通过表面钨掺杂大幅提升钯纳米立方体的燃料电池催化性能（英文）

发展兼具高活性和高稳定性的规整非铂电化学催化剂无论对于燃料电池的推广应用还是基础研究都具有重要意义.我们将钯纳米立方体(Pd nanocubes)作为晶种,使用表面掺杂的手段制备了一种表面结构规整的钨掺杂钯纳米立方体(W-doped Pd nanocubes).通过改变合成过程中所加入羰基钨前驱体的量以调控表面钨的原子比例,继而获得了钨原子比例分别为0%,0.8%,1.2%,1.5%的纳米立方体.所制W-doped Pd nanocubes/C催化剂在碱性条件下的氧还原反应中表现出优异性能,其中1.2%W-doped Pd nanocubes/C催化剂性能最佳,在0.9 VRHE时比活性达1.18 mA cm~(-2),质量活性达0.25 A mg~(-1)Pd,分别是商业Pt/C催化剂的4.7倍和2.5倍.研究表明,随着钨的掺杂量从0%增至1.5%,钨掺杂钯纳米立方体的d带中心从-2.49 eV逐渐降至-3.08 eV.同时,光电子能谱结果表明,随着钨掺杂量的增加,钯的3d峰位向低能逐渐偏移,说明了钨掺杂导致了电荷由钨转向钯.而d带中心的下移能够将更多的反键态拉下费米能级,继而导致反应中间体的吸附减弱.因此,由钨到钯的电荷转移导致的d带中心的下移,继而引起的反应中间体对催化剂的吸附作用变弱是氧还原催化活性增强的原因.而过高的W掺杂(1.5%)导致活性的降低也可以用Sabatier规则解释.在循环测试10000圈之后,1.2%W-doped Pd nanocubes/C催化剂的质量活性仅仅减少了14.8%,而商业Pt/C催化剂减少了40%,可见其具有极佳的稳定性.而且循环测试之后的透射电镜表征显示,相比于团聚严重的商业Pt/C催化剂,1.2%W-doped Pd nanocubes/C催化剂仍然分散良好,其形貌也几乎没有发生变化.此外,该催化剂对乙醇氧化反应也表现出优异的性能.在1.0 mol L~(-1)氢氧化钾和1.0 mol L~(-1)乙醇混合溶液中,测试峰电流达6.6 A mg~(-1)Pd,是Pd nanocubes/C催化剂的2.2倍,商业Pd/C催化剂的5.1倍.这同样得益于适量钨掺杂所导致的催化剂d带中心—下移引起的含碳中间体吸附的削弱.经过1000 s的稳定性测试,1.2%W-doped Pd nanocubes/C同样表现出高于商业Pd/C催化剂的稳定性.优异的氧还原和乙醇氧化性能表明所制1.2%W-doped Pd nanocubes/C是一种极具潜力的双功能燃料电池催化剂.     

超强自由电子激光器

德国汉堡ＤＥＳＹ (ＤｅｕｔｓｃｈｅｓＥｌｅｋｔｒｏｎｅｎ -Ｓｙｃｈｒｏ ｔｒｏｎ)研究中心的科学家们获得了一种比任何其他激光都要强得多的紫外激光 .该结果证实了“自由电子激光可以将光放大数千万倍”的预言 .由于这种紫外光所具有的特殊性质 ,它是目前一种最强大的研究工具 ,这也意味着朝超强Ｘ射线激光迈出了重要的一步 .超强Ｘ射线激光在物理、化学、生物和医学中都有着广泛的应用前景 ,这对于材料微区结构、微区化学组分与微区物性间的关系的研究 ,也是一大福音 .传统的激光是由电子在原子或分子中确定的能级间跃迁产生光发射实…     

低温燃烧法制备纳米Ce1-xNdxO2-x/2(0≤x≤0.6) 粉体的研究

采用低温燃烧合成工艺，在甘氨酸-硝酸盐体系下制备出纳米Ce1-xNdxO2-x/2(0≤x≤0．6)系列粉体(NDC)。X射线衍射(XRD)结果表明。Nd^3 取代Ce^4 进入晶格内部，形成具有单相立方萤石型结构的固溶体，其晶格常数随Nd^3 掺杂浓度的增大而线性增加，晶粒尺寸在17～28nm之间。透射电镜(TEM)结果表明，粉体尺寸在30-40nm之间，具有较高的烧结活性。拉曼光谱(Rman spectrum)表明％宽化峰与掺杂后固溶体中产生的氧空位有关。     

二十面体团簇的遗传:一个与快凝Cu56Zr44合金玻璃形成能力有关的动力学参数

采用分子动力学方法模拟研究了液态Cu₅₆Zr₄₄合金在不同冷速γ与压力P下的快速凝固过程, 并通过基于Honeycutt-Andersen键型指数的扩展团簇类型指数法对其微结构演变特性进行了分析. 结果表明: 快凝玻璃合金的局域原子组态主要是(12 12/1551)规则二十面体、以及 (12 8/1551 2/1541 2/1431)与(12 2/1441 8/1551 2/1661) 缺陷二十面体. 通过原子轨迹的逆向跟踪分析发现: 从过冷液体中遗传下来的二十面体对快凝合金的玻璃形成能力(GFA)具有重要影响, 不仅其可遗传分数F_i =N_{300 K←Tg}ⁱ/N_Tg 与GFA密切相关, 而且其遗传起始温度(T_onset)与合金约化玻璃转变温度T_rg = T_g/T_m也存在很好的对应关系.     

通过诱导局域电场和电子局域化协同碱性析氢（英文）

碱性析氢反应(HER)可将间歇性可再生能源转化为可存储的清洁能源,因而备受关注.然而,水解离速度缓慢以及H中间体(*H)吸附和解吸困难限制了碱性HER的进一步发展.目前,针对碱性电解水解离缓慢问题,通常采用调整电催化剂结构降低水分解热动力学能垒,以及改变三相界面微环境加速中间产物的扩散等方法来促进水分解进行.此外,可以通过调控活性位点电子结构来优化*H的吸脱附.但是采用单一的策略很难同时促进H₂O的解离和*H的吸脱附,难以获得令人满意的碱性HER性能.因此,探索一种能同时促进H₂O的解离和*H的吸脱附协同策略对提升碱性HER的性能至关重要.本文提出了一种协同策略,通过构建高曲率二硫化钴纳米针(CoS₂ NNs)和原子级铜(Cu)的掺杂分别实现诱导纳米尺度的局域电场和原子尺度的电子局域化,从而促进碱性HER的H₂O解离和*H吸脱附.首先,采用有限元法模拟和密度泛函理论计算,从理论上分别证实了纳米尺度局域电场可以加速H₂O解离以及原子尺度电子局域化可以促进*H吸附.受理论计算结果启...     

新型萘四甲酸酯的合成及其光谱性质与液晶行为

以四辛基溴化铵为相转移催化剂,以1,4,5,8-萘四甲酸为原料,分别与溴代丁烷和溴代辛烷反应制备了1,4,5,8-萘四甲酸丁酯和1,4,5,8-萘四甲酸辛酯.采用紫外可见光谱和荧光光谱等测试技术研究了2种化合物的光谱性质.结果表明,2种化合物在溶液中有可能形成激基缔合物,采用DSC和偏光显微镜测试技术研究了其热行为和液晶性质.结果发现,2种化合物均表现出热致液晶性.     

固相反应法制备NaInO_2纳米颗粒及其光催化性能研究

以Na2CO3和In2O3为原料,采用固相反应法制备出纯相NaInO2纳米颗粒。通过X射线衍射图谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(DRS)等手段对样品进行表征。研究n(Na2CO3)/n(In2O3)比和焙烧温度对产物结构和形貌的影响,并以甲醛溶液为目标降解物,考察NaInO2纳米颗粒的光催化性能。结果表明,在n(Na2CO3)/n(In2O3)=2∶1,750℃焙烧2 h条件下获得纯相菱方相的长方体形NaInO2纳米颗粒,晶粒尺寸为33.6nm。经可见光照射6 h后,NaInO2纳米颗粒对甲醛的降解率可达48%。     

CaB6电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理的分子动力学方法系统地计算了温度为300K时CaB6基态的电子结构、态密度和光学性质.能带结构分析表明CaB6属于一种直接带隙半导体;其导带主要由Ca的3d态电子构成,价带主要由B的2p态电子构成,静态介电常数ε1(0)=7.8,折射率n(0)=2.8,吸收系数最大峰值为4.37×105...     

LiBH4-X（X=O,F和Cl）体系解氢性能的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一原理方法,计算了LiBH4-X(X=O,F和Cl)体系的晶体与电子结构及解氢性能.生成热和H原子解离能的计算结果表明:O原子掺杂优先占据LiBH4间隙位,F置换氢原子位,而Cl则取代BH4单元;O,F和Cl掺杂的LiBH4体系结构稳定性发生变化,其中O提高体系解氢效果明显,而F和Cl掺杂受H原子区域环境的影响.态密度、Mulliken电子占据数和电子密度的分析结果表明:B—H之间较强的共价键是LiBH4结构稳定、解氢困难的电子结构根源,O,F和Cl对LiBH4解氢能力影响主要是掺杂改变了H的s态与B的sp态的杂化特性、以及BH4单元与Li的成键作用.     

碳纳米管场发射特性的研究

自1995年首次报道碳纳米管电子场发射实验研究以来,碳纳米管被认为是最具应用潜力的电子场发射极,特别是近几年碳纳米管合成技术的发展更促进了碳纳米管作为场发射电子源的研究。本论文对碳纳米管作为场发射电子源的研究进行了系统的总结,简洁地介绍了碳纳米管电子场发射研究的方法、理论、主要发现及意义。