镁、溴共掺杂对锂离子电池正极材料LiMn2O4电化学性能的影响

通过溶胶凝胶法制备出LiMn2O4和LiMn1.92 Mg0.08O3.84Br0.16锤离子电池正极材料,并用XRD、SEM、XPS、充放电测试和CV对其结构、形貌、化学成份以及电化学性能进行了研究.结果表明,Mg、Br的掺杂未改变LiMn2O4的结构.在0.5C倍率下,LiMn1.92Mg0.08O3.84Br0.16的放电比容量为119 mAh/g,与LiMn2O4相比,其首次放电比容量提高了3.6;,循环100次后,LiMn1.92Mg0.08O3.84Br0.16的容量保持率高达86.9;.在5C倍率下,LiMn192Mg0.08O384Br0.16的放电比容量为91.1 mAh/g,比LiMn2O4提高了24.1;.实验表明,Mg、Br共同掺杂提高了LiMn2O4的放电比容量,并明显改善其循环稳定性和倍率性能,从而获得了较好的综合电化学性能.     

镍掺杂二氧化钛的化学态分析

对镍掺杂的TiO2进行了化学态分析.采用溶胶-凝胶法制备5mo1; Ni掺杂TiO2粉末,利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射式电子显微镜(STEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、傅里叶变换拉曼光谱仪(FT-Raman)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)来对样品的相变过程和化学态进行分析.结果表明:掺杂Ni抑制了TiO2的相转变和晶粒长大,并拓宽了TiO2的可见光谱吸收范围.随着加热温度的升高,Ni掺杂TiO2的晶格氧峰增强而吸附氧峰降低,同时Ti2p3/2结合能减小.     

N型半导体金刚石的研究现状与展望

作为半导体材料的金刚石具有宽的禁带宽度和高的热导率、介质击穿场强等优异性质,因此其应用前景广阔.P型金刚石发展较N型金刚石成熟.因为缺乏可实用的N型金刚石材料,这使得金刚石半导体器件的应用难以实现.因此N型半导体金刚石成为研究者关注的焦点.论文从掺杂元素和制备方法两方面详细介绍了国内外N型金刚石的研究现状.硼与磷或硫元素共掺杂获得N型金刚石的研究取得了较大进展;利用化学气相沉积法和离子注入法制备N型半导体金刚石研究较多且取得了一定进展.高压高温下的温度梯度法便于掺杂调控金刚石性能,因而利用该法合成N型半导体金刚石大单晶值得尝试.     

Tb掺杂Si纳米线的光致发光特性

以金属Au-Al为催化剂,在温度为1 100 ℃,N₂气流量为1 500 sccm、生长时间为30 min,从Si(100)衬底上直接生长了直径约为50～120 nm、长度为数百纳米的高密度、大面积的Si纳米线。然后,利用Tb₂O₃在不同温度(1 000～1 200 ℃)、掺杂时间(30～90 min)和N₂气流量(0～1 000 sccm)等工艺条件下对Si纳米线进行了Tb掺杂。最后,对Si(100)衬底进行了Tb掺杂对比。室温下,利用荧光分光光度计(Hitachi F-4600) 测试了Tb掺杂Si纳米线的光致发光特性。实验研究了不同掺杂工艺参数(温度、时间和N₂气流量)对Tb3+绿光发射的影响。根据Tb3+能级结构和跃迁特性对样品的发射光谱进行了分析。结果表明,在温度为1 100 ℃,N₂气流量为1 500 sccm、时间为30 min等条件下制备的Si纳米线为掺杂基质,Tb掺杂温度为1 100 ℃,N₂气流量为1 000 sccm、光激发波长为243 nm时,获得了最强荧光发射,其波长为554 nm(5D₄→7F₅),同时还出现强度相对较弱的494 nm(5D₄→7F₆),593 nm(5D₄→7F₄)和628 nm(5D₄→7F₃)三条谱带。Tb掺杂的体Si衬底在波长554 nm处仅有极其微弱的光致发光峰。     

钼掺杂氧化锌薄膜的结构、光学和表面等离子体特性研究

室温下,通过直流磁控反应溅射在石英衬底上制备一系列钼掺杂氧化锌薄膜。分别采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、分光光度计及拉曼光谱仪研究了钼掺杂浓度对氧化锌薄膜结构、表面形貌、光学性能和表面等离子体特性的影响。XRD测试结果表明,零掺杂氧化锌薄膜结晶良好,呈c轴择优取向,掺杂后薄膜缺陷增多,结晶质量下降,当掺杂浓度达到3.93 Wt%时,薄膜由c轴择优取向的晶态转变为非晶态。AFM测试结果表明非晶态掺钼氧化锌薄膜表面光滑,粗糙度最低可达489 pm。透射光谱表明所有薄膜样品在可见光范围(400～760 nm)平均透过率均达到80%,禁带宽度随着掺杂浓度的提高从3.28 eV单调增加至3.60 eV。吸收光谱表明氧化锌薄膜表面等离子体共振吸收峰随钼掺杂量的增大发生蓝移,而拉曼光谱表明Mo重掺杂时ZnO薄膜表面拉曼散射信号强度显著降低。通过Mo掺杂获得非晶态氧化锌薄膜,拓宽了氧化锌薄膜材料的应用领域,同时研究了Mo掺杂浓度对氧化锌薄膜表面等离子体的调控作用,这对制备氧化锌基光子器件具有重要参考价值。     

缺陷TiO2中铁磁性的第一性原理计算

计算钛空位（V_Ti）和氧空位（V_O）共存情况下未掺杂金红石TiO₂的铁磁性.发现V_O可以产生局域磁矩,由它引起的自旋极化比V_Ti引起的更加局域,导致V_O之间的铁磁耦合作用弱于V_Ti之间的铁磁耦合作用.V_Ti之间的铁磁耦合在引入V_O之后进一步加强.V_O引入的电子调制两个分离的V_Ti之间的长程铁磁耦合.加入V_Ti之后,两个V_O的磁矩猝灭,当V_O的数量多于V_Ti的数量二倍时,V_O会对磁矩有贡献.结果与实验发现的V_O可以提高铁磁有序,并且总的磁矩会随着V_O数量的增多而增加的结果符合很好.     

石墨烯带隙的调控及其研究进展

石墨烯是一种单原子层的二维材料,因其独特的晶格结构而具备十分优越的性能,引起了 科学家的广泛关注。但因其价带与导带相交于狄拉克点,导致石墨烯为没有带隙的半金属,限 制了其在纳电子学器件中的应用。为了打开石墨烯的带隙,研究者们付出了巨大的努力。在石 墨烯中引入带隙的方法包括量子限制法、掺杂法和对称性破缺法,它们分别是将电子限制在一维 的石墨烯纳米带中、对石墨烯进行n-型或p-型掺杂以及在双层石墨烯的垂直方向施加外加电场 使双层石墨烯的对称性破缺。本文着重介绍石墨烯纳米带的合成法、石墨烯掺杂的种类和打破 双层石墨烯对称性的方法。     

基于氮掺杂多孔碳的乙酰胆碱酯酶传感器检测残留农药甲拌磷

以制备的新型氮掺杂多孔碳为载体,玻碳电极(GC)为工作电极,构建了乙酰胆碱酯酶(ACh E)传感器,用于有机磷农药甲拌磷的检测研究。在1.0 mmol/L底物氯化乙酰胆碱溶液中的差分脉冲扫描结果表明,ACh E/GC电极上的峰电流为0.195 8μA,而ACh E/氮掺杂多孔碳/GC电极上的峰电流为0.841 4μA,说明氮掺杂多孔碳材料可有效固定ACh E,提高检测灵敏度。采用ACh E/氮掺杂多孔碳/GC电极对不同浓度甲拌磷进行测定,在6.0×10-10~1.2×10-6g/L浓度范围内,抑制率与甲拌磷浓度的负对数呈良好的线性关系(r2=0.998 5)。按照抑制率为10%计算,检出限为5.8×10-12g/L。采用加标回收法检测菠菜汁样品中的甲拌磷,回收率为91.7%~97.4%。     

铝掺杂表面分子印迹聚合物修饰电极检测食品中罗硝唑残留

以罗硝唑(Ronidazole,RNZ)为模板,3-氨丙基三乙氧基硅烷为功能单体,Al(Ⅲ)为路易斯酸掺杂剂,用溶胶-凝胶法制备核壳型磁性分子印迹聚合物,借助磁力作用将其修饰于磁性玻碳电极表面,制得RNZ电化学印迹传感器。以透射电镜、红外光谱、X-射线衍射及电化学方法等对该传感器进行表征,并对影响传感器性能的主要参数进行优化。结果表明,相比基于非掺杂印迹聚合物和非分子印迹聚合物的传感器,铝掺杂印迹传感器对罗硝唑具有更强的结合能力和更高的识别选择性。用差分脉冲溶出伏安法进行定量测定时,RNZ的还原峰电流与其浓度在0.05~50.0μmol/L范围内呈良好线性关系(r=0.997 3),检出限为0.015μmol/L。对牛奶、鸡蛋中RNZ的回收率为88.6%~97.0%,相对标准偏差(RSD)为2.9%~4.6%。