MoO3-x/PCN的原位合成及其增强光催化产氢性能的研究

本文通过简单的一步浸渍煅烧法原位合成了氧化钼纳米晶/聚合物氮化碳复合光催化剂,该不含铂基助催化剂的氧化钼修饰聚合物氮化碳光催化剂在可见光照射下表现出增强的光催化产氢性能,最高产氢速率为15.6 μmol/h,是普通聚合物氮化碳样品的3倍以上. 相应的结构与性能的分析表明,与后浸渍法不同,在原位生长过程中高分散的超小氧化钼纳米晶体与聚合物氮化碳之间形成了紧密的耦合界面结构,可见光产氢活性的提升源自高分散的超小氧化钼纳米晶与聚合物氮化碳之间形成的紧密界面,以及该界面结构形成的肖特基结带来的有效电荷载流子转移.     

Cu/SnO2-TiO2催化剂的结构、光吸收性能和催化反应性能

用溶胶-凝胶法制得复合半导体SnO2-TiO2,用等体积浸渍法制得Cu/SnO2-TiO2光催化剂.利用X射线衍射、拉曼光谱、程序升温还原、红外光谱、透射电镜、紫外-可见漫反射光谱和光反应器等技术研究了Cu/SnO2-TiO2的物相结构、微粒尺寸、吸光性能和光催化反应性能.结果表明,质量分数为10%的SnO2单分子层分散在TiO2表面,固体材料平均粒径为22nm;SnO2的引入使TiO2吸收限发生明显蓝移,SnO2负载量超过单分子层分散(大于10%),有晶相SnO2生成,光吸收性能下降;Ti-O-Sn键的形成加强了半导体之间的相互作用,有利于光生载流子在半导体间的输送;负载金属Cu使复合半导体可见光部分的吸收明显增加,拓宽了催化剂的光响应范围;不同Sn担载量的光催化剂光吸收性能与量子产率有良好的对应关系,担载10%SnO2光催化剂光吸收性能和催化活性优于其它含量的催化剂,其光量子效率达到13.9%.     

磁性钴纳米晶的二维自组装

在两种表面活性剂存在下，采用高温醇还原，合成出单分散、平均颗粒尺寸为14±19nm，直径标准偏差小(～18%)的磁性金属Co纳米晶.利用x射线衍射、紫外吸收光谱、x射线光电子能谱及透射电子显微镜对其结构和表面价态进行了分析.并将磁性金属Co纳米晶自组织形成有序的二维(2D)六方紧密堆积结构. 关键词： Co纳米晶 单分散 自组装     

碳弧法中形成的碳包铁及其化合物纳米晶

用直流碳弧法在阳极石墨棒中加入αFe或αFe2O3产生碳包铁及其化合物纳米晶,研究碳包铁及其化合物纳米晶的形貌,结构特性及穆斯堡尔谱,探讨碳包Fe纳米晶的形成原因.结果表明:在碳弧法中用掺αFe阳极棒时,可产生碳包αFe,渗碳体和奥氏体纳米晶;而用掺αFe2O3阳极棒可产生碳包αFe,渗碳体、奥氏体和γFe2O3纳米晶.石墨的包裹使纳米晶特性有所不同 关键词：     

硅纳米团簇与石墨烯复合结构储锂性能的第一性原理研究

本文采用第一性原理计算方法, 研究了不同晶向硅纳米团簇与石墨烯复合结构稳定性及其储锂性能. 计算了不同高度、大小硅团簇与石墨烯复合结构的结合能, 复合结构中嵌锂吸附能和PDOS. 分析表明, 硅团簇和石墨烯之间形成较强的Si—C键, 其中[111]晶向硅团簇与石墨烯作用的形成能最高, 结构最为稳定. 进一步计算其嵌锂吸附能, 发现硅团簇中靠近石墨烯界面处的储锂位置更加有利于锂的吸附, 由于锂和碳、硅之间有较强电荷转移, 其吸附能明显大于其他储锂位置. 同时在锂嵌入过程中, 由于石墨烯的引入, 明显减小了界面处硅的形变, 有望提高其作为锂电池负极材料的可逆容量.     

界面结构对Cu/Ni多层膜纳米压痕特性影响的分子动力学模拟

金属多层膜调制周期下降到纳米级时,其力学性质会发生显著改变. Cu-Ni晶格失配度约为2.7%,可以形成共格界面和半共格界面,实验中实现沿[111]方向生长的调制周期为几纳米且具有异孪晶界面结构的Cu/Ni多层膜,其力学性质发生显著改变.本文采用分子动力学方法对共格界面、共格孪晶界面、半共格界面、半共格孪晶界面等四种不同界面结构的Cu/Ni多层膜进行纳米压痕模拟,研究压痕过程中不同界面结构类型的形变演化规律以及位错与界面的相互作用,获取Cu/Ni多层膜不同界面结构对其力学性能的影响特征.计算结果表明,不同界面结构的样品在不同压痕深度时表现出的强化或软化作用机理不同,软化机制主要是由于形成了平行于界面的分位错以及孪晶界面的迁移,强化机制主要是由于界面对位错的限定作用以及失配位错网状结构与孪晶界面迁移时所形成的弓形位错之间的相互作用.     

CeO_2负载多孔碱激发钢渣基催化剂的制备及其光催化性能

固体废弃物高附加值利用是资源可持续发展的重要途径之一,创新性的提出了以丙烯酸树脂乳液为孔形成剂,对碱激发钢渣基胶凝材料的孔结构进行调变,制备出新型多孔碱激发钢渣基胶凝材料,采用初湿浸渍法合成了一种新型的CeO_2负载的多孔钢渣基催化剂。利用XRF,XRD,BET,UV-Vis DRS等手段对光催化剂的组成、结构及光谱性能进行了表征,评价了其光催化分解水制氢活性。结果表明:孔形成剂的加入,改变了碱激发钢渣基胶凝材料的孑L结构,其介孔体积增加了70.27%,负载8 Wt%CeO_2的光催化剂介孔体积增加了144.14%。在模拟太阳光源辐照6 h后,负载8 Wt%CeO_2的光催化剂的最高产氢活性(7 653μmol·g~(-1))和产氢速率[1 275.5μmol·(g·h)~(-1)]归因于介孔体积增加了水分子的传质速率以及高分散的CeO_2活性组分与载体中FeO形成的耦合半导体促进了光生电子-空穴对的高效分离。     

微波辅助表面修饰：大范围可控调节CdTe纳米粒子发光光谱

利用微波辅助合成方法简单快捷地调节水溶液中CdTe纳米晶的发光性质，使其发光光谱可以覆盖整个可见光区，甚至部分扩展到近红外(537～680 nm)．这种光谱调控的原因可能是由于CdTe纳米晶表面形成了核壳结构以及纳米粒子之间形成复杂的纳米组合体．     

原位低场核磁共振弛豫法定量监测光催化Cr(Ⅵ)还原反应

本文利用原位低场核磁共振（LF-NMR）技术在真实固液反应环境中对光催化还原Cr（Ⅵ）反应进行了定量研究,并对Ag纳米颗粒负载量不同的Ag担载石墨相氮化碳复合光催化剂（Ag/g-C₃N₄）在可见光照射下催化Cr（Ⅵ）还原为Cr（Ⅲ）的性能进行了研究.研究发现,Ag纳米颗粒负载（负载量分别为1 wt.%、2 wt.%、5 wt.%和10 wt.%）可以有效提高g-C₃N₄的光催化性能;且负载量为5 wt.%时光催化性能最优,为无Ag负载的g-C₃N₄的4倍.此外,本文还通过横向弛豫时间（T₂）定量分析了反应体系中顺磁性Cr（Ⅲ）离子的浓度,证实了采用LF-NMR弛豫法评价光催化Cr（Ⅵ）还原反应性能的可行性.     

超小金纳米团簇的电催化氧还原性质（英文）

本文合成了含有2～4个Au原子的超小金纳米团簇并测试了其电催化氧还原性能.通过将前驱AuPPh_3Cl暴露在氨水中一个星期制备了超小的金纳米团簇.运用了ESI质谱、X射线精细结构吸收谱、X射线光电子能谱来测试这些超小金纳米团簇,表明这些超小金纳米团簇含有三苯基膦、羟基和吸附氧分子.将这些超小金纳米团簇负载到玻碳电极上,并用循环伏安法和线性伏安法测试其电催化氧还原性能.循环伏安结果表明,这些超小金纳米团簇电催化氧还原反应的起始电势为0.87 V(相对可逆氢电极),转移的电子数为4.     

氮化碳材料的光谱学分析及光催化性能研究

为克服光催化材料可见光利用效率低的缺陷, 通过三聚氰胺高温缩聚的方法合成了石墨型氮化碳(g-C3N4)材料。采用XRD, SEM, UV-Vis技术对氮化碳材料的微观结构和光学性能进行了表征, 并通过降解罗丹明B溶液研究了缩聚温度和不同光源对光催化效率的影响。结果表明, 合成的氮化碳层片状结构保存良好, 尽管材料表面在高温下断裂形成了不规则的块体颗粒;随着煅烧温度的升高, 催化剂在紫外光和可见光部分的吸收都显著增强, 这可能是由于材料表面的岩石状块体颗粒提高了材料的比表面积, 同时降低了光的反射又提高了对光的吸收。在罗丹明B的光降解测试中, 催化剂在可见光和太阳光照射下均表现出了良好的催化效果, 缩聚温度为580 ℃时效果最好, 分别为94.8%(60 min)和91.1%(90 min)。该方法制备的石墨型氮化碳催化剂对利用清洁能源进行环境净化应用具有极大的潜在价值。     

单核/双壳结构CdSe/CdS/ZnS纳米晶的合成与发光性质

以巯基乙酸为稳定剂,在水溶液中合成了单核/双壳结构的CdSe/CdS/ZnS纳米晶。在内核CdSe和外壳ZnS之间的内壳CdS作为晶格匹配调节层,能够很好的改善核/壳界面处的性能,而且,最外层ZnS能够最大程度地使激子受限。用TEM和XPS对纳米晶进行了表征,并且用光致发光光谱和吸收光谱对不同核壳结构的纳米晶的发光性能进行了比较,结果表明单核/双壳结构的纳米晶具有更加优异的发光特性。     

氮化碳材料的光谱学分析及光催化性能研究

为克服光催化材料可见光利用效率低的缺陷,通过三聚氰胺高温缩聚的方法合成了石墨型氮化碳(g-C₃N₄)材料。采用XRD,SEM,UV-Vis技术对氮化碳材料的微观结构和光学性能进行了表征,并通过降解罗丹明B溶液研究了缩聚温度和不同光源对光催化效率的影响。结果表明,合成的氮化碳层片状结构保存良好,尽管材料表面在高温下断裂形成了不规则的块体颗粒;随着煅烧温度的升高,催化剂在紫外光和可见光部分的吸收都显著增强,这可能是由于材料表面的岩石状块体颗粒提高了材料的比表面积,同时降低了光的反射又提高了对光的吸收。在罗丹明B的光降解测试中,催化剂在可见光和太阳光照射下均表现出了良好的催化效果,缩聚温度为580 ℃时效果最好,分别为94.8%(60 min)和91.1%(90 min)。该方法制备的石墨型氮化碳催化剂对利用清洁能源进行环境净化应用具有极大的潜在价值。     

氦等离子体处理对纳米二氧化硅溶胶涂覆T300碳纤维拉伸性能的影响

氦等离子体处理纳米二氧化硅溶胶涂覆T300碳纤维能构造出特定空间结构形态的纳米涂覆层.扫描电子显微镜照片显示,经氦等离子体处理后纳米二氧化硅溶胶涂覆T300碳纤维的纳米涂覆层在纤维表面分布均匀,起到填补纤维表面微观缺陷的功能.X射线光电子能谱及傅里叶变换红外光谱显示,纤维表面被引入了活性官能团,纳米二氧化硅涂覆层与碳纤维间有表面激活反应.形成纳米界面结构的T300碳纤维表面与纳米二氧化硅涂覆层间的相互作用符合艾琳方程,利用热激活体积可以对其相互作用进行定量分析.拉伸试验表明,屈服塑性变形导致纳米界面结构热激活,纳米微粒阻碍碳纤维表面大分子链形貌变化的热激活体积是纳米界面结构性能的重要表征. 关键词： 激活体积 溶胶涂覆 氦等离子体 纳米界面结构     

白碳纳米晶薄膜及其场致电子发射特性

利用微波等离子体化学气相沉积方法,以甲烷、氢混合气体为反应气体,具有钛镀层的玻璃作为衬底,制备了具有sp¹杂化结构的白碳纳米晶薄膜。利用X射线衍射、俄歇电子能谱,以及扫描电子显微镜对薄膜结构进行了表征。以白碳纳米晶薄膜为阴极,以镀有ITO透明导电薄膜玻璃为阳极,采用二极管结构,测试了白碳纳米晶薄膜的场致电子发射特性。开启电场为2.5 V/μm,在电场为5 V/μm时的电流密度为200μA/cm²。对白碳纳米晶薄膜生长机理,以及其场致电子发射机制进行了讨论。     

金属纳米颗粒与二维材料异质结构的界面调控和物理性质

二维材料具有原子级光滑表面、纳米级厚度和超高的比表面积,是研究金属纳米颗粒与二维材料的界面相互作用,实时、原位观察金属纳米颗粒的表面原子迁移、结构演化和聚合等热力学行为的重要载体.设计和构筑金属纳米颗粒与二维材料异质结构界面,在原子尺度分析和表征界面结构,揭示材料结构和性能之间的相互关系,对于理解其相互作用和优化器件性能具有重要价值.本文总结了近年来金属纳米颗粒在二维材料表面成核、生长、结构演化及其表征的最新进展,分析了金属纳米颗粒对二维材料晶体结构、电子态、能带结构的影响,探讨了可能的界面应变、界面反应,及其对电学和光学等性质的调控,讨论了金属纳米颗粒对基于二维材料的场效应管器件和光电器件的性能提升策略.为从原子、电子层次揭示微结构、界面原子构型等影响金属纳米颗粒-二维材料异质结性能的物理机制,为金属-二维材料异质结构的研制及其在电子器件、光电器件、能源器件等领域的应用奠定了基础.     

离子液体辅助N,S,F共掺杂纳米TiO2的制备与表征

以TiCl4、硫脲和离子液体([C6mim]+[BF4]-)为原料,采用微波催化水解法合成掺杂的纳米TiO2前驱体,在NH3/N2气氛中经程序升温煅烧处理制得N,S,F共掺杂TiO2光催化剂(N—S—F—TiO2)。采用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis/DRS)等对该光催化剂的结构和性能进行表征。结果表明,该光催化剂为锐钛矿晶型,具有较高的纯度和结晶度,掺杂在TiO2晶体中形成Ti—O—N键,Ti—O—S键,Ti—S键,而F以TiOF2形态掺杂。在可见光区400～550nm具有强吸收,且在600～800nm出现一个较强的吸收带。实验表明,使用[C6mim]+[BF4]-与H2O的体积比为5/95所制得的光催化剂对甲基橙降解的催化活性最高,可见光照射200min降解率达95%。多掺杂的协同效应使得N—S—F—TiO2具有对可见光的强烈吸收和较高的可见光催化活性。     

非晶粉/硅橡胶复合薄膜应力阻抗性能

选用硅橡胶为基材,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶纳米晶软磁合金粉体为磁性功能填料,采用机械共混的方法制备非晶粉/硅橡胶力敏复合材料。采用自制测试夹具测试非晶粉/硅橡胶复合材料的阻抗值,采用扫描电镜分析非晶粉颗粒形貌及其在硅橡胶基材中分散情况,在此基础上研究了复合材料界面绝缘性、单层与多层叠加复合薄膜、加入导电层及其层数对复合应力阻抗性能的影响。研究结果表明:铜箔作为界面强化导电层的加入是提高复合薄膜力敏特性的有效途径之一,设计实验中的复合薄膜/铜箔/复合薄膜结构相当于聚合物/金属/聚合物三明治多层膜结构,对敏感性具有增强效应。     

高温处理对CNx薄膜晶化的影响

利用直流磁控溅射制得非晶态氮化碳膜,然后在高温下、常压N气氛中进行热处理,利用DTA,XRD和Auger研究晶化前后氮化碳成分、结构以及键态的变化.实验结果表明:在1186℃附近出现了晶化现象,高温晶化处理可以促进无定形氮化碳向晶态转变,在XRD图谱上出现α-C3N4衍射峰.Auger实验结果表明膜中出现富C,Si,N的区域.     

高氢容量硼氢化锂/碳气凝胶复合材料的制备与性质北大核心CSCD

采用"纳米装填"技术和"熔化渗透"工艺成功制备了氢容量在硼氢化锂质量分数80%以上的硼氢化锂/碳气凝胶复合材料。并用扫描电镜、透射电镜、傅里叶红外透射光谱等手段表征了复合材料的结构与性能。发现硼氢化锂填充了碳气凝胶骨架孔隙的90%以上,形成均匀的复合材料。研究了复合材料的形成机制,发现硼氢化锂先进入碳气凝胶骨架的小孔,再逐渐填充大孔。这有利于材料晶粒的细化,提高吸放氢性能,减少结构缺陷。经放氢动力学测试表明,LiBH4/CRF复合材料的放氢速率是文献中LiBH4与活性炭的球磨样品的5倍。