单层MXene纳米片Ti2N电磁特性的过渡金属(Sc、V、Zr)掺杂效应

二维材料MXene纳米片由于具有较大的比表面积和较高的电子迁移率而受到广泛的关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对单层MXene纳米片Ti₂N电磁特性的过渡金属(Sc、V、Zr)掺杂效应进行了系统研究。结果表明,所有过渡金属掺杂体系结合能均为负值,结构均稳定;其中Ti₂N-Sc体系的形成能为-2.242 eV,结构更易形成,且保持稳定;掺杂后Ti₂N-Sc、Ti₂N-Zr体系磁矩增大;此外,Ti₂N-Sc体系中保留了较高的自旋极化率,达到84.9%,可预测该体系在自旋电子学中具有潜在的应用价值。     

Flexible all-biomass gas sensor based on doped carbon quantum dots/nonwoven cotton with discriminative function

Carbon quantum dots (CQDs) co-doped with N, P and S derived from expired milk was prepared by a simple hydrothermal method. By dipping pure cotton face towel (PCFT) into CQDs ink, a flexible all-biomass CQDs/PCFT sensor was prepared for the first time. Due to the heteroatom doping, extremely small particle size of CQDs and excellent permeability of CQDs/PCFT film, the flexible CQDs/PCFT sensor showed the high sensitivity and bending stability. In the range of 0–60° bending states, the responses of CQDs/PCFT sensor to four target analytes changed by less 5.0%. After 3000 bending of 60°, the maximum change of the response to the target analytes was only 6.4%. Interestingly, due to the abundant functional groups and defects of CQDs, the flexible CQDs/PCFT sensor displayed sensing curves of different shapes for different target analytes. In this way, by establishing a database of sensing curves of target analytes, multiple analytes can be detected discriminatively by relying only on single sensor with the help of image recognition. This work provided a reference for the development of cotton fiber based all biomass flexible gas sensor.

Graphical abstract

     

硫氰酸盐光度法测定低合金钢中钼的测量不确定度评定

用硫氰酸盐分光光度法测定低合金钢中钼的含量,对测定过程中的不确定分量进行了分析和评定.测量不确定度主要来源于试料称量、标准溶液、校准曲线拟合、玻璃仪器的使用及测量重复性.当钼的含量为0.181%时,其扩展不确定度为0.0064%(k=2).     

可溶性聚酰亚胺液晶取向膜的制备与性能

液晶取向膜是液晶显示器中的关键材料,为了制得性能优良的液晶取向膜,我们通过铃木偶联反应制备了3种含有不同末端基团的3,5-二氨基联苯,将制得的3种二胺单体分别与环丁烷四甲酸二酐聚合得到3种新型的聚酰亚胺。 利用核磁氢谱对单体和聚合物的结构进行了表征,测试了聚合物的溶解性、热稳定性以及用作液晶取向膜的性能。 结果表明,所得的聚酰亚胺具有良好的溶解性和热稳定性,经过机械摩擦后,末端带有甲氧基的聚酰亚胺能使液晶分子平行于摩擦方向取向,末端带有苯氧羰基和联苯氧羰基的聚酰亚胺能使液晶分子垂直于摩擦方向取向。 此类可溶性的聚酰亚胺液晶取向膜将简化制备工艺并在柔性显示器件中具有较大的应用价值。     

(La,Y)掺杂AlN的电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法对纯AlN、(La,Y)单掺杂以及La-Y共掺杂AlN 超胞进行几何结构优化,计算了稀土元素(La,Y)掺杂前后体系的能带结构、态密度和光学性质。结果表明:未掺杂的AlN是直接带隙半导体,带隙值为E_g=4.237 eV,在费米能级附近,态密度主要由Al-3p、N-2s电子轨道贡献电子,光吸收概率大,能量损失较大;掺杂后使得能带结构性质改变,带隙值降低,能带曲线变密集,总态密度整体下移;在光学性质中,稀土元素掺杂后均提高了静态介电常数、光吸收性能,增强了折射率和反射率,减小了电子吸收光子概率及能量损失;其中La-Y共掺体系变化得较为明显。     

Nd掺杂Mg2Si电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,探究了未掺杂Mg₂Si以及Nd掺杂Mg₂Si的能带结构、态密度和光学性质。计算结果表明: Nd掺杂Mg₂Si后,Mg₂Si禁带宽度从0.290 eV降低到0 eV,导电性能提升;未掺杂的Mg₂Si,当光子能量大于0.9 eV时,才开始慢慢具备吸收能力,掺杂Nd之后的Mg₂Si对能量为0.2 eV的光子就开始吸收,大大改善了Mg₂Si对红外光电子的吸收。掺杂后的光吸收系数和反射率都变小,表明掺杂后的Mg₂Si对光的穿透率增大。计算结果为Mg₂Si材料在光电器件方面的应用提供了理论依据。     

完全Heusler合金Cr2ZrSb/Sc2FeSn(100)异质结的结构、电磁特性及电子性质

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了完全Heusler合金Cr₂ZrSb/Sc₂FeSn(100)异质结中六种界面CrCr-ScFe-T、ZrSb-ScSn-T、CrCr-ScSn-B、ZrSb-ScFe-B、CrCr-ScFe-V和 ZrSb-ScSn-V的电磁特性及电子性质。结果表明,界面原子间的相互作用造成了界面间原子层的不均匀,导致界面层的力学失配率加大。与块体中的高自旋极化率相比,异质结的自旋极化率遭到不同程度的破坏。但是,ZrSb-ScFe-B界面保留了较高的自旋极化率值,通过Julliere模型预测该异质结在低温下隧道磁电阻值约为429.29%,在自旋电子学器件中具有潜在的应用前景。     

氮杂环丙烷[3+3]环加成反应研究进展

氮杂环丙烷作为一类具有生物活性的三元杂环化合物,由于其三元环高度的环张力而被广泛应用于[2+2]、 [3+1]、 [3+2]、 [3+3]、 [4+3]以及[5+2]等环加成反应中,近年来受到了研究学者们的广泛关注。本文主要综述了氮杂环丙烷与含C=C、 C=N、 C≡N、 C≡C、 C═•═C以及其它类化合物的[3+3]环加成反应的研究进展,并对其未来研究方向进行了展望。      

缩醛/缩酮的合成研究进展

民以食为天。然而,鲜有中文文献专业、系统地介绍与食物相关的化学反应,这无疑导致化学课程的教学脱离现实生活,阻碍了大众透过现象看到食物背后的本质。因此,本文重点介绍了为食物带来独特美味及色泽的非酶褐变反应,主要包括焦糖反应、美拉德反应、维生素C的氧化反应等;并从化学的角度探讨食物中与医学相关的分子转变现象,如食盐中碘在体内的转化,反式脂肪酸对健康的影响,酒精的代谢过程等。使化学课程的教学密切联系现实生活,为化学与食品科学、医学等学科之间架起桥梁。     

Joule-Thomson expansion of charged dilatonic black holes

Based on the Einstein-Maxwell theory, the Joule-Thomson (J-T) expansion of charged dilatonic black holes (the solutions are neither flat nor AdS) in \begin{document}$ (n+1) $\end{document}-dimensional spacetime is studied herein. To this end, we analyze the effects of the dimension n and dilaton field α on J-T expansion. An explicit expression for the J-T coefficient is derived, and consequently, a negative heat capacity is found to lead to a cooling process. In contrast to its effect on the dimension, the inversion curve decreases with charge Q at low pressures, whereas the opposite effect is observed at high pressures. We can observe that with an increase in the dimension n or parameter α, both the pressure cut-off point and the minimum inversion temperature \begin{document}$T_{\rm min}$\end{document} change. Moreover, we analyze the ratio \begin{document}$T_{\rm min}/T_{\rm c}$\end{document} numerically and discover that the ratio is independent of charge; however, it depends on the dilaton field and dimension: for \begin{document}$ n=3 $\end{document} and \begin{document}$ \alpha=0 $\end{document}, the ratio is 1/2. The dilaton field is found to enhance the ratio. In addition, we identify the cooling-heating regions by investigating the inversion and isenthalpic curves, and the behavior of the minimum inversion mass \begin{document}$M_{\rm min}$\end{document} indicates that this cooling-heating transition may not occur under certain special conditions.