Bi2S3/BiOCl复合光催化剂的水热合成及其高活性

采用一种简便的水热法在433 K的温度下成功合成了具有不同Bi₂S₃质量分数的Bi₂S₃/BiOCl复合光催化剂,利用各种技术对其进行了表征.在紫外光照射下,以甲基橙水溶液的光催化降解为模型反应,评价了Bi₂S₃/BiOCl复合光催化剂的活性.研究结果表明:与纯Bi₂S₃和纯BiOCl相比,Bi₂S₃/BiOCl样品明显具有更高的光催化性能,尤其当Bi₂S₃在Bi₂S₃/BiOCl中的质量分数为26.5%时,Bi₂S₃/BiOCl复合催化剂的光催化活性与商业P25(TiO₂)的活性非常接近,而这种商业P25在紫外光照射下是公认的高效光催化剂.这种明显提高的光催化活性主要归功于光生电子和空穴在Bi₂S₃和BiOCl形成异质结界面上的有效转移,降低了电子-空穴对的复合.     

K,Na掺杂Cu-S纳米晶的水热合成及对结构、性能的影响

利用水热合成技术, 分别以CuCl₂·2H₂O, 硫粉为铜源和硫源, 以KOH或NaOH为矿化剂, 成功合成了Cu₂S纳米晶体和碱金属离子掺杂的KCu₇S₄纳米线和NaCu₅S₃ 微纳米球. 通过X射线衍射(XRD)、电子能谱(EDS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和高分辨率透射电镜 (HRTEM) 对产物的结构和形貌进行了表征和分析. 结果显示: KOH含量低于1g或NaOH低于2g时, 产物为斜方辉铜矿Cu₂S; 高碱含量 (不低于3g) 时, K或Na离子成功掺入产物结构中, K掺杂产物为纯净的四方相KCu₇S₄, 单晶结构, 尺寸均匀, 长度可达几十微米的纳米线; Na掺杂未改变产物的形貌, 形成六方晶系结构的NaCu₅S₃. 产物的形成和生长与反应温度、反应时间和矿化剂密切相关. 并讨论了Cu₂S纳米晶及其掺杂纳米晶的形成机理及掺杂机理. 最后研究了碱金属离子掺杂对产物的光学性能的影响, 漫反射光谱显示Cu₂S, KCu₇S₄和NaCu₅S₃纳米晶的光学带隙分别为1.21eV, 0.49eV和0.42eV, K⁺和Na⁺的掺杂, 极大的改变了产物的光学特性. 关键词： 7S₄')" href="#">KCu₇S₄ 5S₃')" href="#">NaCu₅S₃ 水热法 掺杂     

VO2薄膜表面氧缺陷的修复:F4TCNQ分子吸附反应

VO₂表面氧缺陷的存在对VO₂材料具有显著的电子掺杂效应, 极大地影响材料的本征电子结构和相变性质. 通过2, 3, 5, 6-四氟-7, 7', 8, 8'-四氰二甲基对苯醌(F₄TCNQ)分子表面吸附反应, 可以有效消除表面氧缺陷及其电子掺杂效应. 利用同步辐射光电子能谱和X射线吸收谱原位研究了修复过程中电子结构的变化以及界面的化学反应, 发现这种方式使得VO₂薄膜样品氩刻后得到的V³⁺失去电子成功地被氧化成原先的V⁴⁺, 同时F₄TCNQ分子吸附引起电子由衬底向分子层转移, 界面形成带负电荷的分子离子物种. 受电化学性质的制约, F₄TCNQ分子吸附反应修复氧缺陷较氧气氛退火更安全有效, 不会引起表面过度氧化形成V₂O₅.     

P2S5/NH4OH处理GaAs(100)表面的电子能谱研究

采用俄歇电子能谱(AES)和X射线光电子能谱(XPS)研究了P₂S₅/NH₄OH钝化液处理的GaAs(100)表面的微观特性。AES测量表明,在钝化膜和GaAs衬底之间的界面处无O组分,只有P和S组分。XPS测量分析指出,经过P₂S₅/NH₄OH溶液处理后,GaAs表面处Ga₂O₃和As₂O_{3关键词：}     

d带中心理论探究MoS2电催化氢气析出反应机理的发展

二硫化钼(MoS₂)纳米片是一种典型的二维材料,因其独特可调的电子结构和优异的氢气析出反应(HER)电催化活性受到研究者的广泛关注.为了进一步提高其电催化性能,科学家深入研究反应的微观机理,以期阐明材料电子结构中影响电催化性能的关键因素,构建合理的电子描述符.本文综述了近年来d带中心理论探究MoS₂电催化HER机理的起源、发展和现状,以期为该类催化剂的进一步发展提供指导.     

Al原子的替位掺杂与表面吸附对BiVO4(010)晶面光电催化分解水析氧性能的影响

太阳能光电催化分解水制氢气和氧气是获得可再生能源的可行方案之一,利用密度泛函理论计算,对比了替位掺杂和表面吸附过渡金属Al原子对BiVO₄(010)晶面析氧(OER)性能的影响.结果表明,两种方式都能有效调控BiVO₄的电子结构进而调节其OER性能,而表面吸附因能改善BiVO₄的导电性和光吸收,降低电子-空穴复合,增强OER过程中活性位点与含氧中间体之间的相互作用,降低决速步的过电势,被认为是提高(010)晶面析氧性能的有效手段.本工作为设计高效的二维半导体析氧反应的光催化剂提供了重要参考.     

反应扩散法制备的PbMo6S8超导带的超导特性

本文报道反应扩散法制备Chevrel相PbMo₆S₈超导带材的过程以及带材的超导特性。Mo带与H₂S气体反应生成单相的Mo-S化合物(MoS₂或Mo₂S₃,根据反应温度而定),再与Pb的蒸汽反应生成单相的PbMo₆S₈薄层。PbMo₆S₈超导层的临界温度T_c=13.0 关键词：     

Chevrel相MxMo6S8化合物电荷转移和Mo原子上4d轨道能级的分裂

本文用配位场方法导出了Chevrel相M_xMo₆S₈化合物中M和Mo₆S₈原子簇间电荷转移和Mo原子上4d轨道能级分裂的解析关系。结合PbMo₆S₈的反射光谱,求得Mo₆S₈原子簇至Pb的电子转移数为1.18,和以前一般文献上认为的两个电子从Pb转移至Mo₆S₈不同。Mo₆上的4d电子数为18.8。 关键词：     

V2CN2负载过渡金属双原子电催化固氮的第一性原理研究

电催化剂固氮能够在温和条件下催化氮气还原制氨.本工作基于第一性原理计算,系统地探究了分散在二维V₂CN₂上过渡金属二聚体(Fe, Mo, Ru)形成的双原子催化剂用于电催化固氮的可行性.双原子的协同作用使氮气得到较好的活化.吉布斯自由能计算表明,在V₂CN₂负载双铁原子(Fe₂@V₂CN₂)体系进行的催化反应过电位最低,仅为0.25 eV.进一步的分子动力学计算表明Fe₂@V₂CN₂具有较好的结构稳定性,并且该体系能很好的抑制HER反应的发生.通过与Mo₂@V₂CN₂,Ru₂@V₂CN₂体系的比较可知,氮气分子的吸附构型以及HER反应的竞争对催化剂的选择影响很大.我们的计算能够为双原子催化剂的设计提供更多的依据.     

Ga2S3-Sb2S3-Ag2S硫系玻璃和光纤的制备及性能研究

本工作确定了一种新型的Ga₂S₃-Sb₂S₃-Ag₂S硫系玻璃体系的玻璃形成区,研究了玻璃的热稳定性和光学性能、稀土离子掺杂玻璃的中红外发光特性以及玻璃的成纤性能,评估了该玻璃在中红外波段的应用潜力.实验结果表明,Ga₂S₃-Sb₂S₃-Ag₂S体系的玻璃形成区为～10%—30%Ga₂S₃,～60%—80%Sb₂S₃和～0—15%Ag₂S(均为摩尔分数);该玻璃具有较宽的红外透过范围(～0.8—13.5μm)、较高的线性折射率(～2.564—2.713@10μm)和较大的三阶非线性折射率(～9.7×10^-14—15.7×10^-14 cm²/W@1.55μm);使用1.32μm激光抽运,稀土离子Dy...     

CeO2/Nb2O5界面效应对提高CeO2氧敏特性的XPS研究

用射频/直流磁控溅射法制备了CeO₂/Nb₂O₅双层氧敏薄膜，利用X射线光电子能谱(XPS)，描述并解释了单层CeO₂薄膜中氧随温度变化的动力学行为，以及CeO₂/Nb₂O₅薄膜界面对氧敏特性的影响.通过对Ce3d XPS谱的高斯拟合，计算了Ce³⁺浓度并给出了判定Ce⁴⁺还原的标志.结果表明，界面效应可以提高CeO₂/Nb₂O₅薄膜中Ce⁴⁺的还原能力，使之远远高于单层CeO₂薄膜，这对薄膜的氧敏特性是极为有利的. 关键词：     

Bi2O3-Y2O3系高氧离子导体的离子电导和电子电导的研究

用交流电桥法研究了Bi₂O₃-Y₂O₃体系含22.5—30mol％Y₂O₃烧结试样在po₂值由1至10^-21atm范围内氧离子的电导率,实验证明该种材料的氧离子电导率比同温度下ZrO₂基固体电解质高若干倍;用这种材料作为固体电解质组成氧浓差电池,电池电动势和理论电动势的比值E/E₀等于1或接近1,说明这种材料几乎为纯氧离子导体,p型电子空穴导电性很小;用库伦滴定抽氧法测定了含Y₂O₃ 27.5mol％样品的电子导电特征氧分压,其值为lgp_e＇=(-767000/T)+655,电子导电性极小。可期望为一种新型氧离子导体材料。 关键词：     

非晶/结晶共混对聚合物光伏电池性能的影响

以局域规整聚（3-己基噻吩） （P3HT）制备了TiO₂/聚合物型双层结构光伏电池.利用稳态电流-电压测试和动态强度调制光电压谱,结合差热分析、吸收光谱和荧光光谱, 研究了非晶支化聚亚乙基亚胺（BPEI）作为P3HT膜层的添加成分对TiO₂/P3HT双层电池性能的影响.由于P3HT链的高结晶性,使得TiO₂/P3HT界面接触不好,导致电池性能差.当在P3HT中共混重量比W_BPEI/P3HT=1％—5％的BPEI时,电池性能得到显著改善;尤其是当W_BPEI/P3HT= 1％时,电池表现出近0.8V的开路电压和20μA/cm²的短路电流.结果表明BPEI对电池性能的影响不是源于P3HT-BPEI共混体系光学性能的变化,而主要是由于其改变了TiO₂/P3HT界面接触性能.BPEI对TiO₂/P3HT界面接触有两个相互竞争的影响,这取决于P3HT-BPEI共混体系的组成.一方面,通过降低P3HT的结晶度和增强与TiO₂表面的相互作用,改善P3HT链在TiO₂ 表面的附着;另一方面,当BPEI含量过高时,BPEI在TiO₂表面的附着量将增加,反而会阻碍P3HT与TiO₂表面的接触.良好的TiO₂/P3HT界面接触有利于提高激子的界面分离效率、光生电子的寿命和电池效率.本文结果有望为聚合物光伏电池性能的改善提供新的认识和方法. 关键词： 聚（3-己基噻吩） 二氧化钛 共轭聚合物 光伏电池     

不同组分厚度比的LaMnO3/SrTiO3异质界面电子结构和磁性的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算, 研究了(LaMnO₃)_n/(SrTiO₃)_m(LMO/STO)异质界面的离子弛豫、电子结构和磁性质. 研究表明, 不同组分厚度比及界面类型时, 离子弛豫程度各不相同, 并且界面处的电子性质受此影响较大. 对于n型界面, 当LMO的厚度达到6个单胞层后, 电子会从LMO转移到STO, 转移的电子占据界面层Ti原子的3d电子轨道, 界面处出现二维电子气. 对于n型界面(LMO)_n/(STO)₂, 随着LMO厚度数n的增加, 由离子弛豫造成的结构畸变减小, 而界面处Ti原子周围电子的态密度和自旋极化却增大, 表明高厚度比的n型界面有利于产生高迁移率的二维电子气和自旋极化. 而对于p型(LMO)₂/(STO)₈界面, 在STO一侧基本没有结构畸变, 界面处无电子转移和自旋极化现象. 通过计算平均静电势发现n型和p型界面处的势差大小相差2 eV, 解释了p型界面不容易发生电荷转移的原因.     

纳米TiO2颗粒/亚微米球多层结构薄膜内电荷传输性能研究

本文主要利用TiO₂亚微米球较强的光散射特性设计了纳米TiO₂颗粒/亚微米球多层结构光阳极, 并借助强度调制光电流谱(intensity-modulated photocurrent spectroscopy)、电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy)和入射单色光光电转化效率(incident photon-to-current conversion efficiency), 研究亚微米球的引入对多层结构薄膜内缺陷态、电子传输时间、电子收集效率和界面电荷转移性能的影响. 强度调制光电流谱反映出亚微米球表面缺陷态少, 但其颗粒间接触不紧密, 导致在接触部位形成了势垒, 阻碍了电子的传输, 导致电子传输时间增长. 电化学阻抗谱结果表明不同多层结构电池界面复合无明显差别, 同时底层采用纳米TiO₂ 透明薄膜结构的电池, 其光利用率要明显高于底层采用亚微米球薄膜结构的电池, TiO₂费米能级电子填充水平也相对增大, 使得电池的光电转换效率得到提升. 多层结构复合薄膜电荷传输和光伏特性的研究, 为高效染料敏化太阳电池光阳极设计提供了实验基础.     

不同散射机理对 Al2O3/InxGa1-xAs nMOSFET 反型沟道电子迁移率的影响

通过考虑体散射、界面电荷的库仑散射以及 Al₂O₃/In_xGa_1-xAs 界面粗糙散射等主要散射机理, 建立了以 Al₂O₃为栅介质In_xGa_1-xAs n 沟金属-氧化物-半导体场效应晶体管 (nMOSFETs) 反型沟道电子迁移率模型, 模拟结果与实验数据有好的符合. 利用该模型分析表明, 在低至中等有效电场下, 电子迁移率主要受界面电荷库仑散射的影响; 而在强场下, 电子迁移率则取决于界面粗糙度散射. 降低界面态密度, 减小 Al₂O₃/In_xGa_1-xAs 界面粗糙度, 适当提高In含量并控制沟道掺杂在合适值是提高 InGaAs nMOSFETs 反型沟道电子迁移率的主要途径. 关键词： InGaAs MOSFET 反型沟道电子迁移率 散射机理     

顺磁性La2/3Sr1/3MnO3层对Bi0.8Ba0.2FeO3薄膜多铁性能的影响

界面效应在提升异质结构材料的多铁性能方面有着重要的作用. 本文采用脉冲激光沉积技术在SrTiO₃(STO)基片上制备了Bi_0.8Ba_0.2FeO₃(BBFO)/La_2/3Sr_1/3MnO₃(LSMO)异质结. X-射线衍射图谱表明异质结呈现单相外延生长, 利用高分辨透射电镜进一步证实了BBFO为四方相结构. X-射线光电子能谱证实异质结中只存在Fe³⁺ 离子, 没有产生价态的变化, 揭示了异质结铁电和铁磁性的增强与BBFO/LSMO的界面有关. 同时, 测试了磁电阻(MR)和磁介电(MD), 当磁场强度为0.8 T, 温度为70 K时, MR约为-42.2%, MD约为21.2%. 并且发现在180 K时出现磁相的转变. 实验结果揭示出异质界面效应在提升材料的多铁性和磁电耦合效应方面具有超常的优点, 是加快多铁材料实际应用的有效途径.     

Y2O3·Cr2O3复合氧化物热力学性质的研究

在1182—1386K温度范围内,用固体电解质氧浓差电池:Mo|Cr,Y₂O₃,Y₂O₃·Cr₂O₃|ZrO₂(+MgO)|Cr,Cr₂O₃|Mo测定了复合氧化物Y₂O₃·Cr₂O₃的热力学性质。对于反应Y_{2关键词：}     

单原子催化剂Ir1/MoS2表面上的NH3吸附与直接分解的第一性原理

NH₃的催化分解一直是制备高纯度氢的有效途径之一,因此具有良好的催化活性的贵金属被广泛的应用于催化解离的研究中.然而,由于纯金属催化剂的利用效率低,增加催化成本.最近的研究发现单原子催化剂Ir₁/MoS₂以其突出的优势被认为是一种潜在的能替代现有贵金属催化剂的材料.本文采用密度泛函理论与周期性平板模型相结合的方法,研究了NH₃在单原子催化剂Ir₁/MoS₂上的吸附与活化.结果表明:NH₃的优势吸附位为Ir原子的顶位,构型为倾斜结构(atop),NH₃与体系表面的金属Ir成键,吸附能达到1.63 eV,是化学吸附;进一步分析了NH₃直接催化分解的反应路径,给出了相应的反应热、活化能,结果显示NH₃在atop位的解离比脱附有利,第一步脱氢反应活化能最小,N-H键易断裂,第二步反应能垒较高,此步为整个反应的决速步.     

(Ce0.8Sm0.2O2-δ/Y2O3:ZrO2)N超晶格电解质薄膜的制备及表征

采用脉冲激光沉积技术(PLD), 在MgO单晶基底上, 依次沉积氧化钐掺杂的氧化铈(Ce_0.8Sm_0.2O_2-δ, SDC)和钇稳定氧化锆(8 mol%Y₂O₃:ZrO₂, YSZ)制备了五种(SDC/YSZ)_N (N=3, 5, 10, 20, 30) 超晶格电解质薄膜. 利用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)和交流阻抗对其形貌、相结构和电学性能进行了表征. 结果显示, (SDC/YSZ)_N超晶格电解质薄膜之间形成了明显的界面和较好的超晶格结构; 薄膜表面颗粒生长均匀、致密、平滑, 在薄膜的界面处没有元素相互扩散也未出现裂纹, 外延生长良好; 电导率随着(SDC/YSZ)_N超晶格电解质界面数的增加而增加, 而活化能则随之减少, 是较为理想的低温固体氧化物燃料电池电解质.