硼/氮原子共注入金刚石的原子级研究

利用Tersoff势和分子动力学方法研究了室温下500 eV的能量粒子硼(4个)和氮(8个)共注入金刚石晶体中晶体结构的变化特征和缺陷分布特征.结果表明：粒子注入金刚石后产生的空位比间隙原子更靠近晶体的近表层分布；间隙原子主要以四面体间隙(T形)和哑铃状分裂间隙的形式存在于晶体中，T形间隙结构更容易存在，并且大部分间隙原子富集在空位的周围；注入金刚石中的硼原子和氮原子有78%左右处于替代位置,硼、氮原子之间的键长比完整金刚石结构的键长短13%，硼氮原子成键有利于减少金刚石晶格的畸变程度.     

New Variations in the Colloidal Route to ErIII@ZnO Nanocrystals and Films

1-propanolic particulate ZnO nanocolloids were co-doped with Er^III ions and various silanes prior to coating. The resulting functionalized sols and sintered films were examined by UV/Vis-, FTIR- and time-resolved NIR-fluorescence spectroscopy. As a result, methyl- and phenyl triethoxysilanes (MTEOS, PTEOS) were found to block the slow ageing of the ZnO sols while the higher substituted silanes did not. Furthermore, film samples prepared from TEOS co-doped Er^III/ZnO sols and sintered at 400°C showed no fluorescence whereas PTEOS co-doping allows to detect the complex NIR-Er^III-fluorescence decay. In the last part of this contribution, the effect of thermal ZnO particle healing on the subsequent co-dopings and NIR-fluorescence dynamics will be discussed. Briefly, with increasing healing temperature the life time of the 1.54 m fluorescence decreases. Interestingly, in ZnO sols healed at 170°C, the erbium acetate precursor is no more soluble which means that the ZnO nanocrystals could not be doped either.     

固相燃烧法制备去顶角八面体LiZn0.08Al0.01Mn1.91O4正极材料及其电化学性能

通过固相燃烧法快速合成了包含{111}、{100}和{110}晶面的单晶去顶角八面体形貌LiZn_0.08Al_0.01Mn_1.91O₄正极材料。结果表明,Zn-Al共掺促进了尖晶石型LiMn₂O₄材料的晶体发育和晶面择优生长,形成了单晶去顶角八面体形貌晶粒,有效抑制了Jahn-Teller效应,减缓了Mn溶解,增强了其晶体结构稳定性,显著提升了合成材料的电化学性能。LiZn_0.08Al_0.01Mn_1.91O₄在5C和10C下的首次放电比容量分别为92.6和76.5 mAh·g^-1,经过2 000次循环后的容量保持率分别为70.4%和74.8%。即使在15C高倍率下,仍有64.2 mAh·g^-1的首次放电比容量,循环800次后容量保持率达到82.2%。与LiZn_0.08Mn_1.92O₄相比,LiZn_0.08Al_0.01Mn_1.91O₄正极材料具有较大的Li+扩散系数(1.02×10^-11 cm²·s^-1)和较小的表观活化能(25.60 kJ·mol^-1),表明Zn-Al共掺和单晶形貌调控策略能够降低Li+在脱/嵌过程的能垒和增大Li+在电极材料中的扩散速率。     

First-principles study of metallic carbon nanotubes with boron/nitrogen co-doping

Using the first-principles calculations, we investigate the electronic band structure and the quantum transport properties of metallic carbon nanotubes (MCNTs) with B/N pair co-doping. The results about formation energy show that the B/N pair co-doping configuration is a most stable structure. We find that the electronic structure and the transport properties are very sensitive to the doping concentration of the B/N pairs in MCNTs, where the energy gaps increase with doping concentration increasing both along the tube axis and around the tube, because the mirror symmetry of MCNT is broken by doping B/N pairs. In addition, we discuss conductance dips of the transmission spectrum of doped MCNTs. These unconventional doping effects could be used to design novel nanoelectronic devices.     

铋铁共掺纳米TiO2复合薄膜的制备及光催化性能

本文以钛酸丁酯、硝酸铋、硝酸铁为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了铋铁共掺的纳米TiO2复合薄膜.用XRD、UV-VIS、SEM及降解率等方法对样品进行了表征.以甲基橙为降解物,考察Bi3+和Fe3+掺杂对TiO2复合薄膜催化剂的光催化活性影响及其机理研究.结果表明Bia+和F3+掺杂后,纳米TiO2复合薄膜光催化活性有了明显的提高.     

铬锰复合掺杂对氧化铝陶瓷真空耐压性能的影响

在掺有0.5wt; Cr2O3的95;氧化铝瓷基础上掺入0～1.5wt;的MnO2,研究了铬锰复合掺杂即MnO2掺入量对氧化铝陶瓷物相、显微结构、烧结性能、电阻率、介电常数和真空耐压性能的影响.结果表明,MnO2掺杂通过固溶进Al2O3晶格,促进了95;氧化铝陶瓷的烧结和晶粒生长,提高了显微结构的均匀性和致密性.随着MnO2掺入量的增加,材料的电阻率明显下降,介电常数略微减小.铬锰复合掺杂对氧化铝陶瓷真空耐压性能的影响与MnO2的掺入量密切相关.在掺0.5wt; Cr2O3的情况下,当MnO2掺入量为1～1.5wt;时,材料的闪络电压高于未掺杂MnO2的样品,掺1.5wt; MnO2样品的闪络电压最高,达54 kV/cm.     

Sm,C掺杂改性纳米TiO2及其可见光催化性能研究

通过溶胶-凝胶法制备了Sm、C分别单掺杂和共掺杂纳米TiO2光催化剂,采用XRD、FESEM、TEM、XPS、UV-Vis-DRS、PL、Nano-sizer纳米粒度分析仪等对样品进行表征,以光催化降解亚甲基蓝(MB)作为评价模型,研究了不同样品对MB的光催化降解效果.结果表明,Sm单掺杂抑制了TiO2从锐钛矿向金红石的相转变,抑制晶粒长大,C的单掺杂则促进了TiO2的相转变,Sm或(和)C的掺杂均能细化TiO2晶粒,拓展TiO2在可见光区的光谱响应范围,降低光生e-/h+对的复合几率.Sm、C的掺杂均能有效提高TiO2的光催化活性,且共掺杂时存在协同效应,当n(Sm)∶n(C)∶n(Ti)=0.01∶0.3∶1、热处理温度500 ℃时,Sm/C-TiO2样品在普通日光灯下催化降解MB的一级表观速率常数是相同条件下纯TiO2的4.3倍.     

SO4-和I-共掺杂的聚苯胺对电极在染料敏化太阳电池中的应用

采用循环伏安法(CV)在掺杂氟的二氧化锡(FTO)导电玻璃上, 成功聚合了SO₄^-和I^-共掺杂的聚苯胺(PANI)对电极. 利用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、傅里叶红外(FT-IR)吸收光谱、CV和电化学阻抗谱(EIS)等测试方法详细研究了I^-作为第二种掺杂离子及LiI掺杂浓度对所制备的PANI对电极的表面形貌, 结构和对I^-/氧化还原电对的催化活性的影响. SEM结果显示在聚合电解液中引入LiI改变了所制备的PANI对电极的形貌, 可提供更多的催化反应活性位点, 同时还改善了薄膜的孔隙性. 值得注意的是, 引入I^-共掺杂可在一定程度上使3I^-↔ +2e^-反应在相应的PANI电极上更容易进行. 在反应体系中 LiI浓度为0.02 mol·L^-1时得到的PANI对电极, 组装成电池时获得的电池效率最高可达6.52%, 相当于Pt对电极6.95%的93.8%, 比基于只掺杂 的PANI对电极的光电转换效率提高了16%, 说明 和I^-共掺杂的PANI对电极可以提高相应染料敏化太阳电池的光电转换性能, 有望在未来成为Pt对电极的替代材料.     

Zn空位对Al-P共掺杂ZnO电子结构影响的第一性原理计算

采用第一性原理平面波赝势法计算ZnO（Al,P）体系的晶格参数和电子结构,重点分析Zn空位对体系晶体结构、形成能、态密度的影响.计算结果表明：Al和P共掺杂过程中,Al_Zn-P_Zn有更低的形成能,能带分析呈现n型.并随着Zn空位浓度的增大使得掺杂后的晶胞体积减小,晶格常数c先增大后减小.存在Zn空位的掺杂体系形成能比Al_Zn-P_O掺杂体系低,体系较稳定.能带分析呈现p型趋势.Al和P以1∶2的比例掺杂时,体系的形成能降低,体系更稳定;同时,比较1个V_Zn和2个V_Zn的Al_Zn-P_Zn共掺杂体系的能带结构发现,随着Zn空位浓度增大,带隙增大,体系p型化特征增强.Al_Zn-2P_Zn共掺杂体系带隙减小为0.56 eV,更有利于提高其导电性质.然而出现2V_Zn后,带隙增大为0.73 eV,小于本征ZnO带隙,p型化程度更强烈;此外态密度分析表明2V_Zn的Al_Zn-2P_Zn共掺杂使得态密度更加分散,更多的电子穿过费米能级使得p型化更明显.因此,将Al/P按1∶2的比例共掺且Zn空位增至2个时,可以获得导电性能更好的p型ZnO.     

在FeNi-C-FeS-B体系内宝石级金刚石单晶的高温高压合成研究

本研究利用高温高压温度梯度法,在5.4 GPa、1550 K生长条件下,考察了FeNi-C体系中单掺FeS以及FeS-B共掺杂对单晶生长宝石级金刚石品质的影响.结果表明:在单掺FeS体系中,随着FeS的增加,晶体的质量以及透明度逐渐下降,(100)晶面存在的倒方形蚀坑面积逐渐增大,同时晶体的颜色也由黄色转变成灰黑色;在共掺杂体系中,当添加剂FeS含量一定时,随着协同添加剂B的增加,晶体品质呈现出先优化后劣化的变化趋势,晶面上蚀坑的分布逐渐由(100)晶面向(111)转移,晶体颜色也由灰黑色逐渐变浅到黄色、再到B单独发生作用时导致的蓝黑色.XRD光谱分析发现,在FeNi-C-FeS-B体系中出现了某种或者某些不明物质.