迈克尔逊干涉仪干涉条纹不稳定原因及改进措施

现有迈克尔逊干涉仪产生的干涉条纹容易抖动,使实验结果产生较大误差,甚至影响实验正常进行。探寻干涉条纹抖动主要原因,改进仪器结构和增加减振装置,提高原有仪器的抗振动干扰性能,使干涉条纹稳定性提高。     

光脉冲在孔硅波导中的非线性调制过程与波形特征分析

研究了具有不同中心载波波长的高功率双脉冲在微纳孔硅波导中的非线性光学过程和输出脉冲在时域与频域的波形特征。结果表明,由于双光子吸收、自由载流子吸收、自由载流子色散、自相位调制和交叉相位调制的非线性效应作用,在波导输出端,目标脉冲的不对称时域和频域脉冲波形被观察,而且脉冲波形的改变依赖于注入功率、初始宽度、波导长度和脉冲时延参数。     

广义弧式连通凸锥优化问题的最优性条件及对偶问题

给出了弧式连通凸锥优化问题的强有效解和Benson真有效解的最优性条件,讨论了目标函数和约束函数均为广义弧式连通凸锥函数优化问题的近似有效解的最优性条件,给出了相应的近似Mond-Weir型对偶模型,给出了弱对偶和逆对偶定理.     

启发式教学和探究式教学辨析——以“空气中氧气含量的测定”教学为例

通过对"空气中氧气含量的测定"的启发式教学和探究式教学的分析,概括出2种教学方式各自的特点以及2者之间的区别和联系。我国基础教育中的理科教学应以启发式教学为主,适当精选一些课程内容开展探究式教学。如果将启发式教学和探究式教学的核心要素融合起来,创造出适合我国传统文化的探究教学模式,会更符合当前的理科教学实际。     

玛卡荧光碳点的合成及用于苦味酸的荧光检测

以玛卡为碳源,采用水热法制备荧光碳点。碳点水溶液在激发波长为315 nm时,最大荧光发射波长为425 nm。在玛卡荧光碳点的磷酸盐缓冲液(0.2 mol/L,pH 5.8)中,加入苦味酸,其荧光被猝灭,基于此建立了以玛卡荧光碳点为荧光探针测定苦味酸的方法。本方法检测苦味酸的线性范围为0.4~80 mmol/L,相关系数为0.9978,检出限为110 nmol/L(S/N=3),本方法线性范围宽、灵敏度高、响应快(2 min内),选择性和抗干扰能力良好。用于实际水样中苦味酸的检测,加标回收率为92.0%~110.0%,结果令人满意。     

对2010-2019年化学奥林匹克决赛实验试题的分析与思考*

以2010-2019年中国化学奥林匹克决赛实验试题及评分标准为研究对象,对决赛实验的试题结构、试题特点、考查要求等方面进行统计分析,得出中学化学竞赛实验能力培养的策略,为从事化学竞赛相关工作的各位教师把握命题方向、提升教学水平提供参考。     

低维钙钛矿光电探测器研究进展

近年来,三维铅卤钙钛矿由于其优异的光电子性能,作为光电器件(如太阳能电池、发光二极管和激光器等)的新型半导体材料被广泛研究,然而三维钙钛矿的铅毒性以及稳定性差严重阻碍了其商业化应用。低维钙钛矿材料由于其优异的光电性能以及稳定性,在光电应用领域引起了广泛关注。除了用于光伏和发光二极管以外,低维钙钛矿已成为未来光电探测器有前途的候选者。本文对低维钙钛矿的结构、光电探测器的种类以及性能参数进行简要介绍,重点阐述了低维钙钛矿光电探测器的研究进展。同时,对本研究领域未来的发展方向进行了讨论。     

Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2纳米片的简易制备及光催化氧化NO机理的原位漫反射红外光谱研究(英文)

BiOBr因具有合适的能带结构和独特的层状纳米结构而广泛应用于可见光催化领域,但其低的可见光利用率和高的光生电子-空穴对复合率,限制了其实际应用.最近,非整比BiOBr纳米材料表现出了良好的可见光催化性能.本课题组分别采用简易水热法和常温法制备得Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2纳米片,并表现出良好的可见光催化性能.然而,对于Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2的可见光催化氧化NO的转化路径及反应机理还不清楚.基于此,本文采用射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、电子自旋共振(ESR)、电子顺磁共振(EPR)和比表面积-孔结构(BET-BJH)等手段研究了Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2的理化性能,通过原位红外光谱(in situ DRIFTS)研究了Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2的可见光催化氧化NO的转化路径及反应机理.XRD结果表明,在常温碱性环境下,OH~-离子逐步取代BiOBr中的Br-离子制备得单斜晶相Bi_4O_5Br_2;在水热碱性环境下,OH-离子进一步取代Bi_4O_5Br_2中的Br-离子制备得四方晶相Bi_(12)O_(17)Br_2.SEM和TEM结果表明,Bi_(12)O_(17)Br_2是由不规则纳米片堆叠形成的紧密且厚实的层状结构,Bi_4O_5Br_2是由纳米片和纳米颗粒无序堆积形成的多孔疏松结构.BET-BJH测试结果显示,Bi_4O_5Br_2的比表面积和孔容(37.2 m~2/g,0.215 cm~3/g)显著高于Bi_(12)O_(17)Br_2(8.7 m~2/g,0.04 cm~3/g).UV-Vis DRS测试结果显示,Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2均显示了良好的可见光吸收能力.可见光催化去除NO的测试结果表明,Bi_4O_5Br_2(41.8%)的光催化活性明显高于Bi_(12)O_(17)Br_2(28.3%).并且,在5次可见光催化循环实验后,Bi_4O_5Br_2(41.1%)表现出良好可见光催化稳定性.ESR测试结果表明,Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2参与反应的主要活性物种均为·OH自由基,Bi_4O_5Br_2产生·OH自由基明显强于Bi_(12)O_(17)Br_2.EPR测试结果表明,Bi_4O_5Br_2的氧空位明显多于Bi_(12)O_(17)Br_2,丰富的氧空位更有利于NO的有效吸附.由此可见,Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2表现出不同的理化特性.可见光催化氧化NO的原位红外光谱表明,只在Bi_(12)O_(17)Br_2光催化氧化NO的转化路径中会生成中间产物N2O3,表明Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2具有不同的NO光催化转化路径.结合上述表征结果认为,Bi_4O_5Br_2比Bi_(12)O_(17)Br_2表现出更优异可见光催化性能的主要原因有以下四个方面为:(1)Bi_4O_5Br_2拥有更高的比表面积和更大的孔容,有利于NO的吸附、反应中间产物的转移和提供更多的活性位点参与光催化反应;(2)Bi_4O_5Br_2可以生成更多的·OH自由基和拥有更强的价带空穴氧化能力;(3)NO中的O原子可以与Bi_4O_5Br_2的氧空位结合,从而提供更多的反应位点;(4)Bi_4O_5Br_2的光催化反应中可以生成中间产物N_2O_3,可以降低NO转化成NO_3~-的反应活化能.     

自上向下的合成策略:最大程度提高贵金属的原子利用率

因为贵金属的价格比较高,并且很多催化反应主要发生在载体和金属接触的周围原子,所以减少贵金属的粒径对于提高金属原子利用率是非常可取的.原子利用率的最高极限就是形成单原子催化活性中心,然而合成稳定的单原子金属催化剂是一个巨大的挑战,因为单原子金属极易聚合成较大的金属颗粒.尽管存在着很大的困难,合成稳定的单原子金属还是可能的.研究表明,单原子金属容易镶嵌在表面能量最高的活性位上,以降低金属和载体的总能量,使之达到最稳定状态.随着金属的负载量增加,以此单原子金属为"晶种"将形成金属纳米粒子.根据这一原理,我们通过简单热扩散方法在HMO表面把Ag纳米粒子"拆分"成单个的Ag原子,并稳定地镶嵌在由HMO四个氧形成的空穴上(HMO的孔道口),使体系的能量降到最低.我们通过原位X射线衍射(XRD)、扩展X射线吸收精细结构光谱(EXAFS)和电子显微镜照片(TEM)详细证明了这种自上而下的合成过程,并通过X射线吸收近边结构光谱(XANES)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、CO吸附实验等表征手段和理论计算说明了诱导这一过程的原因.首先我们合成了具有高比表面积的Hollandite型二氧化锰(HMO)纳米颗粒,并且在上面负载纳米银颗粒.TEM数据表明经过焙烧纳米银颗粒消失,形成单原子分散在HMO表面.原位XRD的结果表明随着焙烧温度的升高,银颗粒的衍射峰强度逐渐降低,最后消失,说明纳米银颗粒随着温度的升高逐渐减少,最后达到银高分散的状态.通过对Ag(111)衍射峰强度进行分析,我们发现当温度低于150 oC时,Ag(111)衍射峰强度基本保持不变,说明银颗粒没有变化.当温度高于150 oC时,Ag(111)衍射峰强度开始减小,并且减小的程度随温度的升高而变大.当温度高于260 oC时,Ag(111)衍射峰消失.为了更好的研究这个过程,我们分别在150,200,350 oC焙烧银颗粒的样品,并测试了它们的EXAFS谱.结果表明随着焙烧温度的升高,银和银之间配位数减小,意味着银颗粒的减小.350 oC焙烧样品的EXAFS谱在银原子散射的0.28–0.30 nm范围内没有吸收峰,说明银原子在HMO表面高度分散.然后我们通过XANES谱和理论计算证明了银和载体表面晶格氧的相互作用导致银的前线轨道的电子重新发生排布,从而诱导了整个自上向下的合成过程.最后活性测试表明,单原子银催化剂在甲醛催化氧化中表现出最好的催化活性,并简单研究了单原子催化氧化甲醛的机理.因此这种合成策略有两个重要的作用:(1)增加催化活性位的数量;(2)单原子催化剂的合成有利于催化反应机理的研究,比如甲醛催化氧化.     

大学化学实验:水热法制备二氧化锡粒子

设计了一个大学化学实验——二氧化锡粒子的水热法制备。该实验以四氯化锡为原料,在不同温度下用水热法制备了二氧化锡的微纳米粒子,并通过XRD、SEM对粒子的形貌进行了表征。通过本实验可以使学生快速掌握基础知识,提高学生对科学探索的兴趣,培养学生创新能力。