Pu在Gd2Zr2O7基质中的模拟固化: (Gd1-xCex)2Zr2O7+x的热物理性能研究

采用高温固相反应,以NaF作助熔剂,在1000 ℃的温度下合成了锕系元素Pu的模拟固化体(Gd_1-xCe_x)₂Zr₂O_7+x (0 ≤ x ≤ 0.7).研究了模拟固化体的物相、热膨胀系数(TEC)、热导率(TC)随温度及组成的变化规律.粉末X射线衍射(XRD)测试结果表明: Gd₂Zr₂O₇基质本身呈弱有序烧绿石结构,而用Ce⁴⁺取代Gd³⁺的模拟固化体都呈缺陷萤石结构. (Gd_1-xCe_x)₂Zr₂O_7+x的Ce(3d) X射线光电子能谱(XPS)有六个峰,结合能分别位于881.7, 888.1, 897.8, 900.4, 907.1, 916.1 eV处,与CeO2的XPS图谱非常相似,说明Ce为四价.随着温度的升高,所有样品的热膨胀系数总体上呈增大趋势.在室温至750 ℃附近,大部分样品的热导率随温度的升高而降低,之后热导率又呈小幅上升.在相同温度下,固化体(Gd_1-xCe_x)₂Zr₂O_7+x (0 ≤ x ≤ 0.7)的热膨胀系数及热导率随组成变化呈相同趋势:在0 ≤ x ≤ 0.1范围内随x的增大而增大,随后在x = 0.1-0.7时逐渐减小.     

(Fe1-xNix)ZrF6固溶体晶体结构与可调控的热膨胀性质

绝大部分物质具有热胀冷缩的基本性质,然而近年来的研究发现一些化合物具有反常的负热膨胀性质,其为有效调节物质热膨胀系数(CTE)提供了可行性,尤其调控各向同性化合物热膨胀性质是一个重要的研究方向。本文以双ReO₃结构的固溶体(Fe_1-xNi_x)ZrF₆为研究对象,对(Fe_1-xNi_x)ZrF₆固溶体的制备、晶体结构以及热膨胀调控开展了深入研究。(Fe_1-xNi_x)ZrF₆固溶体呈现全程固溶特性,通过Ni²⁺对Fe²⁺进行化学替代的方法实现了(Fe_1-xNi_x)ZrF₆热膨胀系数在大范围内的有效调控(−3.24×10⁻⁶– +18.23 × 10⁻⁶ K⁻¹,300–675 K),尤其,在(Fe_0.5Ni_0.5)ZrF₆化合物中得到了零膨胀性能。作为一种典型的框架结构化合物,晶胞中F原子横向热振动的差异是导致各自不同热膨胀差异的本质原因。该研究给我们提供了一个基于开放式框架结构化合物的热膨胀调控方法。     

杂多酸/离子液体杂化材料催化苯的高选择性羟基化

制备了V取代的磷钼酸H_3+xPMo_12-xV_xO₄₀（x=0,1,2）及1-丁基-3-甲基咪唑溴盐离子液体（[C₄mim]Br）,并采用离子交换的方法制备了系列杂化材料（[C₄mim]3+xPMo_12-xV_xO₄₀,x=0,1,2）;采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对所制备样品进行了表征;以H₂O₂为氧化剂,考察了所得样品催化苯羟基化制苯酚的活性。结果表明,和相应的离子液体及杂多酸相比,杂化材料的催化活性得到了很大的提高,尤其是催化剂[C₄mim]₅PMo₁₀V₂O₄₀,在优化后的条件下,苯的转化率可达到21%,苯酚的选择性在99%以上。而且,该催化剂具有很好的可重复使用性,连续使用五次后,苯的转化率和苯酚的选择性没有明显降低。     

树脂基稀土-铁系超磁致伸缩复合材料的制备与压应力效应研究

采用粉末粘结-磁场成型法制备了树脂基稀土-铁系超磁致伸缩复合材料(Giant magnetostrictive particle composite,GMPC),并对样品在不同压应力下的磁致伸缩系数进行了测量,当样品中的TeDyFe合金颗粒尺寸为0~200μm、质量分数为90%时,其磁致伸缩系数于外加磁场达到266 kA.m-1时即已趋近饱和,饱和磁致伸缩系数达623×10-6;当施加在样品纵向方向上的预压应力为5 MPa时,此时样品的饱和磁致伸缩系数最高,为662×10-6,比未加预压应力时样品的饱和磁致伸缩系数高39×10-6,表明所制得的实验样品具有一定的压应力效应,并且压应力效应在较低压力下起积极作用,在较大压力下则产生消极作用。     

两步沉积法制备Br或Cl掺杂的有机-无机杂化钙钛矿太阳电池

采用控制前驱体浓度的两步沉积法和插入PbI₂层的DMSO分子（PbI₂（DMSO）复合体）分别与MAX（MA=CH₃NH₃,X=I,Br）或MAX（X=I,Cl）进行的分子内交换法,实现了Br或Cl的掺杂并合成了厚度为300nm左右的混合卤化物钙钛矿MAPbI_3-xBr_x和MAPbI_3-xCl_x膜。MAX前驱体溶液中含5%（摩尔分数,下同）MABr或15% MACl所生成的Br或Cl掺杂钙钛矿膜能提高钙钛矿太阳电池的光伏性能,进一步提高MABr或MACl的含量并不会明显改变掺杂量,但会形成小的白色颗粒或者针孔,这些将对电池的性能产生不利影响。前驱体溶液含5% MABr的MAPbI_3-xBr_x钙钛矿太阳电池所获得的能量转换效率（PCE）为13.2%,含15% MACl的MAPbI_3-xCl_x钙钛矿太阳电池获得了最高13.5%的PCE。     

基于偶氮桥连的新型双铁羰基配合物:Fe2(N2C5H10)(CO)6-x (PR3)x的合成及衍生

具有五元环结构的偶氮化合物4,4-二甲基-4,5-二氢-3H-吡咯（N₂C₅H₁₀）,与Fe₃（CO）₁₂在甲苯中加热回流反应,生成双铁六羰基配合物Fe₂（N₂C₅H₁₀）（CO）₆（1）.反应中N=N双键被还原,配体以（N₂C₅H₁₀）^2-的形式与Fe^IFe^I配位,形成具有蝶形结构的34e^-化合物.研究了在脱羰基试剂Me₃NO存在条件下,1和单齿膦配体PR₃反应生成Fe₂（N₂C₅H₁₀）-（CO）₅（PR₃）（PR₃=PPh₃,2a;PCy₃,2b）单取代配合物.光照条件下,化合物1中的CO配体还可以被双齿膦配体dppe[dppe=1,2-C₂H₄（PPh₂）₂]和dppbz[dppbz=1,2-C₆H₄（PPh₂）₂]取代,生成产物的类型和膦配体的夹角相关.与夹角较大的dppe反应,生成桥连产物Fe₂（N₂C₅H₁₀）（CO）₄（μ-dppe）（3a）;而与刚性较大的dppbz反应时,Fe₂（NR）₂的蝶形结构打开呈四元环;其中一个Fe上的CO被取代,dppbz与该Fe中心螯合,生成具有桥连CO的化合物Fe₂（N₂C₅H₁₀）（μ-CO）（CO）₄（κ²-dppbz）（3b）.合成具有Fe^I-CO-Fe^I结构的羰基化合物,一直是模拟[FeFe]氢化酶活性中心还原态结构Fe₂（SR）₂（μ-CO）-（CO）_5-xL_x的重要挑战.该类Fe₂（NR）₂（CO）_6-x（PR₃）_x化合物的合成,能为探索模拟[FeFe]氢化酶活性中心结构提供新的途径和思路.以上化合物均通过核磁[³¹P（¹H）NMR]、红外光谱（IR）、元素分析及X射线单晶结构衍射等表征.     

基于表面修饰聚丙烯酸合成超顺磁/荧光纳米复合粒子

在聚丙烯酸修饰的Fe₃O₄纳米粒子表面共价结合罗丹明B, 获得分散性和荧光信号均得到改善的超顺磁/荧光复合纳米材料. 分别用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪、荧光光谱仪、X射线衍射仪(XRD) 和振动样品磁强计(VSM) 对合成的粒子进行了表征. 结果表明, 羧基化的Fe₃O₄纳米粒子和Fe₃O₄-荧光纳米复合材料的粒径基本相同, 为6～10 nm. Fe₃O₄-荧光纳米复合材料的饱和磁化强度为39.2 A•m²/kg, 室温下呈现超顺磁性, 具有较强的荧光信号.     

Pr_(0.15)Tb_(0.85)Fe_(1.9)B_x内禀磁致伸缩的测量与分析

利用电弧熔炼法制备了Pr_(0.15)Tb_(0.85)Fe_(1.9)B_x系列样品,通过X射线衍射法对粉末样品的(440)衍射峰进行精细步进扫描并拟合数据,分析获得样品的内禀磁致伸缩λ_(111),通过电阻应变片法测得块状样品在外加磁场下的磁致伸缩值变化趋势,外推得到宏观饱和磁致伸缩值λ_s,并从Laves相晶体结构特性出发对两者进行详细比较对照和进一步深化分析.结果表明,常温下Pr在Laves相化合物中对磁致伸缩具有较大的贡献,适量B的掺入可以增加Pr在Laves相化合物中的含量且不降低材料的磁致伸缩性能.     

Ca掺杂的CeO2模型催化剂的形貌和电子结构及其与CO2分子的相互作用

利用扫描隧道显微镜、X射线光电子能谱和同步辐射光电子能谱研究了CeO₂(111),部分还原的CeO_2-x(111) (0＜x＜0.5)以及Ca掺杂的CeO₂模型催化剂的形貌、电子结构以及它们与CO₂分子间的相互作用。CeO₂(111)和部分还原的CeO_2-x(111)薄膜外延生长于Cu(111)单晶表面。不同Ca掺杂的CeO₂薄膜是通过在CeO₂(111)薄膜表面室温物理沉积金属Ca及随后真空退火到不同温度而得到的。不同的制备过程导致样品具有不同的表面组成,化学态和结构。CO₂吸附到CeO₂和部分还原的CeO_2-x表面后导致表面羧酸盐的形成。此外,相比于CeO₂表面,羧酸盐物种更易在部分还原的CeO_2-x表面生成,而且更加稳定。而在Ca掺杂的氧化铈薄膜表面,Ca²⁺离子的存在有利于CO₂的吸附,且探测到碳酸盐物种的形成。     

Zr掺杂对PdO/Ce1-xPdxO2-δ催化剂CO和CH4催化氧化的影响

采用溶液燃烧法制备出PdO/PdO/Ce_1-xPd_xO_2-δ （PdO/CP）和PdO/Ce1-x-yPdxZryO₂-δ （PdO/CPZ）催化剂,通过硝酸处理去除催化剂表面的PdO物种得到对应的PdO/Ce_1-xPd_xO_2-δ （CP）和Ce1-x-yPdxZryO₂-δ （CPZ）催化剂。考究四种催化剂（PdO/CP、PdO/CPZ、CP、CPZ）对CO和CH₄的氧化活性,并计算得出表面PdO和Pdⁿ⁺物种的转化频率（TOF）。结果表明Zr的添加对PdO催化剂上CO和CH₄的催化氧化活性具有不同的影响。Zr的添加对PdO/CPZ和CPZ催化剂的CO催化活性具有明显的促进作用,前者归因于PdO/CPZ催化剂表面生成了更小颗粒的PdO粒子,后者归因于CPZ催化剂中含有更多的氧空位。对于CH₄的催化氧化,Pdⁿ⁺物种起到关键的作用。由于Zr的掺杂导致CeO₂的晶格中Pd物种的含量减少,致使PdO/CPZ催化剂和CPZ催化剂对CH₄氧化活性的降低。     

TiN/HfxZr1-xO2/TiN铁电电容器的原位生长与表征

HfO₂基铁电电容器,特别是TiN/Hf_xZr_1-xO₂/TiN金属-绝缘体-金属电容器,由于其良好的稳定性、高性能和互补金属氧化物半导体(CMOS)兼容性,在新一代非易失性存储器中有着广阔的应用前景。由于TiN/Hf_xZr_1-xO₂/TiN电容器的电性能与Hf_xZr_1-xO₂铁电薄膜与TiN电极层界面质量相关,因此控制TiN/Hf_xZr_1-xO₂/TiN异质结构的制备和表征至关重要。本文报道了一种三明治结构：Hf_xZr_1-xO₂铁电薄膜夹在两个TiN电极之间的新的制备方法,通过超高真空系统互连的原子层沉积(ALD)和磁控溅射设备实现。原位生长和表征结果表明,ZrO₂掺杂浓度和快速热退火温度可以调节TiN/Hf_xZr_1-xO₂/TiN异质结的铁电性能,并能很好地被互连系统监控。在该体系中,通过在HfO₂中掺杂50% (molar fraction, x) ZrO₂并且在600 ℃下快速热退火(RTA),获得了21.5 μC·cm^-2的高剩余极化率和1.35 V的低矫顽电压。     

MgF2改性Alq3纳米复合材料的制备及其对OLED抗老化性能的提高

提高有机电致发光器件(OLED)的稳定性和寿命是其市场化应用中需要解决的关键问题.本文从提高发光材料自身的稳定性出发,以Mg(CF₃COO)_2-x(CH₃COO)_x溶胶为前驱体,将其与8-羟基喹啉铝(Alq₃)混合浓缩成糊状后, 300 ℃真空烧结,经过MgF₂的生成和Alq₃的相变后,形成了一系列Mg含量不同的具有超结构ε相的纳米复合材料Alq₃-MgF₂.研究结果表明,相比于纯Alq₃, Alq₃-MgF₂纳米复合材料制备的OLED可以很好地保持Alq₃的发光特性,同时,其抗老化性能得到显著提高.特别是, Mg(CH₃COO)₂投料量为Alq₃的5% (摩尔分数)时,所得Alq₃-MgF₂纳米复合材料制备的器件抗老化性能最优,在空气中老化72 h,最大发光亮度仍保持在起始值的93.5%;而Alq₃制备的OLED在空气中老化24 h后基本失活.     

Synthesis and characterisation of the methylene-inserted mixed-chalcogenide compounds Fe2(CO)6(μ-SeCH2Te) and Fe2(CO)6(μ-SCH2Te)

The methylene-bridged, mixed-chalogen compounds Fe₂(CO)₆(μ-SeCH₂Te) (1) and Fe₂(CO)₆(μ-SCH₂Te) (3) have been synthesised from the room temperature reaction of diazomethane with Fe₂(CO)₆(μ-SeTe) and Fe₂(CO)₆(μ-STe), respectively. Compounds 1 and 3 have been characterised by IR, ¹H, ¹³C, ⁷⁷Se and ¹²⁵Te NMR spectroscopy. The structure of 1 has been elucidated by X-ray crystallography. The crystalsare monoclinic,space group P2₁/n, A = 6.695(2), B = 13.993(5), C = 14.007(4)Å, β = 103.03(2)°, V = 1278(7) ų, Z = 4, D_c = 2.599 g cm⁻³ and R = 0.030 (R_w = 0.047).     

Structural evolutions of the n-heneicosane and n-tricosane molecular alloys at 293 K

A structural study of odd-numbered n-alkane (C_n) binary mixtures (C₂₁ : C₂₃) was carried out on powder samples using a Guinier-de Wolff camera with increasing concentration of n-C₂₃ at 293 K.

Despite the reports in the literature, these molecular alloys do not form an orthorhombic continuous homogeneous solid solution to C₂₁ from C₂₃ at “low temperature”. Instead, as already observed in two even-numbered C_n systems, X-ray diffraction results show the existence of seven solid solutions as the molar concentration of C₂₃ increases: four terminal solid solutions, denoted β₀(C₂₁)β₀(C₂₃), isostructural with the “low temperature” phase of pure C₂₁ and C₂₃ (Pbcm), β′₀(C₂₁) and β′₀(C₂₃), identical to the phase β′₀ which appears in pure C₂₃ above the δ transition, and three orthorhombic intermediate solid solutions, designated β″₁, β′₁ and β″₂.

On the basis of powder X-ray photographs, the phases β″₁ and β″₂ (C₂₁ : C₂₃) are indistinguishable, and they are isostructural with the intermediate solid solution β″ of the even-numbered C_n binary systems (C₂₂ : C₂₄) and (C₂₄ : C₂₆). The phase β′₁(C₂₁ : C₂₃) is also isostructural with the two indistinguishable intermediate solid solutions β′₁ and β′₂ of the molecular alloys (C₂₂ : C₂₄) and (₂₄ : C₂₆).

From this study and our other laboratory results, the sequences of appearance of the solid solutions and the structural identities between these phases are established at “low temperature” for all the binary molecular alloys of consecutive C_n (odd-odd, even-even or odd-even: 19 < n < 27) when increasing the solute concentration.     

[(Me3Sn)2(Me3Sb)M(CN)6]∞ (M = Fe, Ru): Neuartige Organo-Sn/Sb-Polymere von besonderer chemischer und thermischer stabilität

The thermally (decomp. temp. 300°C) and completely air stable, novel coordination polymers [(Me₃Sn^IV)₂(Me₃Sb^V)M^II(CN)₆]_∞ with M = Fe and Ru can be prepared by co-precipitation from aqueous solutions of Me₃SnCl, Me₃SbBr₂ and K₄[(M(CN)₆], or, alternatively, by the ion-exchange-like reaction of the polymers [A(Me₃Sn)₃M(CN)₆]_∞ (A⁺ = Et₄N⁺, Cp₂Co⁺, Me₃Sn⁺ etc.) with Me₃SbBr₂. IR-spectroscopic findings suggest a statistical distribution of quasi-octahedral M(CN-Sn··)_6-x(CNSb ··)_x building blocks (with x = 0–6) within a three-dimensional network.     

The electrochemical reduction of CP2TiCl2 in the presence of trimethylphosphine

The electrochemistry of the complexes Cp₂TiCl_x(PMe₃)_2-x in anhydrous THF has been studied. The most stable complexes at the three oxidation states of titanium are Cp₂TiCl₂, Cp₂TiCl(PMe₃) and Cp₂Ti(PMe₃)₂, and each of these species is readily formed by electrolysis. It has also been demonstrated that oxidation/reduction of these species is followed by facile and rapid ligand exchange to form the preferred species in the new oxidation state provided a stoichiometric concentration of the required ligand is present. The consequences of this redox and ligand exchange chemistry for the synthetic reactions catalyzed by lower oxidation states of Ti are discussed. Finally, the voltammetry of a titanocycle is reported, and it is shown that the corresponding Ti^III metallocycle is stable.     

Reducing Packing Factor of ZnIn2S4 to Promote Photocatalytic Activity

Due to the quite sluggish charge-carrier separation in semiconductor photocatalysts, the photocatalytic activity of these materials is still far inferior than anticipated. Herein, a novel approach to reducing the packing factor(PF) of ZnIn₂S₄ semiconductors to improve the charge-carrier separation is offered. The well-crystallized Zn_1-xIn₂S_4-x(x=0, 0.05, 0.1) powders were productively prepared through solid-state reactions. Their structures were verified by the high-resolution transmission electron microscopy, powder X-ray diffraction, and X-ray photoelectron spectroscopy. The PF values of Zn_1-xIn₂S_4-x(x=0, 0.05, 0.1) samples were calculated to be 0.683, 0.651, and 0.618, respectively. The reduction of the PF for Zn_1-xIn₂S_4-x with increasing x can promote the separation of photoexcited carriers, and this process was endorsed by their photoelectric response and photoluminescence emission spectra. The Zn_0.9In₂S_3.9 sample with a lower PF value presents roughly 21 times higher photocurrent density and four times higher photodegrading rate of methyl orange than those of pristine ZnIn₂S₄.