气体电极反应动力学的薄膜旋转圆盘电极方法研究

薄膜旋转圆盘电极方法是一种常用的评价气体物质在纳米电催化剂上的反应活性的方法,但是在数据分析过程中经常忽视了气体反应物在催化剂层中到活性位点的传质可能对估算的反应动力学参数的影响.本文以氧电极反应为例,使用薄膜旋转圆盘电极研究了不同担载量Pt/C电极的氧还原活性.实验结果表明,根据Koutecky-Levich方程求算相同电位下的"表观动力学电流密度"(对Pt活性面积归一化的mA/cm2Pt)或比质量电流(mA/μg Pt)随Pt担载量的减小而增大,说明在估算动力学电流时不能忽略O2在催化剂层中的扩散传质,而气体在催化剂层中的传质与催化剂层的结构、厚度、纳米催化剂的分散度等密切相关.建议在使用薄膜旋转圆盘电极方法来研究纳米催化剂气体电极反应活性时,首先系统考察担载量、分散度与催化剂层厚的影响,然后根据不同担载量催化剂归一化后的动力学电流密度(或比质量电流)-电势曲线是否重合来验证得到的是否是真实的动力学电流,从而得到更为准确的评价结果.     

单分子器件电子输运性质的理论研究

对当前单分子器件的理论和实验的研究进展作了简短评述,并简要介绍电子输运理论,最后给出一个基于非平衡态格林函数电子输运理论的全自洽方法,研究单个水分子在Au(111)电极之间的输运性质的计算实例.研究结果表明由于水分子与电极之间存在较强的杂化作用,水分子的分立能级间距大,在小偏压范围内,水分子的特征已经被淹没在杂化能级之中.体系的电势变化主要发生在水分子局域区间,其电子输运行为主要是一个单通道过程.     

对Cu(111)表面吸附的单个苉分子的分子轨道进行成像:一个实验与理论相结合的研究

结合扫描隧道显微学测量和密度泛函理论计算研究了直接吸附在Cu（111）表面的单个苉分子的电子结构性质.在低覆盖度下，苉分子表现出了单分散的吸附行为，利用dI/dV谱和图像可以辨别出吸附的单个苉分子在-1.2 V附近的最高占据态和1.6 V附近的最低未占据态.此外，还可以观测到苉分子未占据态的dI/dV信号对采谱位置具有很强的依赖性.第一性原理计算很好地模拟了这些实验结果，并且将它们归因于分子-衬底相互作用引起的苉分子不同分子轨道之间的混合态的能量和空间分布.该工作提供了吸附在金属衬底表面的苉分子的局域电子结构信息，将促进对单分子器件中电子输运性质对分子-金属电极耦合的依赖性的理解.     

浊点萃取富集-石墨炉原子吸收光谱法同时测定环境水样和中药中超痕量铅和镉

提出了石墨炉原子吸收光谱法同时测定环境水样和中药中超痕量铅与镉的方法.以双硫腙为络合剂,在pH 7.0时,用Triton X-114非离子表面活性剂浊点萃取富集样品溶液中痕量铅和镉.用硝酸镁和磷酸二氢铵的混合液作为基体改进剂测定铅和镉,铅和镉的检出限(3s/k)分别为0.138,0.007μg·L-1,相对标准偏差(n=7)分别为1.90%,2.08%.对于10 mL样品溶液的富集倍数分别为18.3,17.7.应用所提出的方法测定了杨树叶(GBW 07604)和小麦粉(GBW08503)国家标准样品,测定结果与标准值相符.铅和镉的加标回收率分别为97.8%,94.0%(水样);98.0%,94.0%(中药样).     

碲化镉薄膜太阳电池中的关键科学问题研究

文章对CdTe薄膜太阳电池中的4个关键科学问题进行了讨论,并对电池器件的性能进行了研究,其中包括高质量硫化镉薄膜、背接触层、CdS/CdTe界面和CdCl2热处理性能的研究.文章作者研究了背电极接触层中Cu掺杂含量对电池性能的影响,通过改变背接触层中Cu的含量,可以改变Cu与Te反应产生的物相成分,从而发现以Cu1.4Te为主导的背接触缓冲层能有效地减少电池I—V曲线中的“翻转”(roll-over)现象,同时能有效地降低背接触势垒.此外,还研究了CdS/CdTe界面的CdCl2热处理反应,发现当热处理温度高于350℃时,CdS与CdTe之间的互扩散开始发生,此温度对应于CdS由立方相转变为六方相;而在550℃热处理后,S和Te互扩散形成的CdSxTe1-x化合物,其x值高达11％.通过优化电池制备工艺,获得了在AMl.5标准光源下高达14.6％的CdTe电池转换效率.     

NiFe2O4外延薄膜的制备及后退火效应研究

本文利用脉冲激光沉积方法制备了NiFe2O4磁性绝缘薄膜.X-射线衍射线性扫描测量表明,在MgO(110)单晶衬底上可以生长出高质量的NiFe2O4外延薄膜,原子力显微镜显示其具有平整的表面形貌.我们还研究了后退火处理对样品结构、表面形貌和磁性的影响.结果表明,后退火后薄膜的结构和表面形貌都发生了明显的改变,样品的磁性得到增强.这些效应可归结为在氧气氛下退火处理导致的氧含量的变化以及退火过程中阳离子分布和价态发生改变.     

过氧酸体系提取小麦秸秆中纤维素及其水溶液的制备

首先通过甲酸/乙酸/水体系对小麦秸秆粉末进行预处理,随后通过添加过氧化氢,制备过氧甲酸-过氧乙酸平衡体系,以有效地去除小麦秸秆中木质素、半木质素,最终获得高纯度的纤维素.把该纤维素加入到6.0%(wt)的氢氧化钠与4.0%(wt)的尿素混合水溶液中,在低温下溶解,得到了均相的纤维素水溶液,实现了由生物质制备纤维素均相水溶液,该溶液具有潜在的应用价值。     

SrTiO3的外延覆盖对La0.67Ca0.33MnO3/NdGaO3（001）薄膜中电荷有序相调控的影响

具有各向异性外延应变的La0.67Ca0.33MnO3/NdGaO3(001)外延薄膜,经过高温后退火处理可以诱导出电荷有序相,而外延应力场对电荷有序相的诱导机理有待进一步阐明.本文中,我们在La0.67Ca0.33MnO3薄膜上进一步外延SrTiO3覆盖层,以期从不同方面改变薄膜的应变状态.我们发现薄膜上方的应力钳制可改变来自衬底的各向异性应变,从而明显减弱薄膜中的电荷有序相.因此,除衬底外,外延覆盖层同样也可影响薄膜的应变状态、结构和物性.     

氧负离子与乙烯自由基反应的理论研究

在G3MP2B3理论水平下研究了氧负离子与乙烯自由基的反应机理. 反应入口势能面的刚性扫描显示: 对于不同的初始反应取向, 体系存在3种不同的反应机理, 分别对应直接脱水、插入反应和直接键合成中间体通道. 其中, 通过插入反应形成的富能中间体[CH2＝C—OH]－及键合中间体[CH2＝CHO]－都可以进一步经异构化和解离生成其它各种可能产物, 如C2H－＋H2O, OH－＋CH2C和 ＋CO产物通道. 基于计算得到的反应势垒的相对高度, 直接脱水反应显然是该反应体系最主要的产物通道, 同时我们还结合Mulliken电荷布居分析研究了其中涉及的电子交换过程. 由此, 计算结果证实了以往OH－与C2H2反应的实验研究结果. 此外, 还对比了该反应体系、氧原子与乙烯自由基、氧负离子与乙烯分子三个反应的不同机理.     

不同拓扑结构高分子链在拉伸流场下如何穿过柱状纳米小孔?

在流场剪切下发生形变的高分子穿过比自身尺寸还小的纳米孔的现象被称为高分子的超滤.阐明该现象是高分子物理研究中的一个重要课题,它的研究与许多其它领域相关,如高分子研究中常用的体积排除色谱,石油开采用的高分子助剂,DNA、mRNA和蛋白链的跨膜传输.然而,因缺乏合适的理想高分子样品及纳米孔中超滤流场的不确定性,直到21世纪初人们仍未系统地在实验上对高分子的超滤行为进行本质探究.为揭示其物理本质及验证相关理论,近十年来我们课题组合成了一系列具有不同拓扑结构的模型高分子,解决了在纳米孔道中形成理想拉伸流场等一系列技术难题,成功开展了对高分子链在柱状纳米小孔中超滤行为的系统研究.本文回顾了高分子链穿过纳米小孔的经典理论,并综述了我们所取得的研究成果,即(1)首次成功观测到了线形高分子链穿越柱状纳米小孔的"coil-to-stretch"转变行为,并发现过孔临界流量的确与高分子链长无关,但与小孔直径相关,与de Gennes经典理论的预测不相符;(2)结合实验观测结果,建立了不同拓扑结构高分子链穿过柱状纳米小孔的统一理论描述;(3)通过高分子模型样品,系统地在实验上研究了过孔临界流量与高分子链拓扑结构、小孔结构之间的关系;(4)根据实验研究结果和新发展的理论描述,成功实现了不同拓扑结构高分子链混合物的分离以及高分子聚集结构之间的快速转变.