利用真空FTIR比较研究油酸薄膜和油酸包覆粉煤灰分别与臭氧的非均相化学反应动力学

气溶胶老化是目前大气颗粒物物理化学领域的研究热点之一。通过真空型傅里叶红外光谱仪原位观测并对比了油酸(OA)薄膜和油酸包覆粉煤灰两种样品分别与臭氧发生的化学反应动力学,并评估了其中粉煤灰在非均相化学反应中所起到的作用。除了指纹区特征峰的不同,在反应前纯油酸薄膜和纯油酸包覆粉煤灰样品的主要红外特征吸收峰是相似的。当两种样品分别处于20 ppm 臭氧浓度、室温和干燥的反应环境中,=CH的特征吸收峰(3 050 cm-1)强度降低而—OH伸缩振动特征峰(3 430 cm-1)强度增加。此外,随着臭氧氧化反应的进行,处于1 710cm-1的羧酸C=O伸缩振动特征峰强度下降,反之,产物酯类物质的伸缩振动特征峰在1 740 cm-1出现并增强。通过红外光谱的变化趋势能够得到两组样品的OA成分在反应中逐步消耗并转化为含有羟基和酯类官能团的产物。通过位于1 740 cm-1处的C=O特征峰的变化能够得到准一级反应速率常数K_app和摄取系数γ。粉煤灰样品的准一级反应速率常数大体是油酸薄膜反应体系的两倍。对于比表面积,粉煤灰样品要大于油酸薄膜,而两种反应体系的臭氧浓度一致,油酸薄膜和油酸包覆粉煤灰的γ值分别为(2.70±0.11)×10-4和(3.70±0.13)×10-4。较大的催化表面积和较快的催化效率是导致粉煤灰样品较油酸薄膜反应快的原因。由此证明了当粉煤灰与不饱和有机酸结合并处在臭氧氧化环境中时会常易促进二次有机气溶胶的形成。     

臭氧、二氧化硫与不饱和脂肪酸的非均相化学反应的研究

利用傅里叶变换显微红外光谱仪(micro-FTIR)研究臭氧、二氧化硫与不饱和脂肪酸(UFAs)之间的非均相化学反应。通过分析实验光谱发现,臭氧和二氧化硫在油酸和亚麻酸的油膜上都能发生反应,生成含有羟基和酯基官能团的臭氧化物以及硫酸等产物。油酸与亚麻酸的分子结构是比较相似的,但是不饱和程度不一样,油酸含有一个双键,而亚麻酸含有三个C=C双键。从实验结果中明显可以看出亚麻酸反应后的臭氧化物较多且反应速率快。     

利用紫外和荧光光谱指示臭氧降解典型内分泌干扰物的研究（英文）

污水处理和再生回用是缓解我国水污染严重和水资源紧张的有效途径。二级出水水量大、稳定且水质相对良好,是污水再生回用的良好水源。然而,二级出水中广泛存在内分泌干扰物(endocrine disrupting compounds,EDCs),对其再生回用形成了潜在的安全风险。臭氧氧化是去除EDCs的有效方法,但二级出水中存在着多种有机质,臭氧降解EDCs的过程中同时和有机质中的活性基团发生反应,引起一定程度的臭氧衰减,从而对EDCs的臭氧氧化造成影响。有机质中与臭氧反应的活性基团变化可反映为特征紫外和荧光光谱的变化。因此,可以采用特征紫外和荧光光谱变化来指示臭氧对EDCs的降解效果。本研究通过考察二级出水中主要的三类有机质代表(腐殖酸、牛血清蛋白和海藻酸钠)对臭氧衰减动力学的影响,进一步解析有机质对5种典型EDCs臭氧降解规律的影响,在此基础上考察特征紫外和荧光光谱与EDCs臭氧降解效果的关系,以期筛选出二级出水中EDCs臭氧降解效果的指示参数,并建立其与EDCs降解效率之间的定量关系,从而以这些指示参数来预测EDCs的臭氧化降解情况,简化EDCs检测。该研究中五种目标EDCs(雌酮(E1)、雌二醇(E2)、雌三醇(E3)、17α-乙炔基雌二醇(EE2)和双酚A(BPA))采用超高效液相色谱-双质谱联用技术同时分析定量。通过考察不同种类二级出水有机质对臭氧衰减动力学和EDCs降解效果的影响发现三种有机质均可促进臭氧衰减,对EDCs的臭氧化降解效率均有抑制作用,顺序依次是腐殖酸牛血清蛋白海藻酸钠;三种有机质的紫外-可见光谱特征谱图表明有机质中能与臭氧反应的活性基团在紫外-可见光有特定的响应特征;三种有机质的三维荧光光谱特征谱图表明富里酸类腐殖质及喹啉类结构对臭氧消耗均有显著的贡献;腐殖酸在254,258和280nm的紫外吸光度及激发波长/发射波长(Ex/Em)=240/396nm,Ex/Em=345/436nm的荧光吸光度去除率与臭氧投加量显著相关;其中280nm处的特征紫外吸光度UVA_(280),特征荧光吸光度Ex/Em=240/396nm可作为臭氧降解EDCs的指示参数,具体为UVA_(280)去除率大于18%或者Ex/Em=240/396nm去除率大于35%时,1μmol·L~(-1)的5种EDCs几乎被完全降解。此研究对污水处理厂臭氧去除EDCs过程中臭氧剂量的优化及EDCs去除效果具有指导作用,且可避免复杂的EDCs检测。     

钙钛矿晶体的电荷复合动力学研究（英文）

本文利用紫外吸收光谱和稳态荧光光谱技术结合理论模型,研究了钙钛矿材料CH_3NH_3PbI_3晶体在光激发过程中的电荷复合动力学行为,进而获得晶体的扩散长度.电荷载体的扩散长度是判断光电材料的重要参数.研究通过合成两种不同缺陷态浓度的CH_3NH_3PbI_3晶体,测量这两种晶体在0.019～4.268μJ/cm~2的激光激发下的时间分辨荧光光谱,利用动力学模型对光谱进行拟合,可以获得每个晶体的掺杂浓度,空穴浓度以及电荷复合参数.将这些参数结合已有公式,最终可获得每个晶体的电荷载体的扩散长度.     

Fe掺杂的GaN薄膜的结构和铁磁性（英文）

本文通过高温氨化由磁控溅射方法制备的Ga₂O₃:Fe薄膜,成功地在单晶硅(100)基底上制备了Fe掺杂的GaN薄膜.X射线衍射结果显示Fe掺杂浓度为0%～7%的GaN薄膜均未发现第二相.磁性测量表明所有Fe掺杂的样品均显示出室温铁磁性,而且每个Fe原子的磁矩随Fe浓度的增加而减小,Fe的浓度为1%时每个Fe的磁矩最大,最大值为1.92μ_B/Fe.     

高活性氧化亚铜薄膜材料的绿色合成研究（英文）

本文采用一步脉冲雾化化学气相沉积法在250℃下制备了氧化亚铜薄膜催化剂.实验研究了前驱体中掺杂水对氧化铜薄膜表面形貌、拓扑结构、表面成分和光学特性的影响规律.结果表明所制得的催化剂为纯相的氧化亚铜.前驱体溶液中掺杂水会导致氧化亚铜的晶粒变小,从而使得共光学能隙从2.16 eV降至2.04 eV.原子力显微镜结果表明随着水的加入,氧化亚铜的表面粗糙度降低,表面更加均匀.此外,利用密度泛函理论计算得到了水和乙醇在氧化亚铜薄膜表面的吸附和反应特性,并提出了氧化亚铜的形成机理.本文开发了一种低成本且实际可行的薄膜制造方法,该方法在太阳能电池和半导体等领域具有潜在应用.     

薄膜体声波谐振器的力敏特性研究（英文）

薄膜体声波谐振器(FBAR)力传感器作为一种新型的谐振式传感器,力敏特性是其设计原理。以FBAR微加速度计为例研究了工作在纵波模式,采用具有纤锌矿结构的AlN作为压电薄膜的FBAR,施加应力载荷后,其弹性常数改变导致FBAR谐振频率偏移的力敏特性。首先,采用有限元(FEA)静力学仿真,得到惯性力载荷作用下集成在硅微悬臂梁上的压电薄膜的应力分布;选取最大应力值作为载荷,基于第一性原理计算纤锌矿AlN的弹性系数与应力的关系式,预测惯性力载荷作用下AlN弹性系数的最大变化量。其次,采用谐响应分析,对比空载和不同惯性力载荷作用下FBAR微加速度计的谐振频率和偏移特性,预测FBAR微加速度计的加速度-谐振频率偏移特性。最后仿真分析得到:惯性力载荷作用下,FBAR微加速度计的谐振频率向高频偏移,灵敏度约为数kHz/g;其加速度增量-谐振频率偏移特性曲线具有良好的线性度。     

利用PNA添加剂来调控钙钛矿薄膜结晶和覆盖率实现高效太阳能电池（英文）

钙钛矿薄膜形貌的控制是一个提高太阳能电池能量转换效率的关键问题,而引入添加剂是解决这一问题的一种有效而简便的方法。利用聚丙烯腈(PNA)作为CH_3NH_3PbI_3前驱体溶液溶剂添加剂,通过其浓度可以调控钙钛矿薄膜结晶和表面的覆盖率。本文通过SEM、XRD以及UV-Vis研究了PNA掺杂CH_3NH_3PbI_3钙钛矿薄膜后的表面形貌、结晶度和光学性能的变化。结果表明,通过添加少量的PNA可以优化钙钛矿薄膜的性能,其强烈影响薄膜的结晶过程,有助于形成均匀连续的薄膜,减少针孔,从而增强了钙钛矿层的覆盖率和光吸收。当PNA的含量为1%(质量分数)时,钙钛矿太阳能电池的各项性能最佳,能量转换效率达到了8.38%。与未加PNA的电池效率(1.31%)相比,提高了540%。这些结果表明,PNA可以有效调控钙钛矿薄膜的晶体生长和薄膜形貌,在钙钛矿太阳能电池的大规模生产过程中是一种可以改善钙钛矿薄膜质量的有效添加剂。     

利用SEM,XRD和FTIR研究四种化学预处理对楸木木屑酶解的影响（英文）

利用NaOH,Ca(OH)_2,H_2SO_4和HCl四种溶液对楸木木屑进行化学预处理,发现两种碱预处理均能显著提高楸木木屑的酶解效率。采用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对四种化学预处理后的楸木木屑进行观察和分析。SEM观察发现,四种化学预处理对楸木木屑的纤维表面均有不同程度的破坏与侵蚀,其中Ca(OH)_2的破坏效果最为明显。XRD谱图表明,碱预处理对楸木木屑纤维素的非晶体结构产生破坏,导致其结晶度升高,而经过酸预处理后楸木木屑纤维素的结晶度没有明显变化。FTIR谱图显示,酸碱预处理对楸木木屑中半纤维素和木质素的分子结构均有不同程度的破坏,碱预处理过程中木质素的高效溶出可能是楸木木屑酶解效率显著提高的主要原因。     

微型平面复合薄膜电爆炸开关的设计和研究（英文）

开关技术是影响爆炸箔起爆系统可靠作用、微型化、低能化、集成化的关键技术。电爆炸平面开关是利用强脉冲电流使触发极金属桥箔发生电爆炸,产生高温高压等离子体,使爆炸桥区两侧的电极导通。基于微加工技术,采用Al/CuO复合薄膜材料作为触发电极,设计制造了微型平面复合薄膜电爆炸开关。采用扫描电子显微镜、差示扫描量热法和光谱谱线测温研究了触发极Al/CuO复合薄膜的形貌、反应性和电爆炸等离子体温度,通过放电电流测试研究了开关性能。结果表明,在主回路电压2000V时,开关输出电流峰值约为1938A,上升时间390ns,性能优于仅以铜薄膜为触发电极的电爆炸平面开关。     

两Jaynes-Cummings原子间的纠缠动力学和转移特性（英文）

采用两种不同的纠缠度量方法(并发度和负值度),研究了两Jaynes-Cummings原子之间的纠缠演化以及各子系统之间的纠缠转移,分析了两原子之间初始纠缠度对纠缠的影响.结果表明纠缠的幅值依赖于初始纠缠度,而解纠缠时间长度与初始纠缠度无关.制备了两个腔场之间的最大纠缠态,数值分析显示两原子之间的初始纠缠流入了其它各个子系统,导致演化过程中的纠缠突然死亡和纠缠突然产生现象.     

CoSb_3纳米薄膜的制备与热电性能（英文）

通过对低压化学气相沉积制得的CoSb3纳米薄膜在300~800K温度范围内的热电性能测试,发现其电阻率较其他单晶CoSb3块状样品低一个量级,热导率值在1.08~4.05 Wm-1 K-1之间,比单晶CoSb3低得多.这表明纳米结构导致热导率显著降低,最高热电优值在773K出现且为0.114.这种纳米薄膜材料在研制新型高效热电半导体方面极具应用前景.     

利用离子-中性光解碎片符合成像研究离子光解动力学（英文）

本文对最近研制的低温离子阱-离子速度成像谱仪进行升级,实现了探测离子光解反应的离子产物和中性产物速度影像的符合探测.实验上利用自制的低温圆柱形离子阱对制备的离子样品进行富集和冷却.从离子阱中引出的离子束准直后进入一组电势切换电极和离子速度聚焦成像系统开展激光光解实验.利用一组新设计的离子引出、加速和聚焦电场,离子束可以被加速至4500 eV以上,使中性解离产物获得足够的平动能而被位置灵敏的影像探测器直接探测.本文利用Ar_2~+离子的355 nm光解反应对升级后的装置进行测试.结果表明,光解产生的中性Ar原子和Ar~+离子产物的速度影像分辨率分别为△v/v≈1.6%和1.5%.     

利用纳秒激光闪光光解技术研究噻吨酮光化学动力学的pH值效应（英文）

最近一种对pH值敏感的噻吨酮衍生物荧光探针被报道.因此,揭示其pH值效应的根本原因能够为将来设计新型荧光探针提供重要的参考.本文利用纳秒激光闪光光解技术研究了噻吨酮分子本身光化学性质对pH值的依赖性,观测了噻吨酮以及噻吨酮与二苯胺构成的二元体系的瞬态吸收光谱和相应动力学变化.除了已知的~3TX~*特征吸收峰外,对光谱中其它主要吸收峰(417、518、673和780 nm)进行了归属,证实了光照条件下噻吨酮与二苯胺之间的多步反应机制.其中,在强酸(pH=3.0)条件下,噻吨酮和质子化的噻吨酮(TXH~+)存在动态平衡,并且高的质子浓度促进了~3TX~*的主要衰减通道由电子转移变为质子亲和过程,所得到的初级产物~3TXH~(+*)和TX~-将经历不同的次级过程反应.在较宽的pH范围内(从5.0到13.0),总反应机理和反应速率都没有显著的变化.     

Ar-HF非弹性碰撞的量子动力学理论研究（英文）

本文采用非含时动力学方法计算了Ar-HF体系纯转动和振转传能的量子态分辨的积分截面和速率常数.与以往所报道的理论值相比,本文计算的纯转动积分截面结果与实验值更吻合.对于振动弛豫过程,近共振传能占主导地位.进一步的计算表明,振动态分辨的v=1→v'=1的传能速率常数在100 K至1500 K温度范围内迅速升高,并且计算值与实验值相符很好.     

α-蒎稀光电离和离解动力学的同步辐射研究（英文）

为研究α-蒎稀的光电离解离机制,采用同步辐射光电离质谱,在7.9~15.5 e V能量范围内研究了α-蒎稀的紫外光电离解离,对α-蒎稀的电离解离能及其碎片离子的出现势进行了理论分析.实验测得光电离效率曲线,从光电离效率曲线中获得α-蒎稀C_(10)H_(16)的电离能和碎片离子C_9H~+_(13),C_7H~+_(10),C_3H_6~+及CHH_3~+的出现势.用Gaussian 03理论方法计算了C_(10)H_(16)和主要的光解离碎片的总能量,用高级能量计算方法计算了C_(10)H_(16)的电离能和部分碎片离子的出现势及主要的解离通道的离解能.根据实验和理论计算结果,分析了产生碎片离子的主要的解离通道.分析表明实验测得的结果与理论计算提出的C_(10)H_(16)的光解离通道获得的解离能符合得较好.     

基于小分子NDT高效异质结的超快动力学研究（特邀）（英文）

利用飞秒瞬态吸收光谱对三个经不同处理且光电性能有明显差异的NDT基异质结薄膜(无己基取代混合膜,己基取代混合膜以及己基取代并做溶剂退火处理的混合膜)进行了研究。结果显示这三个异质结薄膜,其电荷分离态大部分都是由激子态直接演化来的,并没有经过电荷转移态。在这三个混合膜中,己基取代并做溶剂退火处理的混合膜表现出最大电荷分离产率,己基取代但不经过溶剂退火处理的混合膜拥有最长的电荷分离态寿命。结合它们的电子-空穴迁移率,从动力学的角度给出了己基取代及溶剂退火处理增强光电转换效率的原因在于提高了电荷分离态寿命、增强了电荷分离产率以及平衡了电子-空穴迁移率。此研究可为将来优化光电转换效率提供参考。     

与HO_2和HO_3相关的复杂反应的量子动力学（英文）

形成复合物的复杂反应广泛存在于气相化学反应中.对形成复合物的双分子复杂反应的研究揭示了一些有趣的动力学现象.这类反应在反应入口通道通常只有很低的反应能垒或者没有能垒,且反应路径上存在深势阱,使得它们的动力学特征与直接反应有显著区别.理论上,量子态分辨的反应动力学研究可以为化学反应提供最详细的微观机制,目前量子动力学研究己成功地应用于含有单个势垒的直接反应.但对于包含深势阱、多通道的多原子复杂反应体系,构建高精度的势能面并进行精确的量子动力学计算仍然充满挑战.本文综述了在燃烧、大气和星际化学中至关重要的与HO_2和HO_3相关的典型复杂反应的最新研究进展,介绍了到目前为止这两个体系在理论和实验方面的研究工作,着重总结了这些体系的实验和理论研究成果中仍未解决的动力学问题.     

瞬态磷光发射光谱研究阿替洛尔与单线态氧反应的动力学（英文）

药物活性化合物阿替洛尔是一种β受体阻滞剂,若将其排放到地表水资源中会对人类健康和生态系统产生不利的影响.受光驱动的直接光降解以及间接光降解法可以有效去除环境中的阿替洛尔.在间接光降解方法中,~1O_2是降解阿替洛尔这类污染物的重要活性物种.然而,关于阿替洛尔与~1O_2反应动力学的信息还比较缺乏,二者间的反应速率常数仍存在争议.本文通过直接观察~1O_2在1270 nm处衰减动力学来研究阿替洛尔与~1O_2在不同溶剂中的反应速率常数:在重水中为7.0×10~5 (mol/L)~(-1)·s~(-1),在乙腈中为8.0×10~6 (mol/L)~(-1)·s~(-1),在乙醇中为8.4×10~5 (mol/L)~(-1)·s~(-1).在极性强、给氢能力弱的溶剂中阿替洛尔与~1O_2的反应速率常数更大.这些结果对光降解阿替洛尔等β受体阻滞剂提供相关动力学信息.