行走的“红绿灯”——拨水剂的制备

物体表面的润湿性能与其表面特殊的微观几何结构和理化性能相关,是固体表面一种重要的特征,可用接触角的量化值衡量。润湿性不仅影响自然界的动植物生命活动,在人类的日常生活中的应用也十分广泛。本科普实验通过展示自然界中荷叶、水黾等生物的超疏水表面,对超疏水原理进行阐述,以帮助人们了解生活中超疏水材料的由来和发展。然后,利用溶胶-凝胶法制备超疏水材料,并进行对比实验以展示疏水效果。最后,我们将基于靛蓝胭脂红变色的“红绿灯”实验在超疏水材料上进行绘画展示,让人们亲身感受化学之美、化学之趣,并以此激发其对化学的兴趣,引发人们对材料科学的探索和思考。     

二氧化硫在改性BC_3表面的吸附特性研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法观察修饰不同原子(Mo,Pt,Si)来调控BC_3体系的表面结构和反应活性.研究发现:单个原子吸附在BC_3表面具有不同的稳定位,Pt和Si原子吸附在H1位稳定,而Mo原子吸附在H2位稳定.单个原子在完整结构BC_3表面的扩散势垒较小,而掺杂的原子在单空位缺陷BC_3体系中具有极高的稳定性( 6.5 eV),这些掺杂原子显正电性能够有效地调制BC_3体系的电子结构、磁性以及影响二氧化硫(SO_2)的吸附强弱.与Pt原子掺杂的BC_3体系(Pt-BC_3)相比,单个SO_2分子在Si-和Mo-BC_3体系上的吸附能较大,表现出较高的灵敏特性.该研究为设计类石墨烯基功能纳米材料提供参考.     

非金属与金属原子共掺杂石墨烯体系的气敏特性研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了非金属N原子和金属原子(M=Mo,Al,Co,Fe,Au和Pt)共掺杂石墨烯体系(M-GN4)的电子结构和表面活性.研究发现:单个金属原子掺杂的GN4体系表现出不同的稳定性,相比掺杂的Au原子,其它的金属原子都具有很高的稳定性( 6. 0 e V).掺杂的金属原子失去电荷显正电性将有助于调控气体分子的吸附特性. Mo-GN4和Al-GN4衬底对吸附的O_2表现出较高的灵敏性,单个CO和O_2分子在Co-GN4和Fe-GN4衬底的吸附能差别较小.此外,吸附不同的气体分子能够有效地调控M-GN4体系的电子结构和磁性变化.