金刚石纳米线氮空位色心的表面与尺寸效应（英文）

使用大规模自旋极化密度泛函理论计算研究了表面修饰和尺寸对金刚石纳米线(DNs)中氮空位(NV)色心的几何结构、电子结构、磁性和稳定性的影响.理论上设计了几种不同的DNs,这些DNs具有不同的表面修饰(干净、氢化和氟化),并且直径达数百个原子.实验结果证明,中性(NV0)和带1个负电荷(NV-)的NV色心的电子结构不受半导体表面修饰和DNs直径大小的影响,但NV色心的稳定性对这两个因素具有不同的响应.此外,研究中还发现,由于DNs中存在圆柱形表面电偶极子层,对DNs中掺杂的NV~-色心的稳定性,表面改性诱导了不依赖尺寸的长程效应.特别地,对于n型氟化金刚石表面,掺杂在DN中的NV~-色心可以稳定存在,而对于p型氢化表面, NV~0则相对更稳定.因此,表面修饰为控制金刚石纳米线中的NV色心的电子结构和稳定性提供了一种精确有效的调控方法.     

利用表面修饰调制GaAs纳米线的电子结构

采用第一性原理的密度泛函方法,研究了利用表面修饰来调制GaAs纳米线的电子结构.在计算中考虑了几种不同的表面钝化材料(H、F、Cl、Br和I)对GaAs纳米线电子结构的影响.计算结果表明,不同的原子修饰GaAs纳米线时对其能带结构的调制主要取决于它们对纳米线表面态的饱和能力.表面修饰不仅可以调节GaAs纳米线的能隙大小,而且也可以调制其能隙类型.GaAs纳米线的电子结构由表面效应和量子限制效应共同来决定.使用不同材料修饰表面的GaAs纳米线的能隙随直径的变化幅度并不相同.表面修饰为实现同种直径和同种结构的GaAs纳米线的能带工程提供了一种新的途径.     

利用表面修饰调制GaAs纳米线的电子结构

采用第一性原理的密度泛函方法,研究了利用表面修饰来调制GaAs纳米线的电子结构. 在计算中考虑了几种不同的表面钝化材料（H、F、Cl、Br 和I）对GaAs纳米线电子结构的影响. 计算结果表明,不同的原子修饰GaAs 纳米线时对其能带结构的调制主要取决于它们对纳米线表面态的饱和能力. 表面修饰不仅可以调节GaAs纳米线的能隙大小,而且也可以调制其能隙类型. GaAs纳米线的电子结构由表面效应和量子限制效应共同来决定. 使用不同材料修饰表面的GaAs纳米线的能隙随直径的变化幅度并不相同. 表面修饰为实现同种直径和同种结构的GaAs纳米线的能带工程提供了一种新的途径.     

表面悬挂键对GaAs纳米线掺杂的影响及其钝化

利用第一性原理计算方法研究了表面悬挂键对GaAs纳米线掺杂的影响及其钝化．计算结果显示,不论是闪锌矿结构还是纤锌矿结构,GaAs纳米线表面Ga原子上带正电荷的表面悬挂键都是一类稳定的缺陷,并且这种稳定性不会随着纳米线直径的变化而变化．这种表面悬挂键会形成载流子陷阱中心从而从p型掺杂的GaAs纳米线俘获空穴,使得纳米线的掺杂效率下降．和NH3相比,NO2 具有足够的电负性来俘获GaAs纳米线表面悬挂键上的未配对电子,从而有效地钝化GaAs纳米线的表面悬挂键,提高纳米线的p型掺杂效率,并且这种钝化特性不会随着纳米线直径的变化而改变．     

氟化富勒烯的结构、性质及其应用研究进展

氟化富勒烯因其独特的结构引起了研究者们持续而广泛的关注.在介绍氟化富勒烯的结构和电子特性的基础上,总结了其在金刚石、硅、石墨烯等材料的表面掺杂,以及有机发光二极管等电子器件的p型掺杂等领域的应用.最后,介绍了氟化富勒烯在其他领域中的最新应用,并对氟化富勒烯材料的发展趋势和前景进行了展望.     

金、铜金属纳米棒或纳米线的AFM和SERS的研究(英文)

通过电化学氧化法制备具有不同孔径氧化铝模板 ,利用交流电镀的方法在模板中沉积金属 ,再用酸溶解模板可以得到相应尺度的金属纳米线或纳米棒的阵列 .本文利用原子力显微镜和表面增强拉曼技术分别表征了金和铜两种金属纳米线阵列 .研究结果表明 ,作为探针分子的硫氰(SCN )在金属纳米线上的碳氮三键的振动频率随纳米线直径的增大而蓝移 .这一现象可能是因为尺寸效应对纳米线的费米能级造成影响 ,使不同直径的金属纳米线电子结构存在微小的差别 .     

不同取代位掺杂对Li4Ti5O12结构及性能的影响

锂离子负极材料Li₄Ti₅O₁₂具有资源与性能等方面的优势,正在成为新一代储能和动力领域的研究重点.本文综述了掺杂离子在晶格中所处的不同取代位置及本身性质对Li₄Ti₅O₁₂结构和性能的影响.取代Li的位于四面体(8a)位置的掺杂元素阻碍锂离子的扩散;取代Li的位于八面体(16d)位置的掺杂元素会影响Li离子在晶格中的分布;取代Ti的位于八面体(16d)位置的掺杂元素会影响Li₄Ti₅O₁₂的结构稳定性;取代O的位于八面体(32e)位置的掺杂元素会影响Li₄Ti₅O₁₂的导电性.一定条件下在Li₄Ti₅O₁₂中掺入高价态的元素取代Li⁺、Ti⁴⁺、O^2-,均能提高Li₄Ti₅O₁₂电子导电能力.掺杂元素各异的能带结构和氧化还原行为会影响Li₄Ti₅O₁₂的电化学反应过程.掺杂元素的离子半径和最终能够进入晶格的数量会改变Li₄Ti₅O₁₂的晶格常数和微观组织形貌.     

化学修饰阳极氧化铝模板法合成小尺寸聚苯胺纳米线

利用表面活性剂对阳极氧化铝(AAO)模板进行化学修饰，发展了模板合成法，从而得到更小尺寸的聚苯胺纳米管、线.在表面活性剂十八烷基脂肪酸(R18)修饰下，在14 nm孔径的AAO模板中合成7 nm的纳米线.对不同表面活性剂的比较后发现,通过改变修饰表面活性剂上烷基链长可以对所制备的聚合物纳米管、线的直径进行调控.     

Ni2P/Cu(OH)2催化剂的制备及其全解水性能研究

通过化学处理法在泡沫铜基底表面生成Cu(OH)₂纳米线,大大增加了基底材料的表面积和导电性.采用水热法在Cu(OH)₂纳米线表面制备片状Ni-CH/Cu(OH)₂前驱体,对Ni-CH/Cu(OH)₂前驱体进行低温磷化得到多级结构Ni₂P/Cu(OH)₂催化剂.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射仪(XRD)对催化剂的物质结构和表面形貌进行了表征.采用线性伏安法、恒电位等技术对催化剂的电化学性能进行测试.在1.0 mol·L^-1 KOH碱性溶液中,当电流密度为10 mA·cm^-2时,Ni₂P/Cu(OH)₂的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)过电位分别为133和333 mV,且均具有较好的稳定性.将这种多级结构Ni₂P/Cu(OH)₂催化剂分别用作阳极和阴极进行全解水电解,电流密度达到10 ...     

氮掺杂碳纳米管修饰电极的电化学行为

制备了氮掺杂改性的碳纳米管, 并用循环伏安法(CV)测定了多巴胺(DA)和抗坏血酸(AA)在不同氮含量的碳纳米管修饰电极上的电化学行为. 结果表明, 氮掺杂碳纳米管修饰电极对AA和DA有不同的电催化行为, 其中高氮含量修饰电极对AA的催化作用强, 而低氮含量修饰电极对DA的催化作用强. 微分脉冲伏安法(DPV)的结果显示, DA的氧化峰电流与其浓度在5.0×10^－6～2.0×10^－4 mol/L范围内呈良好的线性关系, 检出限达1.64×10^－6 mol/L (S/N＝3); AA氧化峰电流与其浓度在3.0×10^－5～1.0×10^－2 mol/L范围内呈良好的线性关系, 检出限达3.26×10^－6 mol/L (S/N＝3). 该修饰电极在AA大量存在(AA浓度为DA浓度两万倍)时可选择性地实现多巴胺的测定而不造成干扰.     

原位限域生长策略制备有序介孔碳负载的超小MoO3纳米颗粒

采用原位限域生长策略制备了一系列有序介孔碳负载的超小MoO₃纳米颗粒复合物(OMC-US-MoO₃). 其中, 有序介孔碳被用作基质来原位限域MoO₃纳米晶的生长. 依此方法制备的MoO₃纳米晶具有超小的晶粒尺寸(<5 nm), 并在介孔碳骨架内具有良好的分散度. 制得的OMC-US-MoO₃复合物具有可调的比表面积(428~796 m²/g)、 孔容(0.27~0.62 cm³/g)、 MoO₃质量分数(4%~27%)和孔径(4.6~5.7 nm). 当MoO₃纳米晶的质量分数为7%时, 所得样品OMC-US-MoO₃-7具有最大的孔径、 最小的孔壁厚度和最规整的介观结构. 该样品作为催化剂时, 表现出优异的环辛烯选择性氧化性能.     

一个基于偶氮六酸的稀土金属-有机框架

采用1,2,3-三羧基-(1′,2′,3′-三羧基偶氮苯)-苯(H₆TTAB)连接线性四核铕配位单元, 组装形成具有 {4¹⁴·6²⁰·8¹¹}{4³}₂{4⁵·6}拓扑结构的稀土金属-有机框架Eu-TTAB. Eu-TTAB具有高的热和溶剂稳定性, 在紫外光激发下具有发光性质, 且其发光性能可以被铽离子调控并被银离子大幅度提升.     

Hydrogenated/fluorinated catanionic surfactants as potential templates for nanostructure design

The structure and physicochemical properties of the nanoparticles spontaneously formed within aqueous mixtures of the hydrogenated/fluorinated catanionic surfactant cetyltrimetylammonium perfluorooctanoate in the absence of counterions as a function of its concentration are investigated by a combined experimental/computational study at room temperature. Apparent molar volumes, isentropic apparent molar compressibilities, and dynamic light scattering measurements together with transmission and cryo-scanning electron as well as confocal laser microscopy images, and computational molecular dynamics simulations indicate that a variety of structures of different sizes coexist in solution with vesicles of ～160 nm diameter. Interestingly, the obtained nanostructures were observed to self-assemble from a random distribution of monomers in a time scale easily accessible by atomistic classical molecular dynamics simulations, allowing to provide a comprehensive structural and dynamic characterization of the surfactant molecules at atomic level within the different aggregates. Overall, it is demonstrated that the use of mixed fluorinated hydrogenated surfactant systems represents an easy strategy for the design of specific nanoscale structures. The detailed structural analysis provided in the present work is expected to be useful as a reference to guide the design of new nanoparticles based on different hydrogenated/fluorinated catanionic surfactants.     

碳掺杂六方氮化硼/二硫化钼吸附还原六价铬和助催化降解有机污染物

针对二硫化钼(MoS₂)因易团聚导致去除六价铬[Cr(Ⅵ)]容量低的问题, 利用六方氮化硼(BN)良好的吸附性和化学稳定性, 以多巴胺作为BN改性剂, 通过煅烧法和水热法制得碳掺杂六方氮化硼(c-BN)负载MoS₂纳米复合材料(c-BN@MoS₂). 研究了室温条件下c-BN@MoS₂对Cr(Ⅵ)的吸附还原和助催化降解有机污染物的性能. 实验结果表明, c-BN@MoS₂在40 min内对50 mg/L的Cr(Ⅵ)吸附还原去除率高达95%以上, 且以将 Cr(Ⅵ)还原至Cr(Ⅲ)为主, 在pH值为2、 温度为25 ℃条件下去除Cr(Ⅵ)最大容量可达401 mg/g, 显著高于 MoS₂(98 mg/g). 分析显示, c-BN不仅提高了MoS₂的平均孔径, 还可促进MoS₂生成金属特性的1T相, 有利于吸附Cr(Ⅵ)和加快氧化还原过程中的电子转移. 在Fe²⁺/PMS(过一硫酸氢盐)催化体系加入c-BN@MoS₂, 该体系对磺胺甲恶唑的降解性能明显增强, 其反应速率常数提高3倍, 这主要归因于c-BN@MoS₂明显加快了Fe³⁺到Fe²⁺的转变, 导致更多?OH产生, 达到增强降解污染物的目标.     

Hydrogenated polycrystalline diamond films: Elastic and inelastic electron reflectivity

The microstructure and properties of carbon-based thin films depend on the deposition process and conditions used, including pressure, gas phase composition, and substrate temperature, as well as the energy of the reactive species (atoms or ions). For instance concerning diamond films, each method results in different type of films which may differ in terms of diamond grain size (from nano to micro), grain boundary nature, hydrogen content, defect density, amorphous or graphitic components, morphological properties and different chemical and physical properties. Among them, the well-known negative electron affinity, very attractive for the detection and emission of electrons, and high conductivity of diamond surfaces are properties of fully hydrogenated diamond surfaces. Similarly, diamond grain size may influence the electronic and optical properties of the films. More generally the chemical and physical characterization of the uppermost surface atomic layer of diamond films presents a great challenge.In this review we present results on hydrogen bonding configuration in hydrogenated polycrystalline diamond films of varying size (few nanometers up to micrometers) obtained by high resolution electron energy loss spectroscopy (HREELS). More precisely we will present energy loss spectra extended up to 800 meV, as well as elastic and inelastic reflectivity curves (associated to different vibrational modes of hydrogenated diamond surfaces), measured over the 3–18 eV electron energy range. We will show in particular that due to the specific features of diamond bulk electronic band structure, which is maintained up to the surface in the case of fully hydrogenated diamond, it is possible to extract from these data valuable information about the surface properties and composition such as diamond or graphitic like nature of the films, surface versus lattice nature of the vibrational modes.     

Theoretical Calculations on Amphoteric Adsorptions of the Hydrogenated C(100)-2×1 Surface

In this work we study the adsorptions of some small molecules or group on the hydrogenated C(100)-2×1 surface using density functional theory method. The calculated results show that the ionization potential (IP) of the hydrogenated C(100)-2×1 surfaces after adsorption has amphoteric characteristics. From the weak basic NH3 molecule with small IP and negative electron affinity (EA), through the neutral H2O molecule, to the weak acid HF molecule and the OH group with large EA and IP, the IP values of the adsorbed diamond surfaces vary from decrease, through invariability, to slight increase for HF and obvious increase for OH. In all adsorption species, only the OH group makes the hydrogenated C(100)-2×1 surface change to the metal from the semiconductor with a wide-band gap, while the others only introduce impurity states into the electronic structures of the hydrogenated C(100)-2×1 surfaces.     

金刚石（111）清洁／附氢表面与甲基的相互作用

利用Ａｍｌ分子轨道法计算了金刚石（１１１）清洁／附氢表面与甲基相互作用的特殊势能曲线，深入研究了清洁、附氢表面与甲基相互作用下基底弛豫重建、四甲基构型及成键能的差别，进而得到附氢表面较清洁表面更适合于甲基吸附，是更好的金刚石薄膜生长址的结论。在距基底表面０．５ｎｍ内，甲基与清洁、附氢表面皆有强烈的相互作用。     

基于曲率和电子结构的掺杂C50和C70富勒烯的稳定性研究

使用密度泛函理论(DFT)-B3LYP/6-31G^*方法研究了B、N、Si、P和Co在C₅₀和C₇₀中的掺杂能和电子结构, 并基于曲率理论和电子结构探讨了掺杂富勒烯的结构稳定性. 计算结果表明, 掺杂能随着原子曲率的增大而减小, 随着掺杂物种原子半径的增大而增大, B、N、P和Co的掺杂有利于C₅₀结构的稳定, 而B和N的掺杂不利于C₇₀结构的稳定; 除了用于反映原子活性的曲率主要决定掺杂反应性, 各不等价碳原子在C₅₀和C₇₀的最高占据分子轨道(HOMO)中所占成分对掺杂能的影响也很大, 且其成分越大越有利于掺杂. 此外, 掺杂原子得失电子情况与其电负性有关. 本工作将为富勒烯结构稳定性的研究提供理论依据.     

Novel phosphorus-silicon synergistic flame retardants:Synthesis and characterization

Three novel flame retardants containing both phosphorus and silicon elements in their structures,including[（1,1,3,3- tetramethyl-1,3-disiloxanediyl）di-2,1-ethanediyl]bis（diphenylphosphine oxide）（FR-1）,[（2,4,6,8-tetramethylcyclotetra-siloxane -2,4,6,8-tetrayl）tetra-2,1-ethanediyl]tetrakis[diphenylphosphine oxide]（FR-2） and 1,3,5,7,9,11,13,15-octakis（di-phenylphosphine oxide-2,1-ethanediyl）pentacyclo[9.5.1.1^3,9.l^5,15.1^7,13]octasiloxane（FR-3） were synthesized by a convenient pathway from the reaction of diphenylphosphine oxide（DPPO） and vinyl-terminated siloxanes under the catalysis of triethylborane. The chemical structures of the target compounds were confirmed by nuclear magnetic resonance(¹H NMR,¹³C NMR,²⁹Si NMR and ³¹P NMR),matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry（MALDI-TOF-MS） and Fourier transform infrared（FT IR） measurements.Thermogravimetric analysis（TGA） results indicated that the new flame retardants possessed good thermal stability both in nitrogen and in air.FR-3 containing polyhedral oligosilsesquioxanes（POSS） moiety exhibited the best thermal properties with a 10%weight loss temperature>400℃ and a residual weight ratio>39%at 700℃ .     

评价表面活性剂溶液泡沫性能的方法—真球气泡法北大核心CSCD

通过真球气泡法测定了不同价数和浓度的无机盐体系下十二烷基硫酸钠(SDS)表面活性剂溶液的表面张力和表面扩展黏度;通过Ross-Miles法测定了相应同一溶液的发泡力和泡沫稳定性;结果表明:SDS溶液的表面张力值随着各种无机盐浓度的增加而减小至不变,此时的无机盐浓度作为相对浓度100%来考察时,发现临界胶束浓度(CMC)值与添加盐的种类无关,只随无机盐的相对浓度的增加而减少;即CMC值随着无机盐的相对浓度的增加从不含无机盐时的8.3 mmol/L均收敛至最小值3.0 mmol/L;表面张力值和对应的发泡力值呈负线性关系,由此推断表面张力值可以评价发泡力;表面扩展黏度值和对应的泡沫稳定性值呈正线性关系,由此推断表面扩展黏度可以评价泡沫稳定性;无机盐种类对SDS表面活性剂发泡力和泡沫稳定性的影响力随阳离子价数(Na^(+)、Cu^(2+)、Fe^(3+))增加而增加。