新型螯合磁性纳米Fe_3O_4的制备及其性能研究

采用共沉淀法制备了磁性四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子,并通过硅烷偶联剂对其表面进行改性,进一步在其表面偶联修饰氨基硫脲,制备了螯合磁性纳米Fe3O4粒子。利用广角X射线衍射仪(WAXD)、红外光谱仪(FTIR)、分光光度计等对磁性纳米粒子的结构和性能进行了表征。结果表明,纳米Fe3O4为反尖晶石结构,通过偶联修饰可以实现氨基硫脲在纳米粒子表面的化学改性。螯合磁性纳米粒子具有良好的分散性和磁响应性,且对多种金属离子(Pb2+、Hg2+、Zn2+、Cd2+)具有良好的螯合效果。     

烧绿石型富氧相Ce_2Zr_2O_8与缺氧相Nd_2Zr_2O_7的振动光谱及XPS对比研究

采用石墨还原法成功制备了富氧相Ce2Zr2O8,选用缺氧相Nd2Zr2O7替代其前驱体CeZrO3.5+δ进行结构对比分析,利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(IR)及X射线光电子能谱(XPS)对样品体、表晶体结构进行表征。XRD结果表明,Ce2Zr2O8相具有典型烧绿石结构特征,表征Ce/Zr阳离子有序排列的超结构峰非常明显,但其Zr—O配位体由前驱体中的[ZrO6]八面体转变为[ZrO8]立方体,[ZrO8]配位体形成大大降低了Ce2Zr2O8的结构稳定性。Raman和IR结果表明,Ce2Zr2O8相的振动光谱谱带比其前驱体替代物Nd2Zr2O7显著增多,说明氧离子的富集导致Ce2Zr2O8相中某些振动简并峰消除简并,该结果进一步证实了其结构对称性较前驱体更低。XPS结果表明,Ce2Zr2O8相表面Ce(Ⅳ)特征峰(916.3eV)非常明显,没有Ce(Ⅲ)特征峰(885eV)出现,说明该相前驱体中的Ce3+已被完全氧化成Ce4+;Ce2Zr2O8相中Zr(3d)结合能与萤石相Gd1.2U0.8Zr2O7+y接近证实其表面形成了与体相一致的[ZrO8]配体;O(1s)低位结合能升高表明Ce2Zr2O8体相氧种介于晶格氧和吸附氧之间,高位氧峰出现说明其表面含有吸附氧,吸附氧与Ce2Zr2O8体相结合强度介于CeO2和Nd2Zr2O7之间。     

磁性光催化剂TiO2/Fe3O4的制备和表征

以Fe3O4为磁核,制备了易于分离的磁性光催化剂.采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIP)等手段表征催化剂的表面形貌、晶型组成、化学结构等.结果表明,TiO2包覆在Fe3O4表面,且包覆较为牢固.利用降解斯蒂酚酸考察其光催化性能,制得的催化剂具有较高的光催化活性和较好的可分离性.     

原位氧化水解法制备网状结构Fe3O4薄膜

在壳聚糖膜上通过原位氧化水解反应制备了网状结构的Fe3O4薄膜.采用X射线衍射、扫描电子显微镜和热重差热分析对产物进行了分析和表征,结果表明,所制备的Fe3O4膜为纯相反尖晶石结构;网孔直径大约50～300nm,网壁厚度大约30nm;Fe3O4转化为γFe2O3的温度约为458℃.     

H2O分子在Fe(100), Fe(110), Fe(111)表面吸附的第一性原理研究

采用第一性原理研究了H2O分子在Fe(100),Fe(110),Fe(111)三个高对称晶面上的表面吸附.结果表明,H2O分子在三个晶面上的最稳定结构皆为平行于基底表面的顶位吸附结构.H2O分子与三个晶面相互作用的吸附能及几何结构计算结果表明H2O分子与三个晶面的相互作用程度不同,H2O分子与Fe(111)晶面的相互作用最强,其次是Fe(100),相互作用最弱的是Fe(110)表面,而这与晶面原子的排列密度相关.吸附体系的电子结构计算结果也得出了相似的结论.同时电荷布居分析表明,H2O分子与Fe表面相互作用时,O原子与基底原子之间的电荷交换使基底Fe原子表面带负电,导致表面电位降低,也促使Fe表面更易于发生电化学腐蚀反应.     

新半金属Fe2ScO4磁电性能的第一原理计算

应用基于密度泛函理论的第一原理赝势法设计了具有尖晶石结构的新半金属材料Fe2ScO4和FeSc2O4,并对它们进行了几何结构优化．详细计算并分析了它们Fe2ScO4和FeSc2O4的分子磁矩、电子结构等磁电性能,并与Fe3O4的磁电性能进行了比较．结果表明,Fe2ScO4和FeSc2O4均是新发现的典型的铁磁性II B型半金属,而Fe3O4则具有亚铁磁性．Fe2ScO4的分子磁矩为7.14 μB,远大于Fe3O4的4.0 μB和FeSc2O4的3.96 μB．Fe2ScO4具有较高分子磁矩的主要原因是在O2p和Fe3d杂化轨道作用下,Fe3d电子高度自旋极化并且局域化．Fe2ScO4中心离子的平均电子结构近似为,A位Sc：Sc+3s23p43d2和B位Fe：Fe2+t2g3"eg2"t2g#． 通过分析,预测Fe2ScO4比Fe3O4和FeSc2O4具有更大的室温磁电阻以[Ca24Al28O64]4+·4O-(C12A7-O-)为催化剂,在流动反应器中研究了苯羟基化合成苯酚的转化率以及苯酚的选择性．苯的转化率随反应温度增加而增加,苯酚的选择性与温度及反应物的组成有关．此外还通过XRD、EPR和FT-IR对催化剂的结构,表面及内部物种进行了考察．结果表明,C12A7-O-的电正性骨架结构在反应前后几乎没有任何差别,样品内部有部分O-和O2-在反应后转化为OH-．中性物种及负离子中间体分别由Q-MS和TOF-MS所检测．     

Ni3V2O8催化性能与X射线光电子能谱分析

文章采用微波加热,草酸盐共沉淀法制备了Ni3V2O8催化剂,并对催化剂进行了BET,XRD,H2-TPR,XPS,TEM和电导等技术表征,分析研究了Ni3V2O8催化剂的丙烷氧化脱氢(ODH)制丙烯催化性能与其表面物种的关系.XRD,TEM和电导实验结果表明本方法制得的Ni3V2O8催化剂晶粒均匀,平均粒径为30 nm,具有p-型半导体性质.TPR和XPS实验结果显示Ni3V2O8催化剂中,晶格氧可以较容易转换成未完全还原氧,使催化剂内各种价态的钒之间易于进行氧化还原反应并形成氧缺位,从而催化剂的表面含有较多未充分还原氧物种O-和V4 物种.催化活性结果显示当丙烷的转化率为18.60%,丙烯选择性达到60.02%,在相同转化率条件下,比文献报道的NiO和Ni3V2O8共存催化体系中的丙烯选择性高,说明Ni3V2O8催化剂中存在未充分还原的O-和V4 物种有利于提高丙烯的选择性.     

钛与铋系高温超导材料界面相互作用的X射线光电子能谱研究

本文报道用X射线光电子能谱(XPS)观测Ti与铋系高温超导体相互作用过程中电子结构的变化。结果表明,Ti原子夺走超导体内部的O,在表面形成Ti—O键,在XPS探测区域内,Bi—0,Cu—O键被破坏,Cu²⁺和Bi³⁺被还原为金属态。成键氧的被夺走影响了超导体的电子结构,用标准四探针法检测得到Ti的蒸镀使薄膜的超导转变温度降低,并且不能达到零电阻。     

SiO2微球表面吸附PDADMAC的研究

研究了SiO2 微球表面吸附聚阳离子电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵PDADMAC的吸附等温线分别随溶液NaCl浓度、pH值和温度的变化趋势 ,以及不同 pH值下的Zeta电位 .测试结果表明 ,聚电解质在SiO2 微球表面的吸附分别随盐浓度和pH值的增加而增加 ,该吸附属于Langmuir型 .随着PDADMAC吸附量的增加 ,SiO2微球的等电点逐渐向碱性范围移动 .在碱性条件下 ,吸附PDADMAC的SiO2 微球显示良好的分散稳定性 .XPS分析显示 ,SiO2 微球表面吸附PDADMAC后含氮 ,其N1s结合能为 4 0 1.7eV .O1s谱含两个峰 ,分别对应低结合能的SiO2 结构氧和高结合能的吸附氧 .当SiO2 微球表面吸附PDADMAC后吸附氧部分的O1s峰增加 .     

赤铁矿和三羟铝石吸附Cu~(2+)的红外光谱研究

应用红外光谱法,研究了不同pH值和Cu2+浓度条件下,合成赤铁矿和三羟铝石吸附Cu2+后表面羟基结构及其特征吸收峰的变化。结果表明:(1)随Cu2+浓度增加,赤铁矿表面H—O—H和OH的变形振动参与了吸附反应,Cu2+强烈地缔结在Fe—O上,形成了Fe—O—(Cu)结构。(2)酸性条件下,H+破坏了赤铁矿表面的O—H结构,NO3-促使弱峰1 131 cm-1的产生。随pH值增大,赤铁矿表面OH-逐渐由伸缩振动转变为变形振动,Fe—OH和Fe3+—O2-结构不断发生改变。(3)三羟铝石对Cu2+的吸附发生在高波位,随Cu2+浓度增大,其表面游离羟基的O—H弯曲振动、水分子的OH-伸缩振动和H—O—H弯曲振动均参与了吸附反应,Al—O基中的Al3+渐被Cu2+取代从而加强了较低波位的振动强度。(4)随pH值增加,三羟铝石Al—OH的弯曲振动和Al—O的伸缩振动逐渐发生着改变,表明吸附Cu2+后,在其表面形成了AlOCu+与AlOCuOH结构。     

Determination of adsorbate coverages by leed and XPS

Layers of carbon, oxygen, sulfur and potassium adsorbed on an Fe(100) surface were studied by LEED, AES and XPS. When examined quantitatively by XPS, saturated c(2 × 2)CO(β), c(2 × 2)C and p(1 × 1)O surface structures yielded the C/O ratios expected from surface coverages of 0.25, 0.5 and 1.0 monolayer, respectively. When these results were normalized to the equivalent coverages of 1.0 monolayer, the relative XPS cross-sections obtained for S, O, C and K were found to agree closely with the results of theoretical calculations. The results illustrate the use of these techniques for the quantitative determination of surface coverages.     

Effect of calcination temperature on the structure and hydroxylation activity of Ni0.5Cu0.5Fe2O4 nanoparticles

Nanocrystalline Ni_0.5Cu_0.5Fe₂O₄ was synthesized by sol-gel method with varying calcination temperature over the range of 500-1000. The powders obtained were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In addition, thermal analysis (TG-DTG-DTA) of the precursor was carried out. The study reveals the simultaneous decomposition and ferritization process at rather low temperature (280-350). For the crystalline structure investigated, single cubic spinel is gained when the precursor was decomposed at 800-1000, whereas separated crystal CuO formed when calcination temperature is below 800. The increase of calcination temperature favors the appearance of Fe_B³⁺, Cu_A²⁺ and O on the spinel surface. The hydroxylation activity is relative to the amount of Cu_B²⁺ species on the spinel surface. The lattice oxygen species on the spinel surface are favorable for the deep oxidation of phenol.     

SrMn0.5Fe0.5O3的自旋玻璃态和过渡金属离子价态的研究

采用固相反应法制备了SrMn_0.5Fe_0.5O₃陶瓷样品,并对样品的晶体结构,磁性和离子价态进行了系统的表征与分析. X射线衍射谱的Rietveld拟合表明样品属于理想的立方钙钛矿型结构,Mn离子和Fe离子随机占据B位的O八面体中心. X射线光电子能谱表明Mn离子为+3和+4的混合原子价态,Fe离子为+3价. 样品在大于230K的高温区域呈现Curie顺磁特性,在小于230 K的低温区域样品表现出自旋玻璃态行为,这种特性源于Mn离子和Fe离子之间的交换作用及自身价态和分布的不均匀性. 由于Fe³⁺离子占据O八面体的中心,对顺磁区的Mssbauer谱测量表现为四级分裂. 关键词： 晶体结构 价态 顺磁 自旋玻璃态     

High thermoelectric power in a NaxCoO2 thin film prepared by sputtering with rapid thermal annealing

Na_xCoO₂ thin films were fabricated by means of RF-magnetron sputtering. We measured and analyzed the thermal properties and changes of the Na_xCoO₂ crystal structure by XRD, SEM, Raman spectra, and XPS analyses. Sodium ions diffused from the bulk of the thin film to the surface as the temperature increased. The diffused Na ions reacted with oxygen ions and Na₂O was formed on the surface of the thin film, resulting in a decrease of the carrier concentration and a change of the crystal structure from a layer to a spinel structure. The Seebeck coefficient of the Na_xCoO₂ thin film annealed at 550 °C is larger than the value (100 μV/K) for single crystal NaCo₂O_4.     

第一性原理计算：锰酸锂掺杂Fe和Co的性质研究

文章基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了LiMn2O4电池材料在掺杂Fe和Co离子时的电子结构和电化学性能。发现Fe\Co取代Mn3+在热力学上是会更加稳定,提升电化学性能。掺杂Fe后,LiMn2O4电池材料晶格参数减小(约0.3%);掺杂Co后,LiMn2O4电池材料晶格参数减小(约0.5%)。这两种掺杂方式让与之相邻的Mn3+被氧化成Mn4+,从而降低了Jahn-Teller畸变情况产生可能性。对于掺Fe尖晶石型锰酸锂(Li8Mn15FeO32),Mn环境中的Li离子会更容易被提取,第一次放电电压从原来的3.7V增加至4.623V;对于掺Co尖晶石型锰酸锂(Li8Mn15CoO32),第一次放电电压从原来的3.7V增加至4.101V。研究为锂电池电容量研究提供理论数据的参考。     

An XPS study of the water adsorption on Cu(110)

The adsorption of H₂O on clean and oxygen precovered Cu(110) is studied at temperatures between 90 and 300 K by XPS. On the oxygen precovered surface three O(1s) emission lines are detected at lower temperature. They originate from adsorbed atomic oxygen, from OH groups, and from H₂O molecules. For an oxygen coverage of half a monolayer, XPS indicates that during H₂O decomposition the preadsorbed oxygen does not directly participate in the OH formation. After water adsorption on the clean surface three O(1s) emission lines are found, which are due to H₂O molecules, “disturbed” H₂O molecules, and OH groups. The XPS results are directly correlated with information about the adsorbates obtained by UPS. Coverages are determined from the XPS spectra for the detected species.     

O在预覆盖K的Ag(110)表面的共吸附及其性质

本文用X射线光电子能谱(XPS),紫外光电子能谱(UPS),电子能量损失谱(EELS)和低能电子衍射(LEED)研究了O与预覆盖K的Ag(110)表面相互作用及其性质。在低覆盖度K下,发现有两种O的吸附态,经鉴别为溶解到表面下的O^2-和表面上吸附的O^x-增加K的覆盖度,出现分子状态的吸附物O₂^δ-,它与表面下存在的K相联系。XPS和UPS均清楚地显示出对应于三种不同吸附态的光电子发射峰。Ag(110)表面预覆盖K后的粘滞系数大大增加。K和O的共吸附引起它们彼此向Ag(110)表面下的溶解。LEED实验结果表明,清洁Ag(110)表面覆盖单层K原子后衍射图形从(1×1)变到(1×2),再吸附O后表面吸附层结构变为(2×1)。另外,结合UPS和EELS测量初步考察了O/K/Ag(110)共吸附系统的电子结构。本文还提出了一个共吸附模型来解释这些现象。 关键词：