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。     

立方相KNbO3晶体本征空位点缺陷的电子结构研究

利用第一性原理从头计算方法对立方相KNbO3晶体的肖特基缺陷的稳定性、能带结构、电子态密度和磁性性质进行了研究.发现含本征点缺陷的KNbO3体系结构稳定;K,Nb空位诱导KNbO3缺陷晶体产生铁磁性;O空位则无此性质.K空位诱导KNbO3缺陷晶体磁性源于O原子2p轨道退简并;Nb空位诱导KNbO3缺陷晶体磁性源于O-2p电子极化.     

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。     

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.     

氧缺陷TiO_2-B作为可充电锂离子电池负极材料的第一性原理研究(英文)

利用对氧缺陷的TiO_2-B材料进行密度泛函理论的计算,阐述了氧空穴对于TiO_2-B材料的电化学性质的影响。计算研究主要聚焦于缺陷材料的锂离子迁移和电子导电性等基本问题。计算结果表明在低锂离子浓度下(x(Li/Ti)≤0.25),相比于无缺陷的TiO_2-B,氧缺陷TiO_2-B有着更高的插入电压和更低的b轴方向迁移活化能,意味着锂离子的嵌入也更容易,这对于可充电电池的充电过程是有利的。而在高浓度下(x(Li/Ti)=1),锂饱和的氧缺陷TiO_2-B相较于无缺陷的TiO_2-B有着较低的插入电压,更有利于锂离子的脱嵌过程,这对于可充电电池的放电过程也是有利的。电子结构计算表明缺陷材料的禁带宽度在1.0-2.0 e V之间,低于无缺陷的材料的3.0 e V。主要态密度贡献者是Ti-Ov-3d,并且随着氧空穴的增加它的强度也变得更强。这就表明氧缺陷TiO_2-B有更好的电子导电性。