AlN纳米线宏观阵列的制备

借助二次模板法成功的合成了AlN纳米线宏观阵列,并进行了表征.主要研究CVD法制备有一定取向,直径均匀的AlN纳米线宏观阵列的过程.通过气相沉积法和利用PS球自组装模板制备了金属纳米颗粒模板;再以模板上的金属纳米颗粒作为催化剂,利用化学气相沉积在模板上合成AlN纳米线宏观阵列.借助SEM,TEM观察所得样品,AlN纳米线阵列面积约为0.3 mm×0.2 mm,直径和长度分布均匀,平均直径约为41 nm,平均长度为1.8 μm左右,分散密度和覆盖率大的六角结构AlN纳米线宏观阵列.得到了可控制备AlN纳米线 关键词： AlN纳米线阵列 模板法 CVD法 SEM     

铁和锰的化学状态对 LaFexMnyAl12-x-yO19 催化剂上 N2O 分解的影响

 以共沉淀法制备了 LaFexMnyAl12-x-yO19 六铝酸盐催化剂, 并用 X 射线衍射、扫描电镜、N2 吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱和穆斯堡尔谱对催化剂进行了表征, 考察了催化剂上高浓度 N2O 分解反应的性能. 结果表明, 在所考察的条件下, Mn 比 Fe 更有利于促进六铝酸盐晶相的形成. LaFexAl12-xO19 (x = 0.5, 1) 中 Fe 以 Fe3+位于六铝酸盐尖晶石结构中的四面体位和镜面层结构中的三角双锥位, 其中后者为 N2O 分解的主要活性中心. LaMnyAl12-yO19 (y = 0.5, 1) 中 Mn 优先以 Mn2+进入四面体位, 然后以 Mn3+进入尖晶石结构中的八面体位, 并成为 N2O 分解的主要活性中心.     

以学生为中心的实验教学示范中心建设与实践

随着实验教学示范中心建设的不断深入,对实验中心基础设施、管理模式、师资队伍的要求越来越高,现有实验教学体系和教学模式的改革势在必行.在物理实验教学示范中心建设中,构建了以学生为中心的分层次、模块化的开放型物理实验教学平台,切实实现了加强学生动手能力,综合分析问题、解决问题和创新能力的培养.     

钙钛矿介导强化的铁基氧载体脱合金-脱溶循环及其太阳能热化学CO2裂解性能

大气中CO2含量的增加已对气候和环境造成巨大影响,要实现碳中和的目标,目前迫切需要开发CO2高效利用技术.太阳能热化学循环CO2裂解可充分利用太阳全光谱能量将CO2转化为CO,从而实现太阳能到化学能的存储.进一步引入CH4作为氧载体的还原气体,不仅能有效降低反应温度、提高氧载体供氧能力,还能联产高质量合成气,为生产甲醇和乙酸及费托合成提供原料,达到一举多得的效果.铁基材料因其成本低、环境友好等优点受到广泛关注,但普通铁氧化物(如Fe3O4,FeO)催化甲烷活化性能差,且受热力学限制,CO2分解转化率较低.本文制备了一种FeNi合金修饰的钙钛矿复合材料为氧载体(FeNi-LFA),其在两步法太阳能热化学CO2裂解反应中展现出较好的反应活性和循环稳定性.在反应温度为850℃时,CO2分解速率达到381 mL g?1 min?1(STP),转化率达到99％,氧化后材料可在恒温条件下经甲烷还原再生,合成气收率达96％以上,30次循环性能无明显下降.本文还结合高分辨透射电子显微镜(HRTEM),原位X射线衍射(XRD),原位扫描透射电镜(STEM)和57Fe穆斯堡尔谱等表征深入研究了热化学循环反应中氧载体的结构演变,并借助密度泛函理论(DFT)计算,研究其构效关系.HRTEM及EDS结果表明,FeNi-LFA中FeNi合金颗粒尺寸为20～50 nm,且合金颗粒部分嵌入到钙钛矿基体中,从而显著增强了金属-载体间相互作用.为了研究FeNi-LFA氧载体动态构造演化过程,采用XRD对氧载体反应中衍射峰变化进行研究.当FeNi-LFA暴露于CO2中,FeNi合金的特征衍射峰向高角度偏移,同时,La2O3衍射峰减弱.钙钛矿衍射峰增强,说明氧化气氛中,FeNi合金发生Fe脱合金过程,而氧化后的铁离子能与La2O3快速反应生成钙钛矿氧化物.当反应气氛切换成CH4后,钙钛矿衍射峰强度降低,La2O3信号相应增强,说明钙钛矿中铁离子脱溶析出,使材料在恒温条件下完成再生.进一步利用STEM对FeNi-LFA的结构演变中的元素迁移进行研究发现,新鲜样品中,FeNi合金与钙钛矿载体接触密切,FeNi合金周围仅有少量铁分布,在FeNi合金与氧化物载体的界面处,Fe信号强度有所下降,表明FeNi合金嵌入在富含La2O3的钙钛矿载体中,这与HRTEM表征结果一致.在CO2裂解过程中,FeNi合金中的Fe信号明显降低,并出现金属Ni颗粒,说明Fe原子从合金中脱出.此外,在Ni颗粒表面没有出现FeOx等钝化层,说明氧化后的Fe可与载体快速反应,抑制了钝化层的形成,从而有利于提高CO2裂解转化率.相应57Fe穆斯堡尔谱结果表明,FeNi合金中的Fe与La2O3反应转化为LaFeO3,与XRD结果一致.对反应过程进行DFT计算,发现FeNi/La2O3界面很容易发生CO2吸附和活化,其反应活性远高于FeNi合金.同样地,氧化后形成的Ni/LaFeO3(110)界面有利于CH4吸附和C?H键解离,有利于Fe离子还原和FeNi合金再生.两步法太阳能热化学CO2裂解工艺经济可行性的一个关键指标是太阳能利用效率,热力学分析结果表明,即使在没有热回收的情况下,该过程的理论太阳能利用效率可达58％,当显热回收效率为90％时,太阳能利用效率可达78％.综上,本文发展了一种新型高效CO2热化学裂解氧载体,实现铁在钙钛矿-合金中的定向可逆迁移,通过勒沙特列原理显著提高了CO2分解转化率及反应活性,同时可产生高质量合成气.通过构建复合氧载体,实现Fe离子的原位稳定作为一种新型的氧载体设计策略,可推广应用至其他氧载体的设计开发,从而有效提高太阳能燃料生产效率.     

课上课下“1+1”物理实验教学体系和模式的探索与实践

对现行物理实验教学体系和模式进行改革,构建了课上课下"1+1"物理实验教学体系和模式,实施学生实验课上完成一个自己选定的实验题目后,在课下业余时间自愿组成一个由3-5人组成的研究小组再完成一个相关的拓展实验。该教学体系和模式可显著提高学生的动手能力、独立分析问题和解决问题能力,有利于培养学生的自主学习热情,开发学生的创新能力。