Au/TiN复合薄膜制备及其表面增强拉曼光谱研究

表面增强拉曼散射光谱(SERS)已用于环境监测、生物医药、食品卫生等领域,而高活性SERS基底是表面增强拉曼散射光谱技术应用的关键。TiN作为新型等离子材料具有较强的SERS性能,同时化学稳定性及生物相容性较好,但其SERS性能不如贵金属金强。该研究采用氨气还原氮化法和电化学沉积法,在TiN薄膜表面沉积贵金属Au纳米颗粒制备出Au/TiN复合薄膜。在Au/TiN复合薄膜中单质Au和TiN两种物相共存;随着电化学沉积时间延长,TiN薄膜表面单质金纳米颗粒数量逐渐增多,金纳米颗粒尺寸增大,颗粒间距减小。由于金与TiN两者的本征表面等离子共振耦合作用,Au/TiN复合薄膜的共振吸收峰发生了偏移。利用罗丹明6G为拉曼探针分子,对Au/TiN复合薄膜进行SERS性能分析,发现Au/TiN复合薄膜上的R6G探针分子的拉曼峰信号强度随沉积时间延长呈现先增大后减小的规律;当电化学沉积时间为5 min时,R6G拉曼信号峰较高,复合薄膜样品的SERS活性最大。将Au/TiN复合薄膜和Au薄膜分别浸泡在10-3,10-5,10-7,10-8及10-9 mol·L-1 R6G溶液5 min,进行检测限分析,发现Au/TiN复合薄膜检测极限达10-8 mol·L-1,增强因子达到8.82×105,与Au薄膜和TiN薄膜相比,Au/TiN复合薄膜上对R6G探针分子SERS活性最高。这得益于Au/TiN复合膜中表面等离子体产生的耦合效应,使得局域电磁场强度增强,从而引起R6G探针分子拉曼信号增强。通过2D-FDTD模拟电场分布发现Au/TiN,Au及TiN薄膜具有电场增强作用,其中Au/TiN复合薄膜的增强作用尤为显著,这也证实了氮化钛与金纳米颗粒之间存在耦合效应。另外发现TiN与Au之间可能存在电荷转移,促进了4-氨基苯硫酚氧化反应,进而证实了TiN与Au薄膜的协同作用。此外,Au/TiN复合薄膜均匀性较好,相对平均偏差仅为7.58%。由此可见,采用电化学沉积制备的Au/TiN复合薄膜具有作为SERS基底材料的应用潜力。     

还原氮化对V2O5薄膜SERS效应的影响

探讨还原氮化后对V2O5薄膜SERS效应的影响。以乙酰丙酮氧钒(C10H14O5V)为V源,采用非水解溶胶-凝胶法制备V2O5凝胶,通过氨气还原氮化V2O5薄膜。利用XRD、FE-SEM、UV-VIS-NIR、RAMAN测试薄膜结构、光学性能及SERS效应。结果表明,氮化后V以氮氧化合物的形式存在,随着氮化温度升高,氮元素逐步替代氧元素。随着氮化温度升高,薄膜上晶粒逐渐增大,成板条状,晶体粒径达25 nm。经600℃还原氮化得到的薄膜的紫外可见近红外区域的吸收率最高,且禁带宽度相对于未氮化时的V2O5薄膜较小。利用R6G作为探针分子研究了薄膜的SERS效应,结果表明氮化温度600℃时薄膜具有显著的拉曼增强效应,且高于未氮化时的V2O5薄膜的拉曼增强效果,在620 cm^-1处拉曼信号峰强度达485 cps.     

薄层剪切二元颗粒分离过程动力学特性分析

颗粒分离的物理机制目前没有统一解释.本文采用三维离散元模型,模拟了剪切槽内两种尺度的球形二元颗粒在高度方向上位置互相颠倒的现象.关注大颗粒跃升过程中的运动学和动力学行为特征,观测到大颗粒跃升过程分三个阶段:弛豫阶段、起跳阶段和平衡阶段.定量分析了摩擦系数对颗粒受力等具体影响.结果显示弛豫时间随着摩擦系数的增大而减少,颗粒最终的平衡高度随着摩擦系数的增大而增大.定义了浮升因子,发现浮升因子在大颗粒起跳点处陡降,形成大颗粒跃升的"窗口时间".揭示大颗粒的起跳是受力脉动高频特性和浮升因子陡降两个因素共同作用的结果,即颗粒的上升运动由受力和周围空间决定.     

紫外光LED固化面光源光学系统设计

为解决紫外光LED固化面光源光斑均匀性差及辐照强度低的问题,提出一种阵列式紫外光LED固化面光源光学系统的设计方法。基于几何光学及菲涅耳定律等相关理论,完成近朗伯光型LED透镜自由曲面轮廓线的推导,结合理论公式计算出透镜阵列排布时透镜之间的最佳间距。结果表明:透镜有效控制了光线的发散,提高了阵列面光源所产生光斑的辐照强度及照度均匀度,使阵列结构更加紧凑。当光源半值角分别为27.5°和15.5°时,照度均匀度分别为95.3%和98.6%,辐照强度分别是理想朗伯型光源阵列的2.5倍和6.4倍。进一步分析了工作距离和芯片形状及其尺寸对面光源光学系统的影响,并通过实验对模拟结果进行验证,为紫外发光二极管的应用及光学系统设计提供了一定的理论依据。     

实时直接分析-四极杆飞行时间质谱法快速鉴别油茶籽油真伪

建立了实时直接分析-四极杆飞行时间质谱(DART-QTOF-MS)技术结合化学计量学分析快速鉴别油茶籽油的方法。4种食用油(油茶籽油、菜籽油、花生油和大豆油)用甲醇-异丙醇(50∶50,含5 mmol/L乙酸铵)稀释后经实时直接分析离子源解吸电离,在正离子模式下以TOF MS和信息依赖采集模式获得质谱数据,对4种食用油的质谱图进行了初步鉴定,并采用化学计量学建立主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)模型,以实现数据可视化和油茶籽油的快速鉴别。结果表明,4种食用油的质谱图存在明显差异,主要为甘油三酯(TAG)氨加合离子［TAG+NH4］+(m/z 850~1 100)、甘油二酯(DAG)氨加合离子［DAG+NH4］+(m/z 600~700)和DART源内碎片离子,共检出20种甘油三酯和6种甘油二酯。进一步采用化学计量学对4种植物油指纹图谱进行分析,发现该方法可准确鉴别和预测油茶籽油、菜籽油、花生油和大豆油,具有前处理简单、分析速度快、操作方便和准确可靠等优点,可用于油茶籽油的鉴别研究。     

高中化学“乙醛性质”的项目式教学*——解酒药的研制

以“解酒药的研制”为项目主题,开展高中化学“乙醛性质”的教学。学生通过完成“药物研发分析”“探秘致命物质,寻找救治办法”“药物新构想”等3个项目任务,掌握了乙醛的性质及其应用,构建了有机物结构分析和性质预测的思维模型,学会了对陌生有机物的分析与研究。运用手持技术数字化实验测定溶液酸碱性确定反应机理,锻炼了科学探究、合作交流、思维表达的能力。与课外活动有效整合、实验室仪器与试剂的保障、资料查阅、外援专家指导等是顺利完成本项目教学的关键。     

纳米有机半导体光催化剂

近年来,有机半导体因其独特可调的化学结构及光电性质越来越多地被应用于高效可见光催化领域。但是,有机材料本身化学键弱、载流子迁移率低,导致其催化效率低、稳定性差。因此,将有机半导体进行纳米组装及其构建异质结构,得到零维、一维、二维或多元复合纳米有机光催化剂,成为近几年的研究热点。零维粒子尺寸小、比表面积大;一维结构长程有序排列、表面缺陷密度降低;二维结构在增大表面活性位点的同时能最大限度地缩短电荷在材料内部的迁移距离而表现出更高的光生电荷利用率;纳米复合结构的异质界面可以有效促进光生电子-空穴对的分离,因此在提高光催化活性及稳定性方面具有重要意义。同时,纳米有机光催化剂种类丰富,催化机理各不相同,因此被广泛应用于分解水或空气中污染物的光催化领域。本综述中归纳了各类纳米有机光催化剂的制备方法、结构特性以及光催化应用,同时对多种光催化机制进行了介绍,并对其应用前景进行了展望。     

生物催化产业化进展

生物催化吸引人的特征包括高效性、多样性、底物专一性、区域选择性、化学 选择性、对映选择性以及温和的反应条件．总结了一些化学公司当前在生物催化产 业化方面所取得的成就．预计在今后的十年间，将会有更多优于传统化学路线的生 物催化方法被广泛地应用于各种精细化学品的工业生产中.     

基于开缝基板的大功率LED散热性能研究

为了实现大功率多芯片LED的芯片直装散热(COH)封装的高效散热,提出了一种开缝基板的新型散热结构,并运用Icepak仿真软件模拟分析了在自然对流下不同缝间距对结温、热阻、流场分布和换热特性的影响。结果表明,开缝基板能有效改善流场分布,提高表面换热系数,增加散热性能。在传导和对流的双重作用下,存在最佳缝间距使结温和热阻最低,输入功率为1 W时,结温和热阻分别降低3.2K和1.01K/W。随芯片输入功率的增加,开缝基板的散热效果愈发明显。同时,开缝基板的提出也节省了器件封装成本。     

超高速多通道瞬态测试系统软硬件设计技术研究

介绍采样频率为2~10 MHz的64通道超高速同步瞬态测试系统的设计技术,主要包括超高速瞬态测试系统的两类硬件架构设计及其软件架构设计;详细讲述基于PXI Express总线传输和高速RAID阵列数据持续流盘存储与基于大容量板载数据缓存和总线下载传输的测试系统硬件架构,并应用生产者/消费者结构与有限状态机结合的软件架构进行高性能测试系统软件设计;针对数十GByte海量测试数据的存储、回调编程以及多通道波形显示等系统软件设计关键技术问题提出解决方案;基于上述技术方案,设计了256 MB/s流盘速度连续采集时间达5 min以上的同步流盘测试系统以及10 MHz/Ch持续时间6.4 s的64通道超高速瞬态测试,满足瞬态测试的各种应用。