Ru掺杂对Fe催化剂上酚类化合物加氢脱氧影响的密度泛函理论研究北大核心CSCD

采用密度泛函理论(DFT)计算研究了苯酚、邻甲酚、愈创木酚在不同结构Ru-Fe(211)表面上吸附活化性能和加氢脱氧反应路径.结果表明,Ru掺杂能促进H2分子在Fe(211)表面上解离,提高加氢脱氧反应速率.酚类在1Ru_(ads)-Fe(211)表面上吸附比在1Ru_(sub)-Fe(211)表面上更稳定,苯酚和邻甲酚脱羟基步骤能垒分别降低0.13和0.28 eV,有利于生成芳烃.愈创木酚在1Ru_(sub)-Fe(211)表面上加氢脱氧优势路径是先脱甲氧基生成苯酚,苯酚再加氢脱氧生成产物苯(速控步骤能垒1.16 eV);而在1Ru_(ads)-Fe(211)表面上愈创木酚先脱羟基再脱甲基生成苯酚的路径更具有动力学优势(速控步骤能垒1.21 eV).计算结果表明Ru掺杂方式影响Fe催化剂对酚反应分子的吸附稳定性以及加氢脱氧反应路径和性能.与1Ru掺杂Fe(211)催化剂相比,增加Ru原子数形成4Ru_(ads)-Fe(211),能够进一步提高酚类反应物的吸附强度,但导致加氢脱氧反应能垒升高.因此,在Fe催化剂上以表面吸附的形式掺杂少量贵金属Ru更利于酚类加氢脱氧生成芳烃.     

咪唑四氟硼酸盐离子液体中磷钼酸掺杂聚吡咯薄膜修饰电极的制备及其电催化活性

以1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMIMBF4)离子液体作为介质,利用电化学方法在铂电极表面制备了磷钼酸掺杂聚吡咯薄膜;采用扫描电子显微镜观察了所制备的薄膜的形貌,利用热重分析评价了其热稳定性,利用循环伏安法测定了其电化学活性和对甲醇的电催化氧化活性.结果表明,与传统的硫酸溶液相比,以BMI-MBF4离子液体作为反应介质制备的修饰电极的表面形貌更均匀,电化学活性和对甲醇的电催化氧化活性更强.     

氟掺杂提高纳米二氧化钛光催化活性的研究进展

纳米二氧化钛(TiO2)具有光催化活性高、无毒、化学性质稳定、成本低等优点,是目前最具发展前景的光催化剂。但TiO2的宽禁带和低量子效率限制了它的实际应用。因此,对TiO2进行改性研究,实现TiO2的可见光响应和提高其量子效率成为研究的热点。氟掺杂不仅能够使TiO2具有可见光催化活性,而且可提高其紫外光催化活性。本文综述了氟掺杂TiO2的制备,氟掺杂提高TiO2光催化活性的机理、氟与其他元素共掺杂TiO2的研究进展。     

Tb3+掺杂锂铝硅酸盐玻璃的光致发光和辐照致发光

采用熔融-淬冷法制备了Tb3+掺杂锂铝硅酸盐闪烁玻璃,用紫外激发光谱、发射光谱及荧光寿命表征了光致发光性能,用X射线和阴极射线激发测试了辐射致发光性能。研究结果表明：低Tb3+掺杂浓度时,随着其浓度增大,Tb3+间的交叉弛豫增加导致了5D₃→7F_j跃迁的能量逐渐向5D₄→7F_j迁移转变,5D₃激发态的荧光寿命和发射强度均明显下降,5D₄-7F_j发射强度逐渐增大。较高Tb3+浓度时,其浓度继续增加会提升非辐射比例,是荧光寿命降低和荧光猝灭的最主要原因。比较光致发光和辐照致发光性能,发现随着激发源的能量上升,会增加激发态5D₃能级向5D₄能级的能量转移,同时,由于玻璃的密度低会导致辐照致发光效率随激发源的能量上升而下降。     

V掺杂二维MoS_2体系气体吸附性能的第一性原理研究

以芥子气和沙林为代表的毒剂具有毒性强、扩散快的特点,是一类杀伤力强、难以防护的化学战剂,对其快速高效检测是一项具有挑战性的课题.本文基于第一性原理计算方法研究了V掺杂对二维MoS_2气敏性能影响的机理,发现V原子向二维MoS_2的掺杂过程为自发的放热反应, V原子可以稳定掺杂于二维MoS_2超胞结构中的S空位上.掺杂进入二维MoS_2体系的V原子作为施主中心向周围Mo原子给出电子,从而提高了材料的导电能力.吸附能、吸附距离和吸附过程中的电子转移计算结果表明V的掺杂提高了二维MoS_2对气体分子的吸附能力,增强了吸附质分子与基底表面的电子相互作用,从而提高了二维MoS_2的气敏性能.     

Er3+掺杂对ZnO/GaN发光二极管电致发光性能的调控

采用水热法制备了Er~(3+)掺杂的ZnO纳米棒阵列,通过场发射扫描电镜、X单晶衍射谱仪、透射电镜、微区显微光谱仪等对其形貌结构和发光性能进行了表征。结果表明,掺杂前后ZnO纳米棒的形貌及晶型结构未发生改变,Er~(3+)被均匀地掺杂至ZnO纳米棒中,并未发现形成Er_2O_3;掺杂Er~(3+)后样品的光致发光光谱显示400 nm左右蓝光部分占比先提高后减少,其可见光占比减少归因于Er~(3+)填补了一部分锌空位缺陷,同时抑制了一部分氧空位缺陷。结合荧光寿命光谱分析也可发现其辐射发光部分寿命延长,表明荧光辐射效率提高。最终选取掺杂浓度为30%的单根ZnO纳米棒制备ZnO/GaN异质结发光二极管,与未掺杂Er~(3+)的样品相比,其电致发光强度提高了5倍。本研究可为ZnO基电致发光器件的性能改善提供一种简便可行的方法。     

微量Co3+掺杂对GdBCO薄膜结构及超导性能的影响

采用自主研发的无氟高分子辅助金属有机物沉积(FF-PAMOD)法在LaAlO_3单晶基底上制备微量Co~(3+)掺杂的GdBCO薄膜,研究不同掺杂量对薄膜结构和超导性能的影响。结果表明,掺杂量x为0.001的薄膜(GdBa_2Cu_(3-x)Co_xO_(7-z))具有更好的c轴织构和更加平整致密的表面微结构,以及在77 K自场具有最高的临界电流密度(J_c)。此外,与纯样相比,该掺杂样品(x=0.001)在磁场下显示出更高的J_c(77 K, 30 K),这可能是Co~(3+)掺杂对薄膜外延生长的促进和掺杂引入的钉扎中心共同作用的结果。     

新型非贵金属碳材料的开发及其氧还原性能研究

高效碳基非贵金属氧还原催化剂的开发是燃料电池突破高成本壁垒,实现商业化应用的关键。本文以金属有机框架为前驱体,采用简易的硫化-烧结处理工艺设计获得了一种新型钴/氮掺杂的多孔碳材料。通过对制备工艺进行优化,提高了材料的氧还原催化活性,分析获得了材料的微观结构与氧还原性能之间的相互影响规律,为非贵金属催化剂的开发提供了参考依据。实验结果表明:前躯体包含Zn时,经过900℃高温热解,衍生的催化剂展示了与商用铂碳催化剂媲美的氧还原反应活性、优异的稳定性和良好的抗甲醇能力,其起始电位为1.009 V,半波电位为0.864V,极限电流密度为5.310 mA.cm^-2。