KLi(HC3N3O3)·2H2O晶体的电光效应和生长研究

本文采用电光系数的粉末测试方法,探索发现了新型电光晶体KLi(HC₃N₃O₃)·2H₂O。根据粉末样品的红外反射光谱和拉曼光谱,计算获得晶格振动对电光系数的贡献值,再加上粉末倍频效应推算的有效非线性光学系数,最终计算出KLi(HC₃N₃O₃)·2H₂O的电光系数为2.37 pm/V,与商用电光晶体β-BBO相当。采用水溶液法进行晶体生长,测试不同原料生长晶体时的过热和过冷曲线,优化生长工艺,获得35 mm×25 mm×10 mm透明晶体。采用X射线定向技术辅以压电系数测量,确定了晶体形貌与各向异性生长速率的对应关系。     

Gd2O3掺杂BiFeO3陶瓷的漏电流特性及磁性能研究

本文采用快速液相烧结法制备了Gd₂O₃掺杂BiFeO₃陶瓷，并对陶瓷样品进行了物相、形貌、漏电流特性和磁性能研究。XRD分析结果表明，Gd₂O₃的加入促进了富铋相(Bi₂₅FeO₄₀)的形成且使晶胞体积减小，同时陶瓷的物相由三方相向正交相转变；SEM分析结果表明，Gd₂O₃掺杂能起到细化陶瓷晶粒的作用；电学性能分析表明，陶瓷样品漏电流较大，但Gd₂O₃的掺杂可显著降低陶瓷的漏电流；漏电流特性分析结果表明，陶瓷在低电场下的漏电流特性是欧姆传导机制，在高电场下纯BiFeO₃陶瓷的漏电流特性为肖特基发射机制，但随着Gd₂O₃掺杂量的增加而逐渐变为空间电荷限制电流传导(SCLC)机制；磁性研究结果表明，掺杂引入的磁性Gd₂O₃颗粒均匀分布在陶瓷的晶...     

Bi4O5Br2/Ti3C2-Ru复合光催化剂的合成及其对磺胺甲噁唑药物废水降解性能研究

Bi_xO_yBr_z光催化剂在有机药物废水处理领域有着非常广阔的潜在应用价值,但光生电子-空穴对的快速复合限制了其应用。本文选用具有优良电子传递性能的Ti₃C₂作为助催化剂,首先利用Ti₃C₂表面丰富的Ti空位缺陷和高还原能力,制备了Ti₃C₂-Ru助催化剂,接着利用Ti₃C₂表面官能团与Bi³⁺的离子键合力实现了Bi₄O₅Br₂在Ti₃C₂-Ru表面的原位生长,得到Bi₄O₅Br₂/Ti₃C₂-Ru复合光催化剂,从而实现了电子由Bi₄O₅Br₂到Ti₃C₂再到反应活性位点Ru的定向传递,最终使催化剂具有较高的光生载流子分离率和较低的界面电荷转移阻力,有效抑制了光生电子-空穴对的复合。同时以磺胺甲噁唑(SMX)为模拟药物污染物进行了光催化性能测试,结果表明所制备的Bi₄O₅Br₂/Ti₃C₂-Ru复合光催化剂展示出了优异的光催化降解SMX性能,在可见光下照射75 min,SMX的降解率达到95.1%,相较于纯的Bi₄O₅Br₂和Bi₄O₅Br₂/Ti₃C₂催化剂,其降解率分别提升了36.9个百分点和25.3个百分点。最后基于自由基捕获实验和催化剂能带结构分析提出了所制催化剂的降解机理。研究结果可为构建具有药物废水净化功能的光催化剂提供设计思路。     

Aurivillius结构Bi2MoxW1-xO6铁电功能晶体的生长与性质表征

本文采用固相反应法探索了Aurivillius结构Bi₂Mo_xW_1-xO₆体系的合成条件以及能够形成固溶体的成分范围,探索了Bi₂Mo_xW_1-xO₆晶体的助熔剂法生长体系,并对晶体的结构、变温介电性质和电阻率进行了测定和分析。Bi₂Mo_xW_1-xO₆体系中Mo的占比x可以在0~1的范围内连续变化,采用固相反应法可以在500~870 ℃范围内的不同温度合成纯的Bi₂Mo_xW_1-xO₆铁电相。采用Li₂B₄O₇-Bi₂O₃(摩尔比2∶1)作为助熔剂生长得到了厘米级Bi₂WO₆单畴晶体,厚度不小于2 mm,最大尺寸则达到了约40 mm。在n(Bi₂O₃)∶n(MoO₃)∶n(WO₃)∶n(Li₂B₄O₇)=1∶1∶1∶1(摩尔比)体系中生长得到了厚度约1 mm的Bi₂Mo_0.15W_0.85O₆厘米量级单畴晶体,结构解析表明Bi₂Mo_0.15W_0.85O₆属于正交晶系,Aba2(No.41)空间群。变温介电性质测试表明,Bi₂Mo_0.15W_0.85O₆晶体的介电常数ε₃₃由Bi₂WO₆晶体的70提高到了102,介电弛豫现象发生的温度由Bi₂WO₆晶体的430 ℃降到了330 ℃附近。变温电阻率测试表明,Bi₂WO₆与Bi₂Mo_0.15W_0.85O₆晶体的电阻率均随温度升高而降低,在100 ℃以下,Bi₂WO₆的电阻率高于Bi₂Mo_0.15W_0.85O₆晶体,且随温度升高,二者电阻率的差距在逐渐缩小。     

原位合成Bi3O4Br/Bi12O17Br2光催化剂及其对磺胺甲噁唑降解性能

Bi_xO_yBr_z光催化剂在有机药物废水处理领域有着非常广阔的潜在应用价值,但因光生电子和空穴的快速复合而表现出较低的光催化效率,进而限制了其应用范围。通过简易的水解-焙烧法原位制得一种新型的Bi₃O₄Br/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂,并以磺胺甲噁唑(SMX)为模拟药物污染物进行了光催化性能测试,对所制催化剂进行了X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、电化学阻抗(EIS)、光致发光光谱(PL)等表征。结果表明所制备的Bi₃O₄Br/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂具有较强的光生载流子分离率、较低的界面电荷转移电阻,进而展示出优异的光催化降解SMX性能,在模拟太阳光下照射30 min,SMX降解率达到87%,相较于纯的Bi₃O₄Br和Bi₁₂O₁₇Br₂催化剂,降解率分别提升了30%和24%。最后基于自由基捕获实验和催化剂能带结构分析了所制催化剂的降解机理。     

基于5-磺基水杨酸的单、双核铜(Ⅱ)三元混配配合物的合成及晶体结构

以5-磺基水杨酸和咪唑衍生物为配体合成了单核、双核结构的三元混配Cu(Ⅱ)配合物:[Cu(H₂biim)(Hssal)(H₂O)₂]·H₂O(1)和{[Cu(MeHbiim)(Hssal)(H₂O)]·0.5H₂O}₂(2)(H₃ssal=5-磺基水杨酸,H₂biim=2,2’-联咪唑,MeHbiim=N-甲基-2,2’-联咪唑),并利用元素分析、红外光谱、紫外-可见光谱、X-射线单晶衍射及热重分析等技术手段对其结构进行了表征。单晶结构解析表明配合物1属于单斜晶系,P2₁／C 空间群,Cu(Ⅱ)离子与1个5-磺基水杨酸根、2个水分子以及1个联咪唑分子形成五配位四角锥构型的单核配合物结构。配合物2属于正交晶系,P2(1)2(1)2(1)空间群,双核Cu(II)离子分别处于五配位四角锥和四配位平面四边形的几何构型的配位环境中,与配合物1不同,5-磺基水杨酸采取μ₂双-单齿配位模式。荧光光谱分析表明配合物2具有较强的荧光性。     

微反应器策略实现γ-CuI的形貌调控

γ-CuI较宽的能带空隙及较高的离子电导率等特点，使其在光能利用和超快闪烁材料领域有着广泛的应用。γ-CuI的形貌往往对其结构性质有重要的影响，精准地调控其形貌有很大的意义。因此，本文采用微反应法，通过控制不同NH₃·H₂O用量、Cu源、管内反应停留时间及合成温度等因素，结合SEM、XRD和FT-IR等测试手段，对不同合成条件下制备得到的γ-CuI的晶型与形貌进行了研究。并对传统液相沉淀法和微反应法制备的γ-CuI进行了比较。结果表明，当NH₃·H₂O使用量(C_NH3·H2O/C_N2H4)为0.4、管内停留时间为10 s、反应温度为20℃的条件下达到90.5%的最高产率。其中，NH₃·H₂O的使用量对形貌的影响最大，当NH₃·H₂O的使用量为0.4时，合成了形貌均一的棒状γ-CuI。...     

共沉淀法合成ZnMoO4粉体及其抗菌性能

以Zn(NO₃)₂·6H₂O、(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O为主要原料,采用共沉淀法合成ZnMoO₄粉体。利用XRD、SEM等测试方法对合成样品的物相组成、微观结构进行表征。以培养的大肠杆菌为消杀对象,研究了不同热处理温度下的样品对大肠杆菌的抗菌性能。结果表明,前驱体主要为非晶态,含少量ZnMoO₄、Zn₂Mo₃O₈、Zn(OH)₂和MoO₃;前驱体经400~600 ℃、保温30 min热处理,其产物转化为ZnMoO₄,且随着热处理温度的升高,合成的ZnMoO₄晶型逐渐完善,抗菌性能增加,当热处理温度为600 ℃时,可以获得结晶良好的ZnMoO₄,其晶粒呈颗粒状和片状,平均粒径约为1.5 μm。不同热处理温度合成的ZnMoO₄均具有一定的抗菌性能,其中经600 ℃热处理得到的ZnMoO₄具有最佳抗菌性能,经过24 h抗菌检测,其抗菌率达到99.2%,在商用涂料料浆中外加5%的ZnMoO₄粉体,所制备涂层对大肠杆菌的抗菌率达到95.7%,表明ZnMoO₄及其涂料具有良好的应用前景。     

Ca(H2PO4)2-H3PO4-K2SO4体系中石膏晶型及形貌调控

为将Ca(H₂PO₄)₂制备KH₂PO₄过程中的石膏资源化利用,以H₃PO₄与CaCO₃反应制备Ca(H₂PO₄)₂溶液,并与K₂SO₄溶液反应,进行Ca(H₂PO₄)₂-H₃PO₄-K₂SO₄体系中石膏晶型和形貌调控研究。结果表明:通过改变反应时间、反应温度、SO^2-₄过量系数和CaO含量等参数可对Ca(H₂PO₄)₂-H₃PO₄-K₂SO₄体系中石膏晶型和形貌进行调控,制得短柱状α-CaSO₄·0.5H₂O。体系在温度高于95 ℃和CaO含量为3.0%~5.0%(质量分数,下同)时形成α-CaSO₄·0.5H₂O,在CaO含量为5.5%主要形成CaSO₄·2H₂O;反应时间长于20 min和SO^2-₄过量系数大于1.4将形成K₂SO₄(CaSO₄)₅·H₂O,导致石膏晶体表面缺陷增加。本实验条件下,适宜反应条件为:反应时间10 min、反应温度95 ℃、SO^2-₄过量系数1.2和CaO含量5.0%,此条件下可制得长度42~70 μm、直径13~24 μm的短柱状α-CaSO₄·0.5H₂O,其抗折和抗压强度分别可达5.61 MPa和33.74 MPa,滤液中钾收率和脱钙率分别可达94.23%和83.80%。     

水热法合成CsxWO3纳米棒及其红外吸收性能

Cs_xWO₃纳米棒因其优异的近红外吸收性能得到研究人员的广泛关注,但目前水热法合成Cs_xWO₃纳米棒存在易形成等轴状纳米颗粒,或合成温度高,需要后续处理等问题。本文以钨酸铵((NH₄)₆ W₇O₂₄·6H₂O)、氯化铯(CsCl)、盐酸(HCl)和油胺(C₁₈H₃₇N)为原料,在220 ℃水热反应24 h合成了直径和长度分别为10~20 nm和100~250 nm的Cs_0.2WO₃纳米棒。研究了溶剂、合成路径以及HCl对Cs_0.2WO₃纳米棒的物相和形貌的影响,探讨了Cs_0.2WO₃纳米棒的形成机理,测试了Cs_0.2WO₃纳米棒的红外吸收性能。结果表明:过少和过量的HCl不利于合成Cs_0.2WO₃,改变HCl和CsCl的加入顺序,降低(NH₄)₆ W₇O₂₄·6H₂O、CsCl和HCl间的反应速率,有助于合成Cs_0.2WO₃纳米棒,且Cs_0.2WO₃纳米棒的红外吸收性能优于等轴状纳米颗粒。     

功能模板导向合成介孔三氧化钨及其光电化学性能

以钨酸(H₂WO₄)为钨前驱体,十二烷胺(DDA)为模板剂,利用模板剂的结构导向功能,合成了比表面积为57.3 m²·g^-1的介孔三氧化钨(DDA-WO₃),是未用DDA制备的非介孔WO₃(H₂WO₄-WO₃)的2.35倍。X射线衍射(XRD)结果表明,400 ℃下煅烧的DDA-WO₃是具有单斜晶型结晶孔壁的无序介孔结构。此外,400~550 ℃下煅烧的DDA-WO₃的结晶度均高于同条件的H₂WO₄-WO₃。400 ℃下的DDA-WO₃/FTO(掺氟氧化锡)在1.0 V的Ag/AgCl偏压作用下,可以产生0.18 mA·cm^-2的饱和光电流,是H₂WO₄-WO₃/FTO(0.06 mA·cm^-2)的3倍。增强的光电化学(PEC)活性主要因为DDA-WO₃/FTO的大表面积降低了低结晶度对PEC性能的不利影响,成为影响PEC活性的主要因素。500 ℃煅烧导致了DDA-WO₃/FTO介孔结构的坍塌,但高的结晶度仍然保持其优越的PEC催化活性。     

铜(Ⅱ)配合物{[Cu(OMBA)2]2·(DMF)2}的合成、CT-DNA结合及细胞毒性

合成了配合物{[Cu(OMBA)₂]₂·(DMF)₂}(OMBA =邻甲基苯甲酸,DMF = N,N-二甲基甲酰胺),配合物结构经元素分析、IR和X射线单晶衍射表征,该配合物属于三斜晶系,P1空间群,晶胞参数为a=1.037 0(5) nm, b=1.053 6(4) nm, c=1.105 9(5) nm, α=62.737(6)°, β=73.355(7)°, γ=63.231(7)°, Z=1, D_c=1.416 g·cm^-3, F(000)=422,最终结构残差因子R₁=0.051 5, wR₂=0.140 4。采用紫外、荧光和黏度法研究了配合物和小牛胸腺DNA (CT-DNA)的相互作用方式。结果表明,配合物与DNA的结合常数K_b=939.61 L·mol^-1,K_sv=3.00×10³ L·mol^-1,猝灭速率常数K_q=3.00×10¹¹ L·mol^-1·s^-1。配合物静态猝灭CT-DNA的荧光,结合常数K_a=5.38×10³ L·mol^-1,结合位点n=1,配合物对胃癌细胞A549、宫颈癌细胞Hela和肝癌细胞HepG2有抗增殖作用。     

Ti/SnO2-IrO2电极的制备及其电化学降解对氯苯酚

电化学氧化法降解水中毒性有机物具有低碳、节能、清洁等优点,该技术的关键是开发高效、稳定、价格低廉的阳极。本文采用热分解法制备了Ti/SnO₂-IrO₂电极,对电极进行表征和电化学性能分析,并降解了对氯苯酚。考察不同因素(电流密度、目标污染物初始浓度、Cl^-浓度)对降解效果的影响。结果表明,Ti/SnO₂-IrO₂电极具有较长的寿命和良好的电化学性能。当电流密度为20 mA·cm^-2,对氯苯酚初始浓度为300 mg/L,Cl^-浓度为1 000 mg/L时,化学需氧量(COD)去除率可达89.02%,同时电极具有较低的能耗0.596 kWh·g^-1,表现出优异的催化性能。该电极具有一定的工业应用前景。     

对氯苯甲酸构筑的铜(Ⅱ)配合物的合成、HSA结合及细胞毒性

本文合成了配合物[Cu(pcba)₂·(phen)(H₂O)] (pcba =对氯苯甲酸,phen = 1,10-邻菲罗啉),该配合物属于三斜晶系,P1空间群,晶胞参数为a=0.790 98(2) nm,b=1.072 40(4) nm,c=1.487 19(6) nm,α=100.613(3)°,β=95.239(3)°,γ=108.334(3)°,Z=2,D_c=1.638 g·cm^-3,F(000)=582,最终结构残差因子R₁=0.035 9,wR₂=0.089 1。采用紫外及荧光研究了配合物和人血清蛋白(HSA)的相互作用方式。结果表明,配合物静态猝灭HSA荧光,可求得配合物与HSA的猝灭常数K_sv=2.35×10⁵ L·mol^-1,猝灭速率常数K_q=2.35×10¹³ L·mol^-1·s^-1,结合常数为K_a=2.14×10¹³ L·mol^-1,结合位点n=2.37。同时,研究了配合物对胃癌细胞A549、宫颈癌细胞Hela和肝癌细胞HepG2的抗增殖能力。     

原位ATR-IR光谱实时研究DKDP的结晶过程

采用全反模式的红外(ATR-IR)光谱实时研究了不同氘含量KH_2-xD_xPO₄(DKDP)晶体的结晶过程,其中DKDP溶液氘含量范围为0到99%。通过υ₁(PO₄)和υ₃(PO₄)振动表征了DKDP结晶溶液中(H₂PO₄^-)_1-x(D₂PO₄^-)_x离子基团浓度的变化。υ₁(PO₄)振动强度的变化和υ₃(PO₄)振动宽度的变化说明生长溶液中的(H₂PO₄^-)_1-x(D₂PO₄^-)_x离子浓度随着测试时间延长而不断增大。同时,δ(P—O…H/D—O—P)振动峰的形成说明DKDP晶体的生长基元为(H₂PO₄^-)_n-x(D₂PO₄^-)_x离子团簇。波数在1 448 cm^-1到1 653 cm^-1范围内H—O—H和D—O—D振动强度的变化解释了DKDP晶体在结晶过程中氘含量分布不均的现象。     

锂离子电池CoO多孔纳米片阵列/碳布柔性负极材料

可穿戴、可折叠电子设备日益受到人们的关注,开发与之配套的柔性电极材料成为当下的研究热点。本研究采用水热法制备前驱体/碳布复合材料,将其在高纯氩气气氛下煅烧,得到柔性的CoO多孔纳米片阵列/碳布负极材料。这种多孔与三维网状立体结构能够有效缓解充放电过程中材料的体积效应,而且多孔结构还增加了活性物质CoO纳米片的比表面积,有利于电极材料储锂容量的提升。电化学性能测试表明,该CoO多孔纳米片阵列/碳布负极材料在100 mA·cm^-2的恒电流下, 首次放电容量1 862.8 mAh·cm^-2,首次循环库伦效率87.8%,在700 mA·cm^-2的电流密度下,经过100次的充放电循环后,材料的放电比容量仍保持在1 428.9 mAh·cm^-2。在1 000 mA·cm^-2的电流密度下,仍然有1 353.8 mAh·cm²的容量。该方法简便易行且原料成本低廉,可以降低锂离子电池柔性负极材料的成本。     

EDTA辅助水热法合成BiYO3及其高效光还原CO2性能研究

新型光催化剂的研制是光驱动下CO₂转化为高附加值化学品或燃料的核心问题,对实现“碳达峰·碳中和”目标具有重要意义。本文通过乙二胺四乙酸(EDTA)辅助水热法合成一系列新型Bi-Y-O光催化剂体系,发现样品的晶体结构随EDTA的添加量不同而发生变化。添加0.4 g EDTA或未添加EDTA时均可得到BiYO₃晶体,而添加0.8 g和1.2 g EDTA时分别制得Bi_1.46Y_0.54O₃和Bi₃YO₆晶体。光催化CO₂还原性能测试结果表明,添加0.4 g EDTA制备的BiYO₃具有最佳光催化CO₂还原活性,其CO产率为18.29 μmol·g^-1·h^-1,且3次循环使用后CO产率仍达17.32 μmol·g^-1·h^-1,明显高于其他样品。结合表征结果分析可知:EDTA的引入不仅可调控BiYO₃的结构形貌,而且拓宽其光响应范围、提高光生电子-空穴的分离效率,从而增强光催化还原CO₂性能,为新型高效B-Y-O光催化体系的研究提供基础科学数据。     

水杨酸的添加对全无机锡铅混合钙钛矿太阳能电池的影响

全无机钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其优异的光电转换效率和高的环境稳定性而被广大学者关注,但Pb元素的使用对环境危害较大限制了其进一步应用。尽管科研人员目前在努力寻找一种危害较小的元素替代铅,但无铅钙钛矿仍然比含铅钙钛矿更易分解,性能也更低。本文采用Sn部分取代Pb制备得到全无机锡铅混合钙钛矿薄膜,并通过添加一定量的水杨酸从而抑制Sn²⁺氧化为Sn⁴⁺,达到稳定相态提升电池光电转换效率的目的。结果表明随着水杨酸的添加量由2 mg·mL^-1增加至6 mg·mL^-1,器件的光电转换效率先增大后降低。通过SEM、XRD、XPS等测试结果发现,当添加量为4 mg·mL^-1时,薄膜相稳定性最好,与不添加水杨酸的器件相比,其短路电流密度(J_sc)从14.7 mA·cm^-2显著提高至15.1 mA·cm^-2,光电转换效率由5.8%提高至6.5%。此外,最优器件在空气环境中存放5 d后,初始光电转换效率仍可保持原有效率的50％,进一步表明水杨酸的添加对锡铅混合钙钛矿相稳定性的提升具有一定的促进作用。     

高质量硼掺杂单晶金刚石同质外延及电学性质研究

突破高质量、高效金刚石掺杂技术是实现高性能金刚石功率电子器件的前提。本文利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,以三甲基硼为掺杂源,制备出表面粗糙度0.35 nm,XRD(004)摇摆曲线半峰全宽28.4 arcsec,拉曼光谱半峰全宽3.05 cm^-1的高质量硼掺杂单晶金刚石。通过改变气体组分中硼元素的含量,实现了10¹⁶~10²⁰ cm^-3的p型金刚石可控掺杂工艺。随后,研究了硼碳比、生长温度、甲烷浓度等工艺条件对p型金刚石电学特性的影响,结果表明:在硼碳比20×10^-6、生长温度1 100 ℃、甲烷浓度8%、腔压160 mbar(1 mbar=100 Pa)时p型金刚石迁移率达到207 cm²/(V·s)。通过加氧生长可以提升硼掺杂金刚石结晶质量,降低杂质散射。当氧气浓度为0.8%时,样品空穴迁移率提升至 614 cm²/(V·s)。     

单层n型MoS2/p型c-Si异质结太阳电池数值模拟

单层二硫化钼(MoS₂)是一种具有优异光电性能的半导体材料,在太阳能能量转换中表现出很大的应用潜力。本文基于AMPS模拟软件,对单层n型MoS₂/p型c-Si异质结太阳电池进行了数值模拟与分析。通过模拟优化,n型MoS₂的电子亲和能为3.75 eV、掺杂浓度为10¹⁸ cm^-3,p型c-Si的掺杂浓度为10¹⁷ cm^-3时,太阳电池能够取得最高22.1%的转换效率。最后模拟了n型MoS₂/p型c-Si异质结界面处的界面态对太阳电池性能的影响,发现界面态密度超过10¹¹ cm^-2·eV^-1时会严重影响太阳电池的光伏性能。