双阳离子咔唑衍生物与DNA相互作用的光谱研究

合成了一种新型的双阳离子咔唑衍生物3,6-双(1-羟乙基-4-烯基吡啶)咔唑碘盐(3,6-BHVC), 并对其进行了表征. 利用紫外-可见吸收光谱、圆二色谱、单光子和双光子荧光发射光谱探讨了该化合物与DNA的结合方式. 所有光谱测试结果表明, 该化合物在[磷酸根]/[染料]比值较低的条件下主要以插入方式与DNA结合, 在该比值较高的条件下主要以沟槽结合方式为主. 表明咔唑衍生物可以成为一种探索具有高结合能力双光子DNA探针的基本结构.     

Ti3+自掺杂的TiO2(A)/TiO2(R)/In2O3纳米异质结的制备与可见光催化性能

以TiCl_3和InCl_3为Ti源和In源,在不使用还原剂的条件下,首先通过液相沉淀反应制备前驱体沉淀,然后采用后续水热处理制备Ti~(3+)自掺杂的TiO_2(A)/TiO_2(R)/In_2O_3纳米异质结,考察了水热处理温度对材料结构和性能的影响。利用X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射光谱对样品进行表征。分别以罗丹明B和苯酚溶液为模拟废水评价了样品的可见光催化降解性能。结果表明,与纯的TiO_2、In2O_3以及Ti~(3+)自掺杂的TiO_2相比,Ti~(3+)自掺杂的TiO_2(A)/TiO_2(R)/In_2O_3纳米异质结在可见光区有明显的吸收,并具有良好的可见光催化降解性能,200℃下水热处理24h所得样品光催化降解罗丹明B的反应速率常数(0.0444min-1)分别是纯TiO_2和In_2O_3的17.76倍和8.71倍。瞬态光电流时间响应结果表明样品的光催化性能主要来源于TiO_2(A)/TiO_2(R)/In_2O_3纳米异质结导致的提高的光生电子和空穴分离效率。     

退火效应对MOCVD生长的ZnO薄膜的影响

我们利用MOCVD设备在α-Al2O3衬底上生长了c轴取向的ZnO薄膜,通过X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)对ZnO薄膜进行表征,研究了退火对ZnO薄膜光电特性影响.通过退火优化, ZnO薄膜的结晶性得到提高,晶粒尺寸变大,紫外光发射峰的强度相对变强.     

含ZnO样本集晶格匹配和热匹配的模式识别分析

利用动态聚类分析、最小生成树、主成分分析等模式识别方法,对含ZnO半导体材料的样本集中各样本之间在300 K时的晶格匹配与热匹配程度进行了分析。结果表明：在300 K时,三种Ⅲ-Ⅴ族氮化物AlN、GaN、InN与ZnO材料之间的晶格匹配和热匹配程度最好。由最小生成树以及主成分二维映射结果可知两类样本分区明显,分类效果良好,表明利用模式识别方法可对含ZnO样本集中各样本之间的晶格匹配和热匹配程度进行识别。     

苯热GaP纳米微晶介质中水氧对反应过程的影响

分别以磷和GaCl~3的乙醚溶液、GaCl~3的苯溶液为原料,用苯热合成法制备了GaP纳米微晶。初步探讨了反应过程中介质中的水和氧对生成物的影响,并利用化学键的解离能数据对生成物的稳定性进行了分析。结果表明：介质中的水和氧可以在很大程度上影响反应过程,甚至改变反应进行的方向。     

基于晶体学原理的高效光催化材料的设计与制备

光催化技术是一种将太阳能转换为化学能的新技术,基于该技术可利用半导体光催化材料实现光催化分解水制氢、二氧化碳还原制备有机物、降解有机污染物等,是解决未来能源和环境问题的潜在途径之一。然而,作为光催化技术的核心,光催化材料面临着光吸收范围窄、光生载流子分离效率低等问题,这些问题严重制约着光催化能量转化效率及其实际应用。针对制约光催化材料活性的关键科学问题,近年来本课题组从晶体学基本原理出发,基于半导体材料结构与性能的关系,通过对半导体材料的晶体结构、电子结构、微结构参数进行设计与调控,探索制备了一系列具有宽光谱响应范围、高载流子分离效率的新型高效光催化材料,为设计制备新型高效光催化材料提供了一些新的设计思路和材料制备方法。     

玻璃微珠/Ag/TiO2可见光催化剂的制备与表征

通过离子交换法将Ag纳米颗粒负载于玻璃微珠的表面及浅表层,并以钛酸四丁酯的乙醇溶液为前驱体,将TiO₂负载于包含银的玻璃微珠表面,制得一种玻璃微珠/Ag/TiO₂复合光催化剂。由于纳米银的表面等离子体吸收效应,该复合光催化剂具有一定的可见光响应特性。利用XRD、SEM对样品进行表征,可发现玻璃微珠表面形成一层均匀多孔的锐钛矿TiO₂,其粒径均在50 nm左右。由漫反射光谱可得出该催化剂具有较强的可见光吸收,并在降解甲基橙溶液的试验中表现出较好的可见光催化活性。     

TiO2光催化剂的形貌与晶面调控

二氧化钛（TiO₂）具有化学稳定性高、无毒、价格低廉、来源广泛及光电性能优异等优点,被广泛应用于太阳能电池和光催化等领域,尤其是在污染物的光催化降解方面,可很好地解决当前的环境污染问题。但一方面受带隙宽度限制,使其对太阳光的利用率不足5%,不能充分利用太阳光中的可见光;另一方面由于光生电子-空穴容易结合,催化效率低,从而使TiO₂的实际应用受到限制。因此必须采取合适的措施,一方面要增强TiO₂对可见光的吸收,提高对太阳光的利用率;另一方面要抑制光生电子-空穴的复合,提高光催化效率。目前越来越多的科学家通过控制TiO₂的形貌、晶型、特殊晶面暴露等手段来提高TiO₂光生电子-空穴的传输速率和光电转换效率。本文主要综述了近年来在TiO₂光催化剂的特殊形貌和特殊晶面暴露等方面的研究进展,对未来的研究和发展方向作了展望。     

磷化物半导体纳米材料的合成和表面性质

在低温（80～100℃）常压下用Na₃P分别和GaCl₃，InCl₃反应制备了GaP，InP纳米材料，对材料的物相结构和微观形貌进行了表征. 研究了GaP纳米晶体在氮气中的表面反应活性，该纳米晶体的重量在370～480℃之间会增加，可以认为氮气分子被吸附在了GaP纳米晶体的表面并发生了活化反应.     

非晶TiO2修饰CuBi2O4光阴极增强其光电化学产氢活性

光催化作为太阳能利用领域的研究热点引起了广泛的关注.其中,光电化学技术能够通过分解水提供清洁的氢能源,因此被认为是一种潜在的新能源制造方式.在光电化学分解水产氢的过程中,最重要的是高效光电极的制备.一系列n型半导体材料已被广泛地报道并用作光阳极,如BiVO4,ZnO,Fe2O3等.然而对于光阴极材料,其可选择性则较少.CuBi2O4是一种天然矿物,具有廉价易得以及化学性质稳定的特性,而且是一种p型半导体材料,因此能够用于制备光阴极;另外因为其强的可见光响应(1.70 eV),所以具有广泛的应用前景.目前对于CuBi2O4光阴极研究主要集中在合成和理论计算方面,而对于如何促进界面处的载流子分离研究较少.本文通过一种简单的电沉积方法成功制备出CuBi2O4光阴极,然后利用非晶TiO2和助催化剂Pt进行修饰后将其用于光电化学产氢.由于形成了CuBi2O4/TiO2 p-n结,因此其光阴极活性得到增强.新的Pt/TiO2/CuBi2O4光阴极在0.60 V偏压处的光电流为0.35 mA/cm2,其数值约为Pt/CuBi2O4光阴极的两倍.XRD结果表明,我们制备的CuBi2O4为纯相且结晶性较好,其表面修饰的TiO2为非晶相的.SEM结果表明,CuBi2O4电极层由100-150 nm的颗粒构成.紫外-可见吸收光谱表明,制备的CuBi2O4光电极拥有良好的可见光吸收性质,而且TiO2修饰未对CuBi2O4的光吸收产生明显的影响.XPS结果表明,修饰TiO2并未对CuBi2O4电极造成成分上的破坏.光电化学测试表明,修饰TiO2层厚度和结晶性会影响光电极的最终活性.修饰四层TiO2和退火200 oC的样品具有最好的活性.另外稳定性测试也表明,修饰非晶TiO2的CuBi2O4光阴极具有良好的稳定性.在IPCE测试中,Pt/TiO2/CuBi2O4光阴极在其光响应范围内均比Pt/CuBi2O4光阴极表现出更高的效率.阻抗结果测试中Pt/TiO2/CuBi2O4光阴极具有更小的阻抗,这表明其载流子传输更加高效.在Mott-Shetty测试中,Pt/TiO2/CuBi2O4和Pt/CuBi2O4光阴极都表现出p型半导体性质,但是Pt/TiO2/CuBi2O4具有更负的平带电位,这表明修饰的TiO2仍具有n型半导体材料的特性,并与p型的CuBi2O4形成p-n结,从而促进了载流子分离效率.