全金属负离子团簇Ga42-、 In42-芳香性的磁特征与多重芳香性

运用密度泛函理论的两种方法(B3LYP、B3PW91)与二级微扰方法(MP2),对二价负离子全金属团簇Ga42-、In42-的稳定结构、振动频率与电子总能量作了计算.在此基础上,运用B3LYP与HF两种方法,着重对最稳定的正方形结构的Ga42-、In42-团簇的两种磁性质:各向异性磁化率与核独立化学位移进行了研究.计算结果表明,正方形结构Ga42-、In42-团簇具有很强的芳香性.接着对它们进行细致的分子轨道结构分析,揭示了正方形结构Ga42-、In42-团簇具有多重芳香性,一个非局域π分子轨道与两个非局域σ分子轨道对此两种金属团簇的芳香性都起了重要作用.     

溴氯甲烷分子最高占有轨道的电子动量谱学研究

本文首次报道了溴氯甲烷(CH2BrCl)分子在电子入射能为1200 eV 束缚能时价壳层的电离能谱和最高占有轨道的电子动量分布.实验结果与Hartree-Fock(HF)方法和密度泛函理论(DFT)计算进行了比较,表明大基组的密度泛函理论与实验符合较好.     

Z型复合催化剂g-C3N4/Vo-ZnO光催化活性的研究

随着科学技术的不断进步和经济的快速发展,人类对自然资源的需求量越来越大,在开发利用自然资源的同时,大量的有机污染物也随之进入自然环境.这些物质不仅污染环境、破坏生态,更对人类的生活和健康带来了巨大的威胁.研究证实,半导体光催化剂在光照条件下可以破坏有机污染物的分子结构,最终将其氧化降解成CO2、H2O或其它不会对环境产生二次污染的小分子,从而净化水质.近年来,有关光催化降解有机污染物的报道日益增多. ZnO作为一种广泛研究的光催化降解材料,因其无毒、低成本和高效等特点而具有一定的应用前景.但是ZnO较大的禁带宽度(3.24 eV)导致其只能吸收紫外光部分,而对可见光的吸收效率很小,极大地制约了其实际应用.除此之外, ZnO受光激发产生的电子-空穴分离效率较低、光催化过程中的光腐蚀严重也是制约其实际应用的重要因素.为了提高ZnO的光催化活性和稳定性,本文合成了用g-C3N4修饰的氧空位型ZnO(g-C3N4/Vo-ZnO)复合催化剂,在有效调控ZnO半导体能带结构的同时,通过负载一定量的g-C3N4以降低光生电子-空穴对的复合速率和反应过程中ZnO的光腐蚀,增强催化剂的光催化活性和稳定性.本文首先合成前驱体Zn(OH)F,然后焙烧三聚氰胺和Zn(OH)F的混合物得到g-C3N4/Vo-ZnO复合催化剂,并采用电子顺磁共振波谱(EPR)、紫外-可见光谱(UV-vis)、高分辨透射电镜(HRTEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等表征了它们的结构及其性质. EPR结果表明,ZnO焙烧后具有一定浓度的氧空位,导致其禁带宽度由3.24 eV降至3.09 eV,因而提高了ZnO对可见光的吸收效率. UV-vis结果显示, Vo-ZnO复合g-C3N4后对可见光的吸收显著增强. HRTEM和FT-IR结果均表明, g-C3N4纳米片和Vo-ZnO颗粒之间通过共价键形成了强耦合,这对g-C3N4/Vo-ZnO复合催化剂中光生载流子的传送和光生电子-空穴对的有效分离起到重要作用.可见光催化降解甲基橙(MO)和腐殖酸(HA)的实验进一步证明, g-C3N4/Vo-ZnO复合材料具有较好的光催化活性,优于单一的g-C3N4或Vo-ZnO材料.同时还发现, g-C3N4的负载量对光催化活性有显著影响,当氮化碳的负载量为1 wt%时,所制材料具有最高的光催化活性：可见光照射60 min后,MO降解率可达到93%, HA降解率为80%.复合材料光催化活性的增强一方面是因为氧空位的形成减小了ZnO的禁带宽度,使得ZnO对可见光的吸收能力大大增强;另一方面, g-C3N4和Vo-ZnO的能带符合了Z型催化机理所需的有效能带匹配,使得光生电子-空穴对得到了有效的分离,从而提高了光催化活性.降解MO的循环实验表明, g-C3N4/Vo-ZnO催化剂具有很好的稳定性且不容易发生光腐蚀.与此同时,我们对比了用不同方法制备的g-C3N4/ZnO材料的催化性能.结果显示,本文制备的g-C3N4/Vo-ZnO复合材料具有更好的降解效率.总体而言,对于降解有机污染物, g-C3N4/Vo-ZnO可能是一个更为有效可行的催化体系.此外,本文也为设计与制备其他新型光催化剂提供了一条新的思路.     

还原氧化石墨烯修饰Bi2WO6提高其在可见光下的光催化性能

通过两步水热法合成了一种新型的还原氧化石墨烯(RGO)修饰的Bi₂WO₆(Bi₂WO₆-RGO), 结果表明其在可见光下的光催化性能得到了显著的提高. 研究了RGO在Bi₂WO₆-RGO中的含量对其光催化性能的影响, 从而确定出RGO相对于Bi₂WO₆的最佳掺杂质量比值为1%. 通过扫描电镜(SEM)研究发现, RGO并没有改变Bi₂WO₆光催化剂的结构和形貌. Bi₂WO₆-RGO在可见光下的光催化性能得以提高可以归功于RGO. 其可能的机理是石墨烯的存在有利于光生载流子(激子)的分离, 从而导致产生更多的O₂^·-用于有机染料污染物(如罗丹明B (RhB))的降解. RhB分子在石墨烯上的有效吸附可能也是导致Bi₂WO₆-RGO光催化性能提高的另一原因.     

13CH4分子v3振动带空气和氮气加宽系数温度依赖性研究

采用中红外波段连续可调谐二极管激光器和自行研制的低温吸收池, 测量了温度为296 K, 252 K, 213 K, 173 K时, 3.38 μm附近¹³CH₄分子的四条跃迁谱线的氮气和空气加宽光谱; 首次通过实验获得空气和氮气对¹³CH₄分子的碰撞加宽系数, 以及谱线加宽系数的温度依赖系数. 实验过程中, 利用Voigt线型对所测量的光谱进行拟合. 实验结果表明, 氮气和空气对¹³CH₄分子的碰撞诱导加宽系数随温度的降低而增大; 相同温度下, 氮气对¹³CH₄分子的碰撞加宽系数普遍大于空气加宽系数. 实验数据为地球和外星体大气遥感探测提供了依据.     

量子密码实验新进展--13km自由空间纠缠光子分发:朝向基于人造卫星的全球化量子通信

实验实现了纠缠光子对通过地面大气13km的自由空间分发.实验表明,纠缠光子在通过超过大气层等效厚度的距离之后,纠缠特性依然能够很好保持.文章作者观测了类空间隔Bell-CHSH不等式的破坏,其S值达到2.45±0.09.在这个基础上,我们利用分发的纠缠光子对演示了BB84-Ekert91量子密码协议.这个实验第一次验证了用纠缠光子对进行地面和卫星量子通信的可行性,为未来的基于人造卫星全球化量子通信打下坚实的基础.文章将首先回顾量子密码实验方面的最新进展,然后再详细介绍作者的实验.     

SrO/Si(100)表面去氧过程的研究

借助高温扫描隧道显微镜和光电子能谱技术,深入研究了SrO/Si(100)表面向Sr/Si(100)再构表面的动态转化过程.Sr/Si(100)再构表面在硅基氧化物外延生长中起重要作用.在该动态转化过程中,样品在500 ℃的退火温度下,表面出现SrO晶化的现象;在550—590 ℃的退火温度下,SrO/Si(100)开始向Sr/Si(100)转化,界面和表面上的氧以气态的SiO溢出,使得表面出现大量凹槽状缺陷.并且在此动态转化过程中表面的电子态表现出金属特性,这是由于表层硅原子发生断键重排,从而在表面出现悬 关键词： SrO/Si表面 Sr/Si表面 扫描隧道显微镜 去氧过程     

V替代Mn对La_(0.45)Ca_(0.55)MnO_3电荷有序相及自旋玻璃态的影响

用固相反应法制备了La0.45Ca0.55Mn1-xVxO3(x=0.00,0.10)多晶样品.通过X射线衍射谱、质量磁化强度-温度曲线、电子自旋共振谱,研究了V5+替代Mn3+/Mn4+对La0.45Ca0.55MnO3电荷有序相和自旋玻璃态的影响.实验结果表明,当x=0.10时,不仅母体的电荷有序相基本破坏,而且母体在40K左右出现的自旋玻璃态也被融化.电荷有序相被破坏的主要原因是用V5+替代Mn3+/Mn4+后,增加了Mn3+与Mn4+的比例,使铁磁双交换作用优于反铁磁超交换作用;自旋玻璃态的融化是由于V替代Mn后破坏了反铁磁背景下有少量铁磁成分的自旋玻璃态的形成条件.     

The laser-induced fluorescence spectrum of CoS between 15 200 and 19 000 cm-1

测量了在15200～19000 cm^-1的超声射流冷却的CoS自由基的激光诱导荧光激发谱. 观测到[15.58]⁴Δ_7/2～X⁴Δ_7/2, [16.02]⁴Δ_7/2～X⁴Δ_7/2, [16.50]⁴Δ_7/2～X⁴Δ_7/2, [17.80]⁴П_5/2～X⁴Δ_7/2和[18.00]⁴Δ_7/2～X⁴Δ_7/2五个电子跃迁序列. 此外,还测量到了大多数观察的振动带的寿命. 并讨论了这些新的电子态的电子构型.     

纳米结构锌及锌氧化物薄膜对甲基橙的降解作用研

采用磁控溅射方法制备了纳米金属锌薄膜,结合后续的空气退火处理制备了纳米锌氧化物薄膜. 金属锌薄膜对甲基橙的还原降解以及锌氧化物薄膜对甲基橙的光催化降解过程都可以用一级反应动力学方程来描述. 甲基橙溶液在金属锌膜的还原降解下具有最快的褪色速率,但矿化不完全：在紫外光波段出现的额外吸收峰表明生成了芳香族中间产物. 完全氧化的氧化锌薄膜对甲基橙的光催化降解速率仅为金属锌膜还原降解速率的1/4左右,没有出现芳香族中间产物. 另外实验发现部分氧化的锌氧化物薄膜对甲基橙的光催化降解速率明显高于完全氧化的氧化锌薄膜,光催化活性的提高可能由于部分氧化薄膜中同时存在的金属锌及氧化锌相之间的协同效应.