聚吡咯烷膜的结构中有羰基和羟基的生成.     

模板技术制备有序大孔含硅聚酰亚胺薄膜

以二氧化硅胶体晶体为模板,将由含硅的芳香二酐单体与芳香二胺单体在N,N-二甲基乙酰胺溶液中进行共聚得到的聚酰胺酸填入模板的空隙,经热环化,得到了二氧化硅／含硅聚酰亚胺复合物,再用氢氟酸除去二氧化硅模板,制备出了有序大孔含硅聚酰亚胺薄膜,通过扫描电子显微镜和紫外-可见光分光光度计对样品进行了表征．研究表明,所制备的含硅聚酰亚胺多孔薄膜,孔大小均匀、无收缩,在空间排布高度有序,其有序结构与模板中二氧化硅微球自组装方式完全相同,并且大孔之间由小孔互相连通．由于大孔的周期性排列,制备的薄膜表现出较好的光学特性．含硅聚酰亚胺兼具聚酰亚胺和有机硅树脂的优良性能,使制备的有序大孔薄膜在光电器件、催化、吸附、生物材料等方面具有十分重要的应用价值．     

强阿秒XUV激走脉冲下H2^＋分子光电子能谱角分布非对称性

利用2D平面模型,求解了描述定向H2^＋分子和阿秒XUV脉冲相互作用的薛定谔方程,并求得光电子的角度分布．在计算模型中,采用基态1sσg和第一激发态2pσu的等比例混合态作为初始态,而激光脉冲的光子能量大于电离势,强度为10^14 W/cm^2． 计算结果表明,光电子角分布的非对称性和脉冲的宽度密切相关．这种非对称性实际上是由于初始态的基态和激发态的相干振荡而导致的．当使用长脉冲时,这种相干振荡的周期效应就会被平均而消失,从而产生的光电子能谱会呈对称角分布．     

基于金属配位作用制备高性能聚酰亚胺

通过分子结构设计合成了含金属配位交联网络的可溶性聚酰亚胺,由于Cu²⁺与聚酰亚胺侧链羧基之间的配位交联作用限制了聚酰亚胺分子链的运动,使材料的T_g得到显著提升.同时,由于Cu²⁺具有非球面对称的电子云结构,导致Cu²⁺在与有机配体配位时存在额外的晶体场稳定能（CFSE）以及较强JahnTeller效应（JTE）,使配位键能够在有机溶剂中稳定存在,极大地提高了薄膜的抗溶剂性能,制备的聚酰亚胺膜在DMF、DMAc等强极性溶剂中室温下浸泡48 h后质量残留率仍可高达80%.此外,在聚酰亚胺分子结构中引入金属离子配位作用使其力学性能明显提升,拉伸强度从93 MPa提高到128 MPa.研究结果为开发高性能可溶性聚酰亚胺材料提供新途径.     

光电导性聚酰亚胺的研究（Ⅰ）：含咔唑,酞菁铜聚酰亚胺的合…

通过缩聚反应制备了含咔唑，酞菁铜的聚酰胺酸，利用热处理方法使之转化为相应的聚酰亚胺。热失重分析表明所制备的聚酰亚胺具有很好的稳定性能，在空气中的起始分解温度为５３０℃。红外光谱分析证实所采用的热处理方法能使聚酰胺酸转化为聚酰亚胺，以含酞菁酮，咔唑基团的聚酰亚胺为光生层时，光电导性能明显优于酞菁酮，为光生层的光电导体系。     

聚酰亚胺上激光诱导直接镀钯

利用激光的热效应使聚酰亚胺上的醋酸钯膜分解，得到直接镀覆的金属铝线，讨论了激光波长、扫描速率等因素对钯沉积层的影响，并对该沉积层进行了分析测试．     

Nd-Sr-Mn-O钙态矿锰氧化物的低场磁电阻效应

采用固相烧结法和脉冲激光沉积法分别制备了钙态矿型锰氧化物Nd1-xSrxMnO3(x=0．1，0．2，0．3，0．4，0．5)大块多晶和Nd0．7Sr0．3MnO3在(100)LaAlO3基片上的单取向薄膜样品，分别研究了这些样品的磁电阻效应。研究表明，在多晶样品中，x=0．3时具有最大的磁电阻比，其值在240K和1T磁场下可达24．2％。对于同一成分的外延薄膜，发现磁电阻随着沉积时基片温度Ts的升高而下降，当Ts=500℃时的制备态薄膜在同样条件下的磁电阻可达84％，随着外加磁场增大到5T，磁电阻将线性增大到275％。并讨论了造成单取向膜和块材磁电阻不同的原因。     

Fe掺杂对纳米TiO2薄膜的结构与光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Fe掺杂的TiO2薄膜,利用X射线光电子能谱、X射线衍射技术、显微共聚焦拉曼光谱、紫外可见光谱和原子力显微镜等对薄膜进行表征,以甲基橙为反应模型对光催化活性进行测试。 结果表明,在300~600 ℃焙烧时,TiO2以锐钛矿结构存在,700 ℃焙烧时出现金红石结构。 随掺铁量和焙烧温度的增加,Fe/TiO2薄膜的表面粗糙度和晶粒尺寸均逐渐增大;随镀膜层数的增加,Fe/TiO2薄膜光谱吸收向可见光方向移动;较低含量的铁掺杂改善了TiO2薄膜的光催化活性,而较高含量的铁掺杂则使TiO2薄膜的光催化活性下降,掺铁量为0.1%时Fe/TiO2薄膜的光催化活性最好。     

光电导性聚酰亚胺的研究(Ⅰ)──含咔唑、酞菁铜聚酰亚胺的合成与表征及其光电导性能研究

通过缩聚反应制备了含咔唑、酞菁铜的聚酸胺酸,利用热处理方法使之转化为相应的聚酰亚胺.热失重分析表明所制备的聚酰亚胺具有很好的热稳定性能,在空气中的起始分解温度为530℃;红外光谱分析证实所采用的热处理方法能使聚酰胶酸转化为聚酰亚胶.以含酞菁铜、咔唑基团的聚酰亚胺为光生层时,光电导性能明显优于酞菁铜,为光生层的光电导体系.     

钼镍负载催化剂表面组份及其活性的研究

利用X光光电子能谱(XPS)，激光拉曼光谱(LRS)和程序升温还原(TRP)等技术，研究了高载钼量的负载钼镍催化剂的表面组份形式．结果表明，催化剂在氧化态、还原态、硫化态时表面的主要组份分别以类似NiMoO_4结构的NiMo_xO_y多种价态钼酸盐及金属镍，氧硫钼镍及硫化钼形式存在．三种化学态的加氢脱硫活性顺序为硫化态，还原态>>氧化态．还原态表面检测到金属镍，据此提出了金属镍所产生的氢溢流效应是还原态活性明显增加的一个原因．文中由硫化态、还原态表面组份与反应活性之间的关联结果支持了Kwart提出的多点催化反应机理．     

退火温度对CdSe纳米薄膜的形成及光电性能影响

在室温下,采用循环伏安法在ITO上沉积CdSe纳米薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外-可见(UV-VIS)分光光度计以及电化学工作站对不同温度退火后的CdSe纳米薄膜的晶体结构、形貌、光学性能、光电化学性能进行表征和测试。结果表明,退火温度对CdSe纳米薄膜的形貌和性能起到关键性作用。薄膜表面平整、厚度均匀,且由呈纳米颗粒状的立方相CdSe构成;经退火后,CdSe纳米颗粒出现不同程度的长大现象,Se含量随退火温度的升高而减少。紫外-可见吸收光谱表明随着退火温度的升高,CdSe纳米薄膜对可见光的吸收发生红移,表明禁带宽度逐渐减小,表现出量子尺寸效应。通过光电流测试表明随着退火温度的升高,CdSe薄膜的光电响应效应显著提高。     

退火温度对CdSe纳米薄膜的形成及光电性能影响

在室温下,采用循环伏安法在ITO上沉积CdSe纳米薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外-可见(UV-VIS)分光光度计以及电化学工作站对不同温度退火后的CdSe纳米薄膜的晶体结构、形貌、光学性能、光电化学性能进行表征和测试。结果表明,退火温度对CdSe纳米薄膜的形貌和性能起到关键性作用。薄膜表面平整、厚度均匀,且由呈纳米颗粒状的立方相CdSe构成;经退火后,CdSe纳米颗粒出现不同程度的长大现象,Se含量随退火温度的升高而减少。紫外-可见吸收光谱表明随着退火温度的升高,CdSe纳米薄膜对可见光的吸收发生红移,表明禁带宽度逐渐减小,表现出量子尺寸效应。通过光电流测试表明随着退火温度的升高,CdSe薄膜的光电响应效应显著提高。     

自组装成膜法制TiO2薄膜

采用有机分子自组装(Self-Assembly)成膜技术将硅烷偶联剂[(CH3O)3Si(CH2)3SH]组装在普通的玻片表面, 得到二维有的单层有机膜, 并将膜端基(SH)原位氧化为磺酸基(SO3H)。利用该功能基(SO3H)的吸附性, 从四氯化钛的水溶液中淀积制得了TiO2薄膜。X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)等研究显示, TiO2薄膜是均匀和连续的, 具有良好的透明性。     

高能离子注入聚合物薄膜耐磨机理研究

聚酰亚胺 (Kapton)薄膜在经过 1MeV、1 5MeV、2MeV的He+离子注入后 ,表面硬度和耐磨性能发生了很大的变化 ,测试结果表明随着注入He+离子能量的提高 ,薄膜的表面硬度随之增大 ,且均大于未注入的样品 ;样品最佳耐磨性能并不出现在最高注入能量下 ,而是在一中等能量下获得 .通过X 射线光电子能谱(XPS)实验得出注入He+离子后的薄膜表面层中O、N原子含量降低 ,形成以苯环为主的三维立体网状结构     

氟掺杂纳米 TiO2 薄膜的低温制备及其光催化性能

 以氟化铵为氟源, 采用水热法制得氟掺杂 TiO2 (FTO) 溶胶, 并通过浸渍提拉法在低温下制备了 FTO 薄膜. 其中在 120 oC 下水热处理 10 h 所得的 TiO2 溶胶制备的薄膜均匀透明, 具有较高的光催化活性. 氟掺杂后的 TiO2 晶粒尺寸并未发生明显变化, 但薄膜的光催化活性显著升高. F/Ti 摩尔比为 0.01 时, FTO 薄膜的光催化活性最高, 比 TiO2 薄膜的活性升高了 23%. X 射线光电子能谱结果表明, 氟掺杂 TiO2 中的氟离子存在晶格取代掺杂和表面化学吸附两种形式. 这两种氟离子的共同作用是 FTO 薄膜光催化活性升高的主要原因.