高氮含量氮化碳微粉的制备

利用常压脉冲电弧等离子体在氮气氛下裂解二氰二胺有机晶体制备含C-N键的碳氮前驱物，然后将该前驱物置于微波氮等离子体中处理，研究了具有高氮含量氮化碳微粉的合成。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析了样品的形貌、成分和结构。研究结果表明：在电弧等离子体的作用下二氰二胺分子发生断键，得到碳氮直接相连的分子碎片吸附在微晶二氰二胺上。样品经脉冲电弧等离子体多次处理，其中的二氰二胺有机晶体结构被破坏，主要产物为含sp³C-N单键的非晶态碳氮化合物。非晶态的碳氮化合物在微波氮等离子体的作用下重组结晶，XPS分析表明样品表面主要由非晶碳和含有大量sp³C-N单键的高氮含量的碳氮结构组成，XRD分析表明碳氮微粉中有β-C₃N₄晶体相的存在。     

氧化石墨的谱学表征及分析

采用改进的Hummers法,通过改变氧化剂用量获得不同氧化程度的氧化石墨,用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)对产物进行结构和谱学特性的表征,并结合数学分析软件对部分红外和拉曼数据进行分峰拟合。结果表明,石墨经氧化后形成了含有C-OH、-COOH和C-O-C等官能团的石墨层间化合物;氧化剂用量较少时,石墨片层插层氧化不完全,产物的结构中仍存在未被氧化的原石墨周期性结构;随着氧化剂用量的增加,氧化石墨产物的XRD图中原石墨(002)衍射峰逐渐消失,结构中含氧官能团的量逐渐增加,产物的亲水性也逐渐增强;通过对红外光谱的拟合发现,氧化石墨样品在3 198 cm^-1附近有一个红外吸收峰,应归属于C-OH中OH的伸缩振动;随着氧化剂用量的增加,所得氧化石墨产物的拉曼光谱中D峰与G峰的强度积分比R(I_D/I_G)逐渐增大,产物结构中sp²平面域的平均尺寸逐渐减小。     

Er3+/Yb3+共掺杂La2TiO5荧光粉体的制备及上下转换荧光性质

使用溶胶-凝胶法制备了Er³⁺单掺及Er³⁺/Yb³⁺共掺La₂TiO₅荧光粉体样品。经过1 100 ℃下3 h的煅烧,得到了较好的微晶。X射线粉末衍射测试表明样品中不含杂质相。扫描电镜观察表明样品颗粒范围为100~300 nm。紫外激发光谱中,在250~320 nm范围内出现Er离子和临近配位氧离子之间强烈的电荷转移跃迁峰,在350~500 nm出现Er离子f-f跃迁尖锐的吸收峰。在378 nm激发下,Er离子发射强烈的特征绿光(546 nm, ⁴S_3/2-⁴I_15/2),当Er离子物质的量分数达到1%,发射峰强度达到最大。在980 nm激发下的上转换光谱中,Yb离子的共掺杂有效的敏化上转换发光强度。详细讨论了样品的上下转换发光机理及相应能量传递过程。同时测试了样品的荧光衰减和量子产率。     

不同nCu2+:nCit3-的Cu(Ⅱ)-Cit3--SiO2溶胶中电沉积制备CuxO-SiO2复合薄膜

以醋酸铜(Cu(Ac)₂)和正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,柠檬酸钠(Na₃Cit)为配合剂,在室温下制备出物质的量之比n_Cu²⁺:n_Cit^3-为1:1和1:2的两种透明稳定的Cu(Ⅱ)-Cit^3--SiO₂复合溶胶。以此为电解液,采用恒电位方法,在ITO阴极上直接制备出了Cu_xO-SiO₂复合薄膜。CV(循环伏安)和XRD(X射线衍射)结果表明,在低过电位和高过电位分别得到Cu₂O-SiO₂和Cu/Cu₂O-SiO₂薄膜。XRD和EDX(X射线散射能谱)结果表明,相同沉积条件下,n_Cu²⁺:n_Cit^3-为1:1溶胶中得到的薄膜中Cu含量较1:2溶胶中的高。薄膜在两种溶胶中的电化学形成机理不同,其原因在于溶胶中Cu(Ⅱ)存在的形式不同。CA(计时安培)和SEM(扫描电镜)结果一致表明,Cu和Cu₂O在两种溶胶中的成核机理与电位有关,随着过电位增大,成核机理从三维连续成核逐渐转向瞬时成核。     

Er3+/Yb3+共掺杂La2TiO5荧光粉体的制备及上下转换荧光性质研究

使用溶胶-凝胶法制备了Er³⁺单掺及Er³⁺/Yb³⁺共掺La₂TiO₅荧光粉体样品。经过1 100 ℃下3 h的煅烧,得到了较好的微晶。X射线粉末衍射测试表明样品中不含杂质相。扫描电镜观察表明样品颗粒范围为100~300 nm。紫外激发光谱中,在250~320 nm范围内出现Er离子和临近配位氧离子之间强烈的电荷转移跃迁峰,在350~500 nm出现Er离子f-f跃迁尖锐的吸收峰。在378 nm激发下,Er离子发射强烈的特征绿光(546 nm, ⁴S_3/2-⁴I_5/2),当Er离子物质的量分数达到1%,发射峰强度达到最大。在980 nm激发下的上转换光谱中,Yb离子的共掺杂有效的敏化上转换发光强度。详细讨论了样品的上下转换发光机理及相应能量传递过程。同时测试了样品的荧光衰减和量子产率。     

SILAR法制备化学计量CuInS2薄膜

在室温下，以不同c_Cu/c_In的CuCl₂和InCl₃混合溶液作为阳离子前驱体，Na₂S水溶液为硫源，利用连续离子层吸附反应法(SILAR)在玻璃基底上制备了CuInS₂薄膜。XRD结果表明，当c_Cu²⁺/c_In³⁺在1～1.5范围内均可形成具有黄铜矿结构的CuInS₂薄膜。SEM观察到随c_Cu²⁺/c_In³⁺的升高，薄膜表面颗粒长大并出现团簇聚集。通过XPS测定薄膜表面的化学组成证明当c_Cu²⁺/c_In³⁺=1.25时，CuInS₂薄膜接近其标准的化学计量组成。此时薄膜的吸收系数大于>10⁴ cm^-1，禁带宽度E_g为1.45 eV。     

n型Bi2Te3-ySey温差电材料薄膜的电化学制备及表征

采用电化学控电位的方法在不锈钢基片上电沉积制备了Bi₂Te_3-ySe_y温差电材料薄膜。研究了电沉积溶液中硒含量与薄膜中硒含量的关系，考察了不同沉积电位对电沉积Bi₂Te_3-ySe_y薄膜的温差电性能的影响，并采用ESEM、EDS、XRD等方法对电沉积薄膜的形貌、成分及结构进行了分析。结果表明，在含有Bi³⁺、HTeO₂⁺和Se⁴⁺的电沉积溶液中，采用电化学沉积的方法，可实现铋、碲、硒三元共沉积，生成Bi₂Te_3-ySe_y半导体化合物。改变电沉积溶液组成，可控制Bi₂Te_3-ySe_y化合物中硒的掺杂浓度。-0.04 V沉积电位下制备的Bi₂Te_3-ySe_y薄膜较平整、致密，组成为Bi₂Te_2.7Se_0.3。退火处理可提高电沉积Bi₂Te_3-ySe_y薄膜的塞贝克系数，且控制沉积电位为-0.04 V下制备的Bi₂Te_3-ySe_y薄膜退火后的塞贝克系数为-123 μV·K^-1。     

La1-xCaxFeO3-δ系阴极材料的GNP法合成及电性能研究

采用甘氨酸-硝酸盐(GNP)法合成了LaFeO₃及La_1-xCa_xFeO_3-δ(x=0.1～0.5)系列粉体，用TG-DTA、XRD、TEM、SEM等对产物形成过程及微结构进行了表征。结果表明，所合成的系列样品均形成钙钛矿结构的单相固溶体。在x≤20mol%的Ca含量范围内，产物为正交钙钛矿结构；当x>30mol%时，转变为立方钙钛矿相。相同条件下产物的衍射峰强度、晶胞体积及晶粒尺寸都随Ca含量的增大而减小。采用直流四端子法测量了烧结体在中温(450～800 ℃)区的电导率。掺杂使样品导电能力显著增强，电导率随Ca²⁺掺入量的增大先增大后减小，La_0.6Ca_0.4FeO_3-δ样品的电导率最高。在低温段，各样品的导电行为符合小极化子导电机制，导电活化能为13.67～22.70 kJ·mol^-1。     

取代基对有机钼化合物中α-氢转移反应势垒和产物稳定性的影响

使用B3LYP方法研究了发生在有机钼化合物R³R⁴Mo(≡CH)(CHR¹R²)和R³R⁴Mo(＝CH₂)(＝CR¹R²)之间的α-氢转移反应, 探讨了R¹, R², R³和R⁴位置上不同取代基对α-氢转移反应势垒和产物稳定性的影响. 研究发现, 金属钼有机化合物中, 发生α-氢转移的碳原子在过渡态中采用sp²杂化. R¹和R²位置上取代基对α-氢转移反应势垒的影响取决于取代基对过渡态中碳原子的未参与sp²杂化的p_z轨道上单电子的离域作用. 当R¹, R²位置是甲基时, 由于碳原子的p_z轨道与甲基的一个C—H键轨道间存在强的超共轭效应, 从而可以较大程度地降低α-氢转移反应的势垒. 研究结果还表明, 当R³, R⁴位置为SiH₃时的反应势垒较低. 所以当R¹和R² 位置为Me, R³和R⁴位置为SiH₃时, 反应势垒最低. 第一个甲基取代R¹或R²位置的H时, 反应势垒降低很大; 第二个甲基继续取代时, 反应势垒的降低约为第一个甲基的一半. 第一个SiH₃取代R³或R⁴位置的甲基时, 反应势垒降低较大; 第二个SiH₃继续取代时, 反应势垒的降低小于第一个SiH₃的一半. 对反应物和产物的相对稳定性的研究表明, 第一个甲基和第二个甲基对产物的相对能量的降低几乎相同; 第一个SiH₃降低产物的相对能量, 但是第二个SiH₃使产物的相对能量升高, 从而抵消了第一个SiH₃对产物的稳定作用.     

氮掺杂有序介孔碳-Ni纳米复合材料的制备及电化学性能

以F₁₂₇为模板剂,NiCl₂为镍源,尿素为氮源,间苯二酚甲醛原位聚合树脂为碳源,分别采用均相法和两相法制备Ni-N-OMC-1,Ni-N-OMC-2纳米复合材料.X射线衍射(XRD)、激光拉曼以及透射电子显微镜(TEM)等测试结果表明,复合材料具有有序介孔结构,Ni以金属微粒形式嵌于碳骨架中,提高了有序介孔碳的石墨化程度.X射线光电子能谱测试(XPS)表明尿素热解后以4种形式存在:sp³杂化与C结合的N原子,吡啶N原子,sp²杂化与C结合的N原子以及quaternary-N原子.Ni-N的共改性改变了碳载体的理化性质,有利于Pt纳米粒子的负载与分散.均相法制备的Ni-N-OMC-1复合材料微波负载Pt后,氧还原极限电流密度为5.32mA·cm^-2,氢氧化电化学活性面积高达138.53m²·g^-1,电化学催化活性优于商业20%Pt/C材料(4.49mA·cm^-2,96.98m²·g^-1).     

Experimental derivation of Auger transition probabilities from X-ray excited Auger electron spectra in XPS

Auger transition probabilities were experimentally derived from dominant XAES and related XPS peaks observed in XPS spectra. Some values of derived probabilities were higher than 1, because of addition or subtraction of background signal from the XAES or/and XPS peak intensity. However, the probabilities obtained are recognized to be useful for practical quantification by XAES and AES.     

衬底温度对强流脉冲离子束烧蚀沉积类金刚石薄膜化学结构的影响

采用强流脉冲离子束(High-intensitypulsedionbeam,HIPIB)烧蚀技术在Si(100)基体上沉积类金刚石(Diamond-likecarbon,DLC)薄膜,衬底温度的变化范围为298～673K.利用Raman光谱和X射线光电子谱(XPS)对DLC薄膜的化学结合状态与衬底温度之间关系进行研究.薄膜XPS的C1s谱的解谱分析得出薄膜中含有sp³C(结合能为285.5eV)和sp²C(结合能为284.7eV)成分,根据解谱结果评价薄膜中sp³C含量.根据XPS分析可知,衬底温度低于473K时,sp³C的含量大约为40%左右;随着沉积薄膜时衬底温度的提高,sp³C的含量降低,由298K时的42.5%降到673K时的8.1%,从573K开始发生sp³C向sp²C转变.Raman光谱表明,随着衬底温度的提高,Raman谱中G峰的峰位靠近石墨峰位,G峰的半峰宽降低,D峰与G峰的强度比I_D/I_G增大,说明薄膜中的sp³C的含量随衬底温度增加而减少.     

Experimental derivation of Auger transition probabilities from X-ray excited Auger electron spectra in XPS

Auger transition probabilities were experimentally derived from dominant XAES and related XPS peaks observed in XPS spectra. Some values of derived probabilities were higher than 1, because of addition or subtraction of background signal from the XAES or/and XPS peak intensity. However, the probabilities obtained are recognized to be useful for practical quantification by XAES and AES. Received: 6 April 1999 / Revised: 25 June 1999 / Accepted: 6 July 1999     

Surface characterization on graphitization of nanodiamond powder annealed in nitrogen ambient

A nanodiamond thin film is deposited on a single crystal silicon substrate by dip‐coating technique. Surface characterization of the unannealed nanodiamond sample, and the samples annealed at various temperatures in nitrogen ambient, is conducted by XPS and Raman spectroscopy. The fitting data of the C1s core level XPS peak reveal that the sp²/sp³ ratio in the unannealed sample and the sample annealed at 900 °C and 1500 °C are 0.44, 0.55 and 6.08 respectively. All spectra including the C1s core level XPS spectrum, the plasmon energy‐loss spectrum associated with C1s peak, C KVV Auger spectrum of the sample annealed at 900 °C are similar to those of the unannealed sample. However, the spectra of the sample annealed at 1500 °C are very different. Annealing at 900 °C fails to produce appreciable graphitization, and an onion‐like carbon structure with a small diamond core is formed when the nanodiamond is heated to 1500 °C. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

C(膜)/Si(SiO2 )(纳米微粒)/C(膜)热处理的形态及结构分析

用直流辉光溅射+真空镀膜法制备了一种新型结构的硅基纳米发光材料- C(膜)/Si(SiO2)(纳米微粒)/C(膜)夹层膜,并对其进行了退火处理.用TEM、 SEM、 XRD和XPS对其进行了形态结构分析.TEM观察表明: Si(SiO2)纳米微粒基本呈球形,粒径在30 nm左右.SEM观察表明: 夹层膜样品总厚度约为50 μm,膜表面比较平整、致密.400℃退火后,样品表面变得凹凸不平,出现孔状结构; 650℃退火后,样品表面最平整、致密且颗粒均匀.XRD分析表明:制备出的夹层膜主要由SiO2和Si组成,在C原子的还原作用和氧气的氧化作用的共同作用下, SiO2和Si的含量随加热温度的升高而呈现交替变化: 400℃时, C的还原作用占主导地位, SiO2几乎全部被还原成了Si,此时Si含量最高; 400～650℃时,氧化作用占主导地位, Si又被氧化成SiO2, Si含量降低, SiO2含量逐渐上升,在650℃达到最高.XPS分析表明: 在加热过程中, C原子逐渐扩散进入Si(SiO2)微粒层,在650℃与Si反应生成了新的SiC.     

Growth and characterization of ultrathin carbon films on electrodeposited Cu and Ni

Ultrathin carbon films were grown on different types of metallic substrates. Free‐standing foils of Cu and Ni were prepared by electroforming, and a pure Ni film was obtained by galvanic displacement on a Si wafer. Commercial foil of Ni 99.95% was used as a reference substrate. Carbon films were grown on these substrates by chemical vapour deposition in a CH₄‐H₂ atmosphere. Obtained films were characterized by Raman spectroscopy, X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS), Auger electron spectroscopy, and ultraviolet photoemission spectroscopy. The XPS at grazing collection angle was used to determine the thickness of carbon films. Depending on the deposition parameters, the films of graphene or graphite were obtained on the different substrates. The uniformity of graphene and its distribution over the sample area were investigated from Raman data, optical images, and XPS chemical maps. The presence of graphene or graphite in the films was determined from the Raman spectra and Auger peak of C KVV. For this purpose, the D parameter, which is a fingerprint of carbon allotropes, was determined from C KVV spectra acquired by using X‐rays and electron beam. A formation of an intermediate layer of metal hydroxide was revealed in the samples with graphene overlayer.     

多孔硅表面钝化对其发光性能的影响

报道多孔硅（PS）的表面钝化对其光致发光（PL）和电致发光（EL）的影响。PL和EL谱表明,经钝化处理的PS的PL和EL强度明显增强,且发光峰位较大蓝移;存放实验表明,经钝化处理的PS的PL和EL发光强度和发光峰位具有较好的稳定性;I～V曲线显示,经钝化处理的PS发光器件具有较低的启动电压。这些结果表明：用钝化处理的方法是提高PS的PL和EL强度和稳定性及改善其器件性能的有效途径。     

CO2加H2合成甲醇Cu－Zn－O催化剂表面化学态研究

应用XRD、ESR、URDS、XPS及XAES等手段研究了CO₂加H₂合成甲醇Cu-Zn-O催化剂在还原后和反应状态下的表面化学状态,结果表明,在还原及反应状态下,催化剂表面仅能检测到Cu⁰,而未发现稳定的Cu²⁺和Cu⁺存在;ZnO被部分还原产生低价锌Zn^2-δ(0<δ<2).关联活性测试结果认为,Cu⁰/Zn^(2-δ)+O构成CO₂加H₂合成甲醇反应的活性中心。     

Electronic structure of the doped SnO_2

SnO2 doped with La, Ce, Sm, Zn, Ca, Al and Sb was prepared by sol-gel technique and characterized by TEM, BET, XPS and XAES. The effect of the dopants on the grain sizes of SnO2 was described and especially the effect of dopants on the distribution of the electronic state density (DESD) of Sn4d orbital was studied deeply by using X-ray-induced Auger electron spectros-copy (XAES). It was observed that the dopants could influence not only the grain sizes of SnO2 but also electronic structure of SnO2, as well as the stability of the doped SnO2 samples. The experiment results indicated that the structure and stability of SnO2 film could be improved by the chemical modification of the dopants.     

新型碳材料表面元素及化学态高分辨XPS定量研究*

X射线光电子能谱(XPS)在科学研究中被广泛应用于碳材料表面官能团识别和结构缺陷判定,对表面组成结构识别和性能调控具有重要指导意义。XPS数据分析主观性强、sp²杂化态对应C1s谱峰峰形不对称以及各化学态对应峰位差异相对较小等因素是导致碳材料XPS数据分析难度高的主要原因。本文通过对XPS分析碳材料现状总结了当前新型碳材料XPS数据分析方法的不足(主要包括■化学态对应C1s谱峰峰形不对称峰形、各化学态半峰宽拟合的随意化以及数据的主观化);并结合实际材料通过■化学态谱峰峰形参考化、半峰宽相对限定化以及多数据分析客观化对新型碳材料XPS数据方法进行进一步规范,为XPS应用于新型碳材料表面元素及化学态定量高分辨研究提供理论依据和技术保障。