金属-半导体异质结构纳米晶的可控制备和光谱调控

本文简要综述了金属-半导体异质结构纳米晶的设计、可控制备和物性研究的相关工作.设计了异相成核与生长、选择硫化和种子介导液相外延生长3种不同的方法并以此制备了多种金属-半导体异质结构纳米晶,对其中所涉及的反应机制进行了论述,并简要探讨了金属-半导体异质结构纳米晶的热稳定性、表面等离子共振活性、荧光特性以及异质界面的电荷转移和保持能力.     

硫属化合物半导体热电材料的电热输运协同调控

热电材料作为一种新型的清洁能源材料,能够直接实现热能和电能之间相互转换,有望为提高能源的利用率、缓解环境污染问题提供一种综合协调的选择,因此在能源危机越来越严重的21世纪,热电材料的研究引起了各国研究者的广泛兴趣。然而,电热输运的协同调制一直是一个历史性的难题。硫属化合物半导体作为最重要的一类热电材料,近年来其电热输运性质的协同调控受到了广泛的关注。本文综述了硫属化合物半导体热电材料在电热输运协同调控方面所取得的最新研究进展,分析了其电热输运协同调控及热电性能优化的内在物理机制,并展望这些新的调控策略在热电材料发展的应用前景。     

CexTi1-xO2复合氧化物表面结构和体相结构的演变

利用X射线衍射、N₂吸附等温线、X射线光电子能谱、X射线吸收谱、H₂-程序升温还原、甲基橙选择化学吸附和等电点测定等方法研究了共沉淀方法制备的一系列Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物的结构. 成功发展了甲基橙选择化学吸附和等电点方法研究Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物的最外层表面结构, 并定义了“等价CeO₂表面覆盖度”来描述Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物的最外层表面结构. Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物 (x ≥ 0.7)形成立方萤石相固溶体, Ce_0.3Ti_0.7O₂表现出纯的单斜相, 而其它复合氧化物表现出混合相. Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物最外层表面结构的演变行为不同于其体相结构.Ce_0.7Ti_0.3O₂立方萤石相固溶体最外层表面已经部分形成了单斜相Ce_0.3Ti_0.7O₂, 随Ce含量的降低, 单斜相Ce_0.3Ti_0.7O₂从最外层表面向体相生长. Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物立方萤石相固溶体和单斜相Ce_0.3Ti_0.7O₂分别在相对较低和较高的温度表现出好的还原性能. 上述结果提供了全面和深层次的Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物结构信息.     

量子态选择的分子离子解离动力学：阈值光电子-光离子符合成像技术的应用

阈值光电子一光离子符合速度成像技术通过对光电子和符合的光离子同时进行速度聚焦控制,大幅提高了电子和离子的收集效率和离子平动能分辨率,成为开展气相分子光电离和光电离．解离动力学研究的有效工具．利用该技术,我们精确地测量了分子的电离能、离子出现势等重要参数,并且开展了若干具有量子态或内能选择的离子解离动力学研究,描绘了相关势能面存在浅势阱等重要动力学特征,讨论了不同振动态和电子态的激发对解离机理和产物通道的重要影响．     

气体电极反应动力学的薄膜旋转圆盘电极方法研究

薄膜旋转圆盘电极方法是一种常用的评价气体物质在纳米电催化剂上的反应活性的方法,但是在数据分析过程中经常忽视了气体反应物在催化剂层中到活性位点的传质可能对估算的反应动力学参数的影响.本文以氧电极反应为例,使用薄膜旋转圆盘电极研究了不同担载量Pt/C电极的氧还原活性.实验结果表明,根据Koutecky-Levich方程求算相同电位下的"表观动力学电流密度"(对Pt活性面积归一化的mA/cm2Pt)或比质量电流(mA/μg Pt)随Pt担载量的减小而增大,说明在估算动力学电流时不能忽略O2在催化剂层中的扩散传质,而气体在催化剂层中的传质与催化剂层的结构、厚度、纳米催化剂的分散度等密切相关.建议在使用薄膜旋转圆盘电极方法来研究纳米催化剂气体电极反应活性时,首先系统考察担载量、分散度与催化剂层厚的影响,然后根据不同担载量催化剂归一化后的动力学电流密度(或比质量电流)-电势曲线是否重合来验证得到的是否是真实的动力学电流,从而得到更为准确的评价结果.     

Ga掺杂对ZnO纳米结构可见光发射的抑制效应

采用碳热还原反应和原位掺杂的方法制备了不同Ga掺杂浓度的ZnO纳米结构. X射线衍射 显示掺杂纳米结构中为单一的氧化锌纤锌矿结构. 扫描电子显微镜 观测发现随掺杂浓度的增大, 纳米结构的形貌逐渐从纳米六棱柱变为纳米锥.光致发光 和X射线光电子能谱 测量分别发现随着掺杂浓度升高, 纳米结构的可见发光强度和其中空位 氧峰相对强度逐渐减小直至消失, 两者存在很强的相关性. 上述结果为ZnO可见光发射的氧空位机理提供了新的实验证据. 对Ga掺杂抑制纳米结构中氧空位的原因进行了分析.     

氢化石墨烯作为不含金属的催化剂用于催化类Fenton反应

采用室温辐照还原与氢化的方法制备氢化石墨烯. 透射电子显微镜、元素分析、X射线光电子能谱和紫外可见光谱等测试证实了获得的产物为氢化石墨烯. 以该氢化石墨烯为不含金属的催化剂进行了类Fenton反应,发现其有高的催化活性,可以用于水中有机物的氧化降解.     

利用尿素热退火方法制备氮掺杂石墨

在尿素气氛中,通过热退火实验实现石墨烯的氮掺杂. 结合光电子能谱和拉曼光谱,确定了氮在石墨烯中的掺杂构型,并发现掺杂量可以通过退火温度和时间加以调控. 电性测量表明掺杂石墨烯的电导同氮掺杂量有很好的关联性.     

荧光标记的聚(N-异丙基丙烯酰胺)链在水溶液中的折叠动力学

使用1.54 μm的激光脉冲(脉宽约10 ns)诱导丹磺酰基标记的热敏性线性聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)发生线团到小球的转变．当聚合物链中NIPAM单体与丹磺酰基基团的摩尔比由110增至300时,共价键合到聚合物主链上的丹磺酰基发色团对PNIPAM相转变行为的影响会随之减小．PNIPAM链塌缩经历成核过程(伴随着初始珍珠的形成,快弛豫时间τ_fast=0.1 ms)和珍珠的增长粗化阶段(慢弛豫时间τ_slow=0.5 ms),这与之前使用水溶性的1-苯胺-8-萘磺酸铵盐作为荧光探针研究PNIPAM在水溶液中的折叠动力学得到的结果类似．τ_fast在很宽的分子量范围内都与分子量无关,而τ_slow则随链长增加而略有增大．     

双稳动力学系统中耦合效应对逻辑随机共振现象的增强作用

研究了电路耦合作用对逻辑随机共振现象以及逻辑门器件稳定性的影响．相对于单个的逻辑门电路,耦合的逻辑门器件可以在更宽的噪声范围内都保持逻辑运算的准确性,即耦合作用可以增强逻辑随机共振现象．此外,这种增强效应随着耦合体系尺度的增大而增大,但是当体系尺度达到一定程度时,这种增强作用达到一个稳定值．最后还考察了耦合强度的影响,发现随着耦合强度的增加,逻辑门器件可以保持逻辑运算准确性所对应的噪声区间非单调地改变,表现出一种共振的行为.