NiS助催化剂的硫调控光沉积合成及其增强g-C3N4的光催化产氢性能

作为一种非金属聚合半导体,石墨相氮化碳(g-C3N4)具有特殊的能带结构、可见光响应能力以及优良的物理化学性质以及生产成本低等特点,因而已成为目前光催化领域的研究热点.然而,由于g-C3N4被光激发的电子与空穴极易复合,导致g-C3N4材料的光催化性能并不理想.而助剂修饰是实现光生载流子有效分离以提高光催化活性的有效途径.众所周知,贵金属Pt可以作为光催化产氢的反应位点,但高昂的成本限制了它的实际应用.所以,开发高效的非贵金属助剂很有必要.近年来,NiS作为优良的电子助剂在光催化领域受到广泛关注.大量研究表明,NiS可以作为g-C3N4的产氢活性位点用于提高其光催化产氢性能.NiS助剂主要是通过水热、煅烧和液相沉淀的方法修饰在g-C3N4的表面上.相较而言,助剂的光沉积方法具有一些独特的优势,例如节能、环保、简易并且能够实现其原位牢固地沉积在光催化剂的表面.然而g-C3N4光生电子和空穴强还原和氧化能力容易导致像Ni^2+的还原和S^2-的氧化等副反应发生,因此NiS助剂很难光沉积在g-C3N4材料表面.本文采用硫调控的光沉积法成功合成了NiS/g-C3N4光催化材料,该法利用g-C3N4在光照条件下产生的光生电子结合S以及Ni^2+生成NiS,然后原位沉积在g-C3N4表面.由于E0(S/NiS)(0.096 V)比E0(Ni^2+/Ni)(-0.23 V)更正,所以NiS优先原位沉积在g-C3N4表面.因此,硫调控的光沉积法促进了NiS的生成,并抑制了金属Ni等副反应的形成.通过X射线光电子能谱分析NiS/g-C3N4的表面化学态,表明该方法能成功地将NiS修饰在g-C3N4的表面,这也得到透射电镜和高分辨透射电镜结果的证实.光催化产氢的结果表明,NiS/g-C3N4光催化剂实现了良好的光催化性能,其最优产氢速率(244μmol h^?1 g^?1)接近于1 wt%Pt/g-C3N4(316μmol h^?1 g^?1).这是因为硫调控的光沉积法实现NiS助剂在g-C3N4表面的修饰,从而促进光生电子与空穴的有效分离,进而提高光催化制氢效率.此外,在该方法中,NiS的形成通常在g-C3N4光生电子的表面传输位点上,因此也能够使NiS提供更多的活性位点以提高界面产氢催化反应速率.电化学表征结果也进一步证明NiS/g-C3N4光催化剂加快了电子与空穴的分离和转移.更重要的是,这种简易且通用的方法还可以实现CoSx,CuSx,AgSx对g-C3N4的助剂修饰,并且都提高了g-C3N4的光催化产氢性能,表明该方法具有一定的普适性,为高效光催化材料的合成提供了新的思路.     

CsPbI3钙钛矿量子点的精细纯化及其高效发光二极管的研究

钙钛矿量子点发光二极管(QLEDs)因其色纯度高、颜色控制精准、色域广以及溶液可加工等特点, 在显示和照明等领域有着极大的应用前景. 针对红光钙钛矿CsPbI₃量子点纯化过程中相变和表面配体损失造成的荧光退化问题, 本工作发展了一种甲苯和乙酸乙酯协同的混合溶剂纯化策略, 能够避免纯化过程中的相变问题, 获得了纯立方相的CsPbI₃量子点; 此外, 进一步提出了油胺碘(OAmI)调控量子点表面态的配体补偿工艺, 解决了配体损失导致的荧光淬灭问题, 发现在引入400 μL的OAmI时, 量子点兼具高的发光效率(PLQY为70%)和优异的电学性能, 电驱动下的激子复合几率显著增加, 最终实现了亮度为3090 cd/m ²和外量子效率为15.67%的QLED. 这种钙钛矿CsPbI₃量子点精细纯化的方案对开发高效量子点材料和实现高性能光电子器件具有重要的指导意义.     

Al纳米颗粒增强微晶硅薄膜太阳电池光吸收的模拟研究

利用价格低廉、性能优良的金属纳米颗粒增强太阳电池的光吸收具有广阔的应用前景. 通过建立三维数值模型, 模拟了微晶硅薄膜电池前表面周期性分布的Al纳米颗粒阵列对电池光吸收的影响, 并对其结构参数进行了优化. 模拟结果表明: 对于球状Al纳米颗粒阵列, 影响电池光吸收的关键参数是周期P与半径R的比值, 或者说是颗粒的表面覆盖度; 当P/R=4–5时, 总的光吸收较参考电池提高可达20%. 与球状颗粒相比, 优化后的半球状Al纳米颗粒阵列可获得更好的陷光效果, 但后者对颗粒半径R的变化较敏感. 另外, 结合电场分布, 对电池光吸收增强的物理机理进行了分析.     

台湾地区高校基础物理教育见闻和一些感想

值台湾地区2015年物理学年会之际,应新竹清华大学邀请,作者一行4人于2015年1月27日至2015年2月5日赴新竹清华大学观摩物理学年会教育分会,并参观考察了台北东吴大学、新竹清华大学、新竹交通大学、高雄中山大学、台中中兴大学和桃园中央大学等校的物理系物理基础教育的情况.文章就10天来的所见所闻以及对有关问题的深入交流介绍给读者,并谈一下自己的感想,谨供同仁参考.     

不同浓度碳纳米管/聚乙烯醇薄膜的机械性能的研究

基于化学气相沉积法制备碳纳米管(CNTs),利用浸入滚动法制备CNTs/聚乙烯醇(PVA)复合薄膜.研究不同浓度的PVA对CNTs/PVA复合薄膜机械性能的影响.实验表明,CNTs/PVA复合薄膜的应力随着PVA的浓度的增加呈现先增加后减小的趋势,PVA的浓度为2wt;的时候CNTs/PVA复合薄膜的抗拉强度最大,其值为561 MPa.并且实验研究发现CNTs/PVA复合薄膜的应变随着PVA的溶度的增加而增加,不同浓度的复合薄膜具有良好的均匀性.     

快速烧结合成Zr1-xMxW2O8(M=Hf,Sn,Y)固溶体的Raman光谱研究

首次采用快速烧结合成技术制备了Zr1-xMxW2O8 (M=Hf,Sn,Y)系列固溶体.制备的合适条件为:温度1523～1553 K,时间30 min～1 h,同传统固相反应烧结相比,该方法合成时间和能耗显著降低.XRD和Raman光谱分析表明,Zr1-xMxW2O8 (M=Hf,Sn,Y)固溶体具有α-ZrW2O8的...     

A2( MoO4)3(A=Al,Cr,Fe)结构与相变的Raman光谱研究

用XRD、Raman光谱和DSC研究了Al2 (MoO4)3、Cr2( MoO4)3和Fe2 (MoO4)3的结构与相变.Al2(MoO4)3、Cr2 (MoO4)3和Fe2 (MoO4)3在室温下为单斜相,分别在483 K、673 K和783 K附近转变为正交相.发现MO4四面体的对称和反对称伸缩振动模的频率和相对强...     

拉曼光谱技术在恶性骨肿瘤患者红细胞中的研究应用

对单晶态血红蛋白和红细胞的拉曼光谱进行了研究.发现在600～1 750 cm-1的范围内,红细胞与单晶态血红蛋白的拉曼谱图极其相似,只有小量的峰移和加宽.实验结果表明可以通过分析红细胞的拉曼谱图中与heme相关的特征峰来研究红细胞内血红蛋白的结构及功能.对正常人和恶性骨肿瘤患者红细胞的拉曼光谱进行了分析,发现恶性骨肿瘤...     

结构参量对左手材料通带位置影响的研究

基于金属短板对和连续金属线(short-slab pair and continuous wires)复合结构,从理论上系统地研究了在THz波段结构参量对左手材料通带位置的影响.数值模拟结果表明,改变金属板宽度或厚度、连续金属线的长度或厚度都会引起左手材料通带位置向较高频段偏移. 关键词： 负折射 左手材料 结构参量 通带     

Sc12Co和Sc12Ni团簇的几何结构、磁性和光谱特性的理论研究

基于密度泛函理论和卡利普索结构预测方法,在B3PW91/LanL2DZ水平下,系统研究了Sc₁₃,Sc₁₂Co和Sc₁₂Ni团簇的几何结构、磁性和光谱特性.结果表明,Sc₁₃基态拥有高对称性的二十面体I_h点群对称结构,Sc₁₂Co和Sc₁₂Ni团簇基态结构是分别以Co和Ni为中心的畸变二十面体结构.基于上述基态结构,电荷转移分析发现电荷从Sc原子向Ni或Co原子转移.磁性分析表明Sc₁₃团簇的高磁性主要源于Sc—Sc之间的铁磁性耦合和较大的自旋劈裂.对于Sc₁₂Co和Sc₁₂Ni团簇,Sc—Ni和Sc—Co各原子之间的反铁磁性耦合、较小的自旋劈裂及原子间的电荷转移量是磁性偏低的原因.而且,总磁矩主要来源于Sc-3d轨道上的自旋磁矩贡献,4s和4p轨道上的自旋磁矩贡献非常小.最后,研究发现Sc₁₂Co和Sc₁₂Ni团簇的红外和拉...