自掺杂SnO2微球的水热合成及其可见光催化性能

本研究采用水热法,以柠檬酸为螯合剂,通过控制n(Sn⁴⁺)/n(Sn²⁺)的数值,合成了由具有丰富氧空位的SnO₂纳米晶体组装成的微球。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)及UV-Vis漫反射光谱对SnO₂纳米微球进行表征分析,结果表明:在酸性水热条件和柠檬酸的螯合作用下,二氧化锡纳米晶体聚集形成微球;在Sn⁴⁺/Sn²⁺摩尔比例为3:7时,其微球尺寸最小,整体分散性较好;同时适量二价锡离子的掺杂使得该样品氧空位浓度达到最佳,氧空位的存在将使得样品光吸收范围拓展至可见光,因而该样品显示出较强的可见光催化效率,在8 min内完全降解甲基橙。     

Al2O3忆阻器中氧空位对阻值转换性能的影响研究

忆阻器能够在外加电压下实现高阻态与低阻态的转换,在存储器件及仿神经网络计算等方面有着重要的应用。本文通过在Si衬底上制备得到Pt-Al2O3-Pt的金属-绝缘层-金属结构的忆阻器器件,研究了氧空位对阻值转换性能的影响。利用原子层沉积技术工艺控制生长不同氧空位浓度的Al2O3薄膜,测量并比较其Ⅰ—Ⅴ循环曲线,发现仅有在氧空位浓度较高情况下忆阻器才能够实现在高阻态和低阻态之间的转换。本文实验结果表明氧空位对于实现阻值转换性能有着重要的影响,对生长制备忆阻器器件有着重要意义。     

射频等离子制备石墨烯负载Co3O4催化剂及其析氧性能研究

氢能的引入能有效提升配电网的供电可靠性,而电解水制氢是实现低碳转型的关键技术,开发高效的电解水催化剂势在必行。过渡金属氧化物储量大、催化活性高,是具有广阔应用前景的析氧反应催化剂。本文通过射频等离子体处理制备石墨烯上负载Co₃O₄析氧催化剂,XRD、Raman和XPS测试结果显示,二维结构石墨烯的引入加速表面电子迁移,增大了反应面积。等离子体处理促进了纳米粒子在石墨烯上的负载,利用等离子体刻蚀作用在催化剂表面制造出大量碳结构缺陷和氧空位结构,改善了活性位点分布,有效调控Co₃O₄电子结构,提高析氧催化活性。电化学测试表明,本文中合成的Co₃O₄@rGO在电流密度为50 mA·cm^-2时的过电位为410 mV,动力学反应速率较快,表现出优于商业IrO₂的析氧催化活性。     

多层结构的阴极修饰层对有机电致发光器件的性能改善

为提高有机电致发光器件（OLEDs）的阴极电子注入效率，我们设计了新型的阴极杂化修饰层，其结构为Bphen∶LiF/Al/MoO₃，将其应用到器件ITO/NPB/Alq₃/Al中，参考器件的电子注入层选用传统材料LiF。实验研究表明，与传统的阴极修饰层LiF相比，基于这种杂化结构的阴极修饰层非常有效。测试了器件的电致发光光谱（EL谱），其峰值位于534 nm，发光来自于Alq₃，实验中我们可以观察到明亮的绿色发光。将其与传统参考器件的EL谱进行对比，在电流密度40 mA·cm-2下，两个器件的电致发光光谱是一致的。在0～100 mA·cm-2范围内，对器件的EL谱进行了测试。实验结果表明，随着电流密度的增加，器件的发光增强，但是EL谱的形状和谱峰的位置是固定不变的。与参考器件对比，基于杂化修饰层的器件的发光性能更好。研究表明，杂化修饰层的最佳参数为Bphen∶LiF(5 nm; 6%)/Al(1 nm)/MoO₃(5 nm)，在测试范围内，器件的最大电流效率和最大功率效率分别为4.28 cd·A-1和2.19 lm·W-1，相比参考器件提高了25.5%和23.7%。器件的电流密度-电压特性曲线表明阴极杂化修饰层可以增强电子的注入，使器件中的载流子更加平衡，从而提高了器件的发光性能。从两个角度对器件效率的增强进行了理论方面的论证。一方面利用阴极杂化修饰层的作用机制来解释。在HML中，LiF能填充Bphen的电子陷阱，增强电流的注入，同时HML也能限制空穴的传输，减小空穴电流。另一方面从电荷平衡因子的角度，HML增强了电子的注入，使得器件的电荷平衡因子增大，空穴和电子的平衡性更好。实验研究表明，阴极杂化修饰层很好地增强了器件的效率。     

预热处理对褐煤热解过程氧元素迁移的影响

以中国呼伦贝尔褐煤为原料，基于工业分析、元素分析、傅里叶变换红外光谱、气相色谱-质谱联用分析，考察140-230℃预热处理对褐煤650℃等温热解氧迁移的影响。结果表明，与未经预热处理的干煤热解相比，褐煤经200℃预热处理后热解，迁移至热解水和半焦中的氧分别下降7.55%和1.43%，迁移至焦油和气体中的氧分别增加6.66%和1.61%，焦油中酚类氧增加一倍。褐煤预热过程中氢键的减少与热解焦油中正己烷可溶物所含酚类化合物的增加，经原位红外漫反射光谱分析，发现源自OH…π、OH…N和羟基自缔合氢键在预热过程中断裂形成自由OH·，导致酚类化合物中苯酚和甲酚含量增加。     

南海IODP 349航次U1434站位海相红层成因——来自漫反射光谱与X荧光光谱的制约

提出IODP349航次首次在南海发现的大洋红层，与ODP124 航次苏禄海、苏拉威西海大洋红层以及三水盆地陆相红层相似，都具有直接覆盖于大规模岩浆岩之上的特征，对于揭示红层与岩浆热事件的关系具有重要意义。自上而下采集U1434站位灰绿色-红棕色海相沉积序列进行测试分析，并设计实验模拟沉积-成岩过程中氧逸度和地热温度对红层色素形成的控制作用，通过红色与非红色沉积、实测与实验样品的对比分析，探讨红层成因机制及其地质意义。采用漫反射光谱、荧光光谱分析以及二价铁滴定测试，量化分析了海相沉积与实验样品的颜色红度值、针铁矿、赤铁矿与不同价位铁元素的含量，得到以下新认识：U1434站位红色-非红色海相沉积均形成于较高的氧逸度条件，水体氧化还原环境的差异并不是控制红色与非红色沉积的主要因素；U1434站位大洋红层直接覆盖大洋玄武岩，起源于沉积-成岩阶段的高地温作用；陆相红层和白垩纪海相红层均分布于相应时期的构造-岩浆活动带，暗示了红层对地质热事件具有重要的指示意义。     

液体阴极辉光放电原子发射光谱法测定盐矿中的K、Ca、Na、Mg

以铂针尖为阳极,毛细管顶端溢出的液体为阴极,建立了一种新型的液体阴极辉光放电原子发射光谱(LCGD-AES)分析检测系统。利用该系统同时测定了格尔木化肥厂盐矿中K、Ca、Na和Mg的含量。研究了放电电压、溶液流速、电解质种类、溶液pH值、干扰物对发射强度的影响,同时与离子色谱(IC)的测量结果进行比较。结果表明,在放电电压650 V、溶液流速3 m L·min~(-1)、pH 1. 0的HNO3作为电解液时,K、Ca、Na和Mg的检出限(LOD)分别为0. 100 0、0. 048 0、0. 002 4和0. 003 9 mg·L~(-1),相对标准偏差(RSD)分别为0. 57%、1. 8%、0. 94%和1. 8%。LCGD-AES对盐矿中K、Ca、Na、Mg的测试结果与IC的测定结果基本一致,样品回收率为95. 4%～108%。     

纳米粘土增强环氧树脂复合材料抗原子氧性能的研究

本文采用激光爆破法高能原子氧束源研究了纳米粘土增强环氧树脂复合材料的抗原子氧性能. 研究了四种样品：纯环氧树脂，纳米粘土含量为1 wt%，2 wt%和4 wt%的纳米粘土增强环氧树脂复合材料，结果表明腐蚀深度随着纳米粘土含量的增加而降低，当掺杂纳米粘土含量为4 wt%时，腐蚀深度为纯环氧树脂腐蚀深度的28%∽37%；X射线光电子能谱(XPS)分析表明原子氧轰击后，材料表面C-C/C-H键比例减少，C-O键、酮类比例增加，表面氧化程度增加，掺杂纳米粘土的材料表面生成了新的碳酸盐，掺杂4 wt%纳米粘土的复合材料表面氧化程度增加最小；扫描电子显微镜(SEM)结果显示含有纳米粘土的复合材料表面被原子氧轰击后在纳米粘土团簇处形成了“块状”物质，掺杂4 wt%纳米粘土的复合材料，“块状”物质尺寸和分布密度最大；综合腐蚀深度，XPS，以及SEM结果表明，虽然所有表面都一定程度地被原子氧腐蚀和氧化，但掺杂纳米粘土的复合材料表面由于生成了“块状”物质，阻挡了原子氧进一步腐蚀其下的材料，提高了抗原子氧性能.