具有n-n型异质结的复合材料Bi2S3/MIL-125(Ti)光电性能研究

以硫代硫酸钠·五水合物(Na₂S₂O₃·5H₂O)、硝酸铋·五水合物(BiN₃O₉·5H₂O)为硫源和铋源，尿素(CON₂H₄)为结构导向剂，制备了纳米棒状结构的硫化铋(Bi₂S₃),使其原位生长在MIL-125(Ti)的笼状结构表面。PEC性能测试显示，在0.5 mol·L^-1的硫酸钠电解液(pH=6.0)中，Bi₂S₃/MIL-125(Ti)_0.07(MIL-125(Ti)加入量为0.07 g)的复合材料表现出最高的光电性能。光电性能的显著增强主要取决于Bi₂S₃/MIL-125复合材料的带隙重整效应，对紫外光以及可见光的吸收能力显著提高。但由于Bi₂S₃/MIL-125...     

水热法合成CsxWO3纳米棒及其红外吸收性能

Cs_xWO₃纳米棒因其优异的近红外吸收性能得到研究人员的广泛关注,但目前水热法合成Cs_xWO₃纳米棒存在易形成等轴状纳米颗粒,或合成温度高,需要后续处理等问题。本文以钨酸铵((NH₄)₆ W₇O₂₄·6H₂O)、氯化铯(CsCl)、盐酸(HCl)和油胺(C₁₈H₃₇N)为原料,在220 ℃水热反应24 h合成了直径和长度分别为10~20 nm和100~250 nm的Cs_0.2WO₃纳米棒。研究了溶剂、合成路径以及HCl对Cs_0.2WO₃纳米棒的物相和形貌的影响,探讨了Cs_0.2WO₃纳米棒的形成机理,测试了Cs_0.2WO₃纳米棒的红外吸收性能。结果表明:过少和过量的HCl不利于合成Cs_0.2WO₃,改变HCl和CsCl的加入顺序,降低(NH₄)₆ W₇O₂₄·6H₂O、CsCl和HCl间的反应速率,有助于合成Cs_0.2WO₃纳米棒,且Cs_0.2WO₃纳米棒的红外吸收性能优于等轴状纳米颗粒。     

原位ATR-IR光谱实时研究DKDP的结晶过程

采用全反模式的红外(ATR-IR)光谱实时研究了不同氘含量KH_2-xD_xPO₄(DKDP)晶体的结晶过程,其中DKDP溶液氘含量范围为0到99%。通过υ₁(PO₄)和υ₃(PO₄)振动表征了DKDP结晶溶液中(H₂PO₄^-)_1-x(D₂PO₄^-)_x离子基团浓度的变化。υ₁(PO₄)振动强度的变化和υ₃(PO₄)振动宽度的变化说明生长溶液中的(H₂PO₄^-)_1-x(D₂PO₄^-)_x离子浓度随着测试时间延长而不断增大。同时,δ(P—O…H/D—O—P)振动峰的形成说明DKDP晶体的生长基元为(H₂PO₄^-)_n-x(D₂PO₄^-)_x离子团簇。波数在1 448 cm^-1到1 653 cm^-1范围内H—O—H和D—O—D振动强度的变化解释了DKDP晶体在结晶过程中氘含量分布不均的现象。     

铂/铜合金催化剂的制备及其电解水析氢性能研究

面对化石能源危机问题，清洁高效的氢能源受到人们的广泛关注，电解水制氢成为新的研究热点。本文主要围绕铂/铜合金催化剂的合成、表征及其电解水析氢催化应用展开研究。采用溶剂热法合成铂/铜合金，通过XRD、SEM、TEM、EDS、XPS等表征铂/铜合金的组成结构和微观形貌，对铂/铜合金的构效关系进行探索。利用电化学测试系统测得铂/铜合金不同条件下的析氢催化性能。在0.5 mol/L H₂SO₄中，铂/铜合金的起始过电位为20.3 mV(10 mA·cm^-2时),塔菲尔斜率为37.56 mV·dec^-1;在1 mol/L磷酸缓冲盐溶液(PBS)中，铂/铜合金的起始过电位为35.0 mV(10 mA·cm^-2时),塔菲尔斜率为52.12 mV·dec^-1;在1 mol/L KOH中，铂/铜合金的起始过电位为25.3 mV(10 mA·cm^-2时),塔菲尔斜率为36.82 mV·dec^-1。对比发现，铂/铜合金在酸性电解质中展...     

锂离子电池CoO多孔纳米片阵列/碳布柔性负极材料

可穿戴、可折叠电子设备日益受到人们的关注,开发与之配套的柔性电极材料成为当下的研究热点。本研究采用水热法制备前驱体/碳布复合材料,将其在高纯氩气气氛下煅烧,得到柔性的CoO多孔纳米片阵列/碳布负极材料。这种多孔与三维网状立体结构能够有效缓解充放电过程中材料的体积效应,而且多孔结构还增加了活性物质CoO纳米片的比表面积,有利于电极材料储锂容量的提升。电化学性能测试表明,该CoO多孔纳米片阵列/碳布负极材料在100 mA·cm^-2的恒电流下, 首次放电容量1 862.8 mAh·cm^-2,首次循环库伦效率87.8%,在700 mA·cm^-2的电流密度下,经过100次的充放电循环后,材料的放电比容量仍保持在1 428.9 mAh·cm^-2。在1 000 mA·cm^-2的电流密度下,仍然有1 353.8 mAh·cm²的容量。该方法简便易行且原料成本低廉,可以降低锂离子电池柔性负极材料的成本。     

F-及SiF2-6对α型半水硫酸钙结晶成核及形貌的影响

本文模拟了半水法湿法磷酸生产过程中α型半水硫酸钙(α-HH)的结晶过程。在30%P₂O₅,反应温度95 ℃,过饱和度S=1.64~2.10条件下,通过浊度仪监测溶液中浊度变化,测定了不同F^-及SiF^2-₆浓度下α-HH结晶诱导时间,采用经典成核理论公式计算了α-HH的临界晶核半径及成核速率,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)表征分析了F^-及SiF^2-₆对α-HH结晶过程的影响。结果表明:随着F^-、SiF^2-₆浓度的升高,α-HH晶体的结晶诱导时间延长,表面能和临界晶核半径都增大,然而成核速率减小。当过饱和度S=1.64时,加入0.06 mol·L^-1 F^-,α-HH结晶诱导时间延长了465 s,成核速率减小到0.403×10²⁹ 晶核数·cm^-3·s^-1,然而,加入0.06 mol·L^-1 SiF^2-₆,α-HH结晶诱导时间延长了710 s,成核速率减小到0.339×10²⁹晶核数·cm^-3·s^-1。SiF^2-₆对α-HH晶体抑制成核作用大于F^-。F^-、SiF^2-₆阻碍了α-HH晶体沿C轴方向生长,使得晶体长径比减小,晶体形貌向短柱状变化。F^-、SiF^2-₆影响了α-HH晶体(200)、(310)、(400)晶面衍射峰强度和结晶度。控制半水法湿法磷酸中F^-及SiF^2-₆浓度水平,可以得到短柱状的α-HH晶体,有利于过滤洗涤。     

Demko-Sharpless 合成稀土四唑化合物的结构及性质

使用 Demko-Sharpless法,用氰基吡啶(4-氰基吡啶和3-氰基吡啶)与稀土硝酸盐(Ln=La, Gd, Er)在水热条件下反应,安全有效地合成了四个稀土四唑离子型化合物:[Ln(H₂O)₈·3(p-TPD)·2(p-HTPD)·7H₂O], (Ln=La(1), Gd(2), Er(3), p-TPD=4-四唑吡啶), [Ln(H₂O)₈·3(m-TPD)·6H₂O]和(m-TPD=3-四唑吡啶, Ln=Er(4))。同时,对这四个稀土四唑离子型化合物进行单晶X射线衍射、红外光谱、热重、介电性能、X射线粉末衍射等测试,并且对其介电性质进行了研究。X射线单晶结构分析显示,所得到的四个稀土四唑化合物均为离子型,稀土金属离子与配体分别处于不同的两层,[Ln(H₂O)₈]³⁺结构单元与 p-TPD 以及水分子通过氢键作用形成阳离子层,同时p-TPD与p-HTPD通过π-π堆积与氢键作用形成阴离子层,阳离子层和阴离子层交替排列形成一个规则的网络结构。介电性能测试表明化合物1,2具有较好的介电性。     

高岭石基介孔复合材料的二氧化碳吸附性能

碳排放量的快速增长所引起的全球气候变暖问题越来越受到各国的关注,因此研发制备可行高效的二氧化碳(CO₂)捕获材料具有极其重要的意义。本文以高岭石为原材料,采用煅烧-碱活化-酸刻蚀的方法,制备出介孔氧化硅载体(KNH),再将KNH经过五乙烯六胺(PEHA)修饰后制备出介孔复合材料(KNH-PEHA)。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、N₂物理吸附等方法对样品进行表征,并进一步对样品进行CO₂吸附性能研究。结果表明,PEHA的浸渍修饰并未改变载体的结构,但显著提高了介孔复合材料对CO₂的吸附能力。吸附温度为25 ℃,KNH的CO₂吸附量为147.39 cm³/g,而PEHA质量分数为30%的KNH(KNH-P-30)平衡时的CO₂吸附量达到389 cm³/g,远高于未经PEHA修饰的KNH的吸附量,同时提出了该固体吸附剂对CO₂的吸附机理,为高岭石在气体吸附领域的应用提供一个新思路。     

介孔氧化锌的微乳液法制备及表征

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/苯乙烯/硝酸锌溶液/过硫酸钾组成的聚苯乙烯微乳液为模板,提出一种制备介孔氧化锌的简易方法,研究了煅烧温度对介孔氧化锌结构特性的影响,提出了介孔形成的可能机制.结果表明:煅烧温度较高时,所得介孔氧化锌的孔径较大,比表面积较小;当煅烧温度为 500℃时,所得纳米氧化锌的比表面积为 11.013 m2·g-1,孔容为0.135 cm3·g-1,介孔分布在40.2 nm左右.此外,光催化降解亚甲基蓝的实验表明所制备的介孔 ZnO 具有较高的光催化性能.     

对氯苯甲酸构筑的铜(Ⅱ)配合物的合成、HSA结合及细胞毒性

本文合成了配合物[Cu(pcba)₂·(phen)(H₂O)] (pcba =对氯苯甲酸,phen = 1,10-邻菲罗啉),该配合物属于三斜晶系,P1空间群,晶胞参数为a=0.790 98(2) nm,b=1.072 40(4) nm,c=1.487 19(6) nm,α=100.613(3)°,β=95.239(3)°,γ=108.334(3)°,Z=2,D_c=1.638 g·cm^-3,F(000)=582,最终结构残差因子R₁=0.035 9,wR₂=0.089 1。采用紫外及荧光研究了配合物和人血清蛋白(HSA)的相互作用方式。结果表明,配合物静态猝灭HSA荧光,可求得配合物与HSA的猝灭常数K_sv=2.35×10⁵ L·mol^-1,猝灭速率常数K_q=2.35×10¹³ L·mol^-1·s^-1,结合常数为K_a=2.14×10¹³ L·mol^-1,结合位点n=2.37。同时,研究了配合物对胃癌细胞A549、宫颈癌细胞Hela和肝癌细胞HepG2的抗增殖能力。     

高质量硼掺杂单晶金刚石同质外延及电学性质研究

突破高质量、高效金刚石掺杂技术是实现高性能金刚石功率电子器件的前提。本文利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,以三甲基硼为掺杂源,制备出表面粗糙度0.35 nm,XRD(004)摇摆曲线半峰全宽28.4 arcsec,拉曼光谱半峰全宽3.05 cm^-1的高质量硼掺杂单晶金刚石。通过改变气体组分中硼元素的含量,实现了10¹⁶~10²⁰ cm^-3的p型金刚石可控掺杂工艺。随后,研究了硼碳比、生长温度、甲烷浓度等工艺条件对p型金刚石电学特性的影响,结果表明:在硼碳比20×10^-6、生长温度1 100 ℃、甲烷浓度8%、腔压160 mbar(1 mbar=100 Pa)时p型金刚石迁移率达到207 cm²/(V·s)。通过加氧生长可以提升硼掺杂金刚石结晶质量,降低杂质散射。当氧气浓度为0.8%时,样品空穴迁移率提升至 614 cm²/(V·s)。     

制备方法对Al2O3-CeO2物化性质及CO2加氢制甲醇催化性能的影响

复合氧化物界面性质与CO₂加氢制甲醇反应的催化性能有着重要的关系。本文对比考察了物理共混法、浸渍法、传统共沉淀法和微流控连续共沉淀法对Al₂O₃-CeO₂复合氧化物界面性质和催化性能的影响。浸渍作用尽管使Al₂O₃/CeO₂界面产生了一定的结构性质调变,但贫瘠的氧空位缺陷导致催化反应效率低。共沉淀样品中固溶结构的存在增强了Al₂O₃/CeO₂界面的相互作用,增大了电子结合能,形成的大量氧空位缺陷有利于CO₂活化转化。而微流控连续共沉淀法合成样品因具有更小的晶粒尺寸、均匀的复合相结构和丰富的氧空位缺陷,表现出更为优异的催化性能。在原料气配比为V(H₂)∶V(CO₂)∶V(N₂)=72∶24∶4,反应温度为320 ℃,反应压力为3 MPa,体积空速为9 000 mL·g^-1·h^-1的条件下,Al₂O₃-CeO₂复合氧化物的CO₂转化率、甲醇选择性及甲醇时空产率分别达到15.3%,86.4%和0.076 g·mL^-1·h^-1。     

快离子导体Li1.5Y0.5Zr1.5(PO4)3包覆层对富镍三元正极材料电化学性能的影响

研发富镍低钴的先进正极材料是目前提高锂离子电池能量密度和降低电池成本的有效办法。然而,随着Ni含量的增加,富镍层状氧化物普遍存在前驱体合成困难、结构不稳定和界面活性高等一系列问题,阻碍了富镍层状氧化物正极材料的市场化推广。本文采用优化的共沉淀法制备出结构稳定的LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂(NCM811)正极材料,同时在NCM811材料表面均匀包覆快离子导体Li_1.5Y_0.5Zr_1.5(PO₄)₃涂层,以克服富镍层状氧化物界面结构不稳定和易受电解液腐蚀的难题。在4.5 V高截止电压下,改性样品0.2 C的放电比容量为214.2 mAh·g^-1,10 C的放电比容量高达158.8 mAh·g^-1,高于原始样品的203.7 mAh·g^-1(0.2 C)和82.7 mAh·g^-1(10 C)。同时,改性样品在4.3 V下经1 C循环200次后的容量保持率高达84.7%,高于原始样品(61.94%)。     

Ca(H2PO4)2-H3PO4-K2SO4体系中石膏晶型及形貌调控

为将Ca(H₂PO₄)₂制备KH₂PO₄过程中的石膏资源化利用,以H₃PO₄与CaCO₃反应制备Ca(H₂PO₄)₂溶液,并与K₂SO₄溶液反应,进行Ca(H₂PO₄)₂-H₃PO₄-K₂SO₄体系中石膏晶型和形貌调控研究。结果表明:通过改变反应时间、反应温度、SO^2-₄过量系数和CaO含量等参数可对Ca(H₂PO₄)₂-H₃PO₄-K₂SO₄体系中石膏晶型和形貌进行调控,制得短柱状α-CaSO₄·0.5H₂O。体系在温度高于95 ℃和CaO含量为3.0%~5.0%(质量分数,下同)时形成α-CaSO₄·0.5H₂O,在CaO含量为5.5%主要形成CaSO₄·2H₂O;反应时间长于20 min和SO^2-₄过量系数大于1.4将形成K₂SO₄(CaSO₄)₅·H₂O,导致石膏晶体表面缺陷增加。本实验条件下,适宜反应条件为:反应时间10 min、反应温度95 ℃、SO^2-₄过量系数1.2和CaO含量5.0%,此条件下可制得长度42~70 μm、直径13~24 μm的短柱状α-CaSO₄·0.5H₂O,其抗折和抗压强度分别可达5.61 MPa和33.74 MPa,滤液中钾收率和脱钙率分别可达94.23%和83.80%。     

(La0.95Eu0.05)F3纳米晶的自牺牲模板法合成及其下转换发光性能研究

利用自牺牲模板法以一种新型稀土层状化合物(La_0.95Eu_0.05)₂(OH)₄SO₄·2H₂O为模板成功合成出(La_0.95Eu_0.05)F₃纳米晶并研究其下转换发光性能。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外变换(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)及荧光光谱仪对合成产物的物相和荧光性能进行表征。XRD及Rietveld精修结果表明以稀土硝酸盐和硫酸铵为原料在100 ℃、pH值为9.5的条件下反应24 h可得到稀土层状化合物(La_0.95Eu_0.05)₂(OH)₄SO₄·2H₂O模板。自牺牲反应过程中,当模板中稀土离子与氟化铵中氟离子摩尔比为1∶3和1∶5时,在180 ℃下水热反应24 h可成功合成(La_0.95Eu_0.05)F₃纳米晶。荧光光谱分析表明,(La_0.95Eu_0.05)F₃荧光粉在395 nm的紫外光激发下,分别在591 nm(⁵D₀→⁷F₁跃迁,高强度)、618 nm(⁵D₀→ ⁷F₂跃迁,中等强度)和692 nm(⁵D₀→ ⁷F₄跃迁,低强度)处显示下转换发射。所得荧光粉的色坐标为(0.52,0.45),橙红光。荧光粉的主发射峰呈现单指数衰减行为,拟合后发现其荧光寿命约为14 ms。