Interfacial defect engineering and photocatalysis properties of hBN/MX2 (M = Mo,W, and X = S,Se heterostructures

Van der Waals (VDW) heterostructures have attracted significant research interest due to their tunable interfacial properties and potential applications in many areas such as electronics, optoelectronic, and heterocatalysis. In this work, the influences of interfacial defects on the electronic structures and photocatalytic properties of hBN/MX₂ (M = Mo, W, and X=S, Se) are studied using density functional theory calculations. The results reveal that the band alignment of hBN/MX₂ can be adjusted by introducing vacancies and atomic doping. The type-I band alignment of the host structure is maintained in the heterostructure with n-type doping in the hBN sublayer. Interestingly, the band alignment changed into the type-II heterostructrue due to V_B defect and p-type doping is introduced into the hBN sublayer. This can conduce to the separation of photo-generated electron-hole pairs at the interfaces, which is highly desired for heterostructure photocatalysis. In addition, two Z-type heterostructures including hBN(Be_B)/MoS₂, hBN(Be_B)/MoSe₂, and hBN(V_N)/MoSe₂ are achieved, showing the decreasing of band gap and ideal redox potential for water splitting. Our results reveal the possibility of engineering the interfacial and photocatalysis properties of hBN/MX₂ heterostructures via interfacial defects.     

氢的制备、储存、安全检测与生物燃料电池研究

目前，化石能源日益枯竭和二氧化碳排放导致的温室效应引起了世界各国的高度关注。约五分之一的二氧化碳是由使用化石燃料的交通工具所导致的。氢能是人类至今为止已知的、最为理想的清洁能源，使用零排放的氢燃料电池驱动交通工具是减少二氧化碳排放的有效手段之一。世界各国把氢能作为战略能源进行研究，我国既是能源短缺国，又是能源消耗最大的国家之一。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》明确指出，能源是未来15年我国科技发展的重要领域，清洁能源低成本规模化开发利用则是重点领域和优先主题。 本文将将简要介绍课题组在铝基材料制氢技术、多孔金属有机框架化合物（MOFs）材料储氢技术、基于石英微天平的氢气安全检测技术和生物燃料电池的有关研究工作。     

高效热管传热工质的热力学研究

用精密绝热量热法测量了高效热管传热工质在78～320 K温区内的热容.结果表明，在78.41～245.19 K， Cp/(J•K－1•g－1)=0.5369T＋0.07279.在274.08～318.51 K， Cp/(J•K－1•g－1)=3.403±0.020.在245～274 K， 高效热管传热工质发生固液相变.其相变温度、相变焓和相变熵分别是271.21 K、353.6 J•g－1，和1.304 J•K－1•g－1.根据热容与温度的定量关系和热力学函数之间的关系，得到了以标准温度298.15 K为基准的高效热管传热工质的热力学函数.     

4,6-二甲基-N-苯基-2-嘧啶胺的低温热容和热力学性质

通过小样品精密自动绝热量热计测定了合成并提纯的 4,6 二甲基 N 苯基 2 嘧啶胺 (嘧霉胺 )在 78～ 3 91K温区的摩尔热容 .量热实验发现 ,该化合物在 3 63～ 3 72K温区 ,有一固 -液熔化相变过程 ,经三次重复测量 ,得其熔化温度、摩尔熔化焓及摩尔熔化熵分别为 :( 3 70 78± 0 0 8)K ,( 2 1 2 3 3± 0 0 13 )kJ·mol-1 和 ( 5 7 2 7± 0 15 )J·mol-1 ·K-1 .通过分步熔化法得到该物质绝对纯样品的熔点为 3 71 0 3 1K .用差示扫描量热 (DSC)技术对该物质的固 -液熔化过程作了进一步研究 ,结果与绝热量热法一致     

八水氢氧化钡Ba(OH)2×8H2O(s)的低温热容和热力学性质

八水氢氧化钡Ba(OH)₂×8H₂O(s)因相变潜热大使其作为胶囊化相变储能材料的应用已受到人们的广泛关注, 但是其热力学性质数据依然缺乏. 本文利用精密自动绝热量热计准确测定了八水氢氧化钡Ba(OH)₂×8H₂O(s)在78－370 K温区的低温热容. 在热容曲线上发现在345－356 K温区有一个明显的吸热峰. 通过分析发现, 这个峰对应着样品的熔化和第一次脱水的焓变之和. 用最小二乘法将78－345 K和356－369 K两个温区的摩尔热容实验值分别拟合成了热容对温度的多项式方程. 通过在温区298－370 K内的三次重复热容测量，得到了相转变所对应的峰温、焓变和熵变分别为：(355.007 ± 0.076) K, (73.506 ± 0.011) kJ×mol^-1 and (207.140 ± 0.074) J×K^-1×mol^-1. 通过两个热容多项式方程的数值积分计算出了这个化合物的舒平热容值和相对于298.15 K的热力学函数,(H_T - H_298.15K) 和 (S_T - S_298.15K). 另外，利用DSC和TG-DTG技术对这个化合物的热分解行为进行了进一步的研究. 从实验结果的分析知, 这个化合物的相转变的潜热之所以变得比正常化合物的大, 主要原因是它融化过程中伴随着7 H₂O 和脱出.     

铝基材料水解制氢技术

氢能作为一种高焓值的绿色能源在解决未来能源危机和环境污染中备受关注,而铝水反应在众多制氢途径中被认为是最具优势的方法之一。本文着重论述了近几年铝基材料水解制氢技术的研究进展。铝水制氢是一种很有发展前景的储存和运输氢能的方式,但Al表面致密的氧化层阻碍了铝水反应的进行,使其难以在常温常压情况下产生氢气。为充分开发利用氢能源,可采用添加碱、氢化物、金属氧化物、无机盐等方式,或将金属单质与Al通过烧结、熔炼、球磨等先进的技术手段进行复合,能够有效地活化Al,从而实现低环境温度、短诱导时间、快产氢速率、高转化率的铝水反应,为燃料电池电动汽车现场供氢。     

右旋布洛芬的低温热容

在80～370 K温度范围内, 用精密自动绝热量热计准确测量了右旋布洛芬的摩尔热容.其固态右旋布洛芬测量值对折和温度X[X=f(T)]的拟和方程为:Cp,m(S)=－39.483X4－66.649X3＋95.196X2＋210.84X＋172.98;相应的液态的拟和方程为 :Cp,m(L)=7.191X3＋4.2774X2＋56.365X＋498.5.并计算得到右旋布洛芬相对于室温(298.15 K)的摩尔焓和摩尔熵.右旋布洛芬的熔点为(324.15±0.02) K.基于摩尔热容的测量,还可获得右旋布洛芬的纯度为99.44％.并对右旋布洛芬和消旋布洛芬的热容进行了对比研究.     

阿司匹林的热解机理及热动力学研究

在用热重法研究了阿司匹林的热稳定性实验的基础上,通过量子化学方法(ab initio DFT)计算了阿司匹林分子的键级,据此计算结果提出了阿司匹林的热解机理,按此机理得到的理论计算值与实验结果一致;运用Freeman-Carroll、Kissinger和Ozawa三种方法分别计算了阿司匹林的热解动力学参数:活化能(E)、反应级数(n)和指前因子(A),其热解动力学方程为: dα/dt=4.74×1011[exp(－(100.34±5.18)×103/RT)](1－α)2.8±0.3;用差示扫描量热法测定的该物质的熔点、摩尔熔化焓和摩尔熔化熵分别为(409.19 ± 0.22) K、(29.17 ± 0.41) kJ•mol-1和(71.09±1.06) J•mol-1•K-1.     

果实类中药材中20种有机磷农药残留量的同时测定

建立了果实类中药材中多种有机磷农药残留同时测定的方法,并对影响提取、净化、检测效率的因素进行优化。样品用乙酸乙酯提取,凝胶渗透色谱收集9~15 min流分,ENVI-Carb固相萃取柱净化,DB-1701毛细管色谱柱分离,火焰光度检测器检测,外标法定量。在优化条件下,20种有机磷农药在0.01~2.0mg/L范围内具有良好的线性关系,相关系数为0.996 6~0.999 5,检出限(S/N=3)为0.66~5.78μg/kg。3个加标水平下的平均回收率为80.2%~109.9%,相对标准偏差为2.3%~13%。该方法操作简便、准确、净化效果好,可满足果实类中药材中多种有机磷农药残留的同时测定要求。     

Low-Temperature Heat Capacities and Thermodynamic Properties of Octahydrated Barium Dihydroxide,Ba（OH）2·8H2O（s）

Low-temperature heat capacities of octahydrated barium dihydroxide, Ba（OH）2·8H2O（s）, were measured by a precision automated adiabatic calorimeter in the temperature range from T=78 to 370 K. An obvious endothermic process took place in the temperature range of 345-356 K. The peak in the heat capacity curve was correspondent to the sum of both the fusion and the first thermal decomposition or dehydration. The experimental molar heat capacifies in the temperature ranges of 78-345 K and 356-369 K were fitted to two polynomials. The peak temperature, molar enthalpy and entropy of the phase change have been determined to be （355.007±0.076） K, （73.506±0.011） kJ·ol^-1 and （207.140±0.074） J·K^-1·mol^-1, respectively, by three series of repeated heat capacity measurements in the temperature region of 298-370 K. The thermodynamic functions, （Hr-H298.15 k ）and （Sr-S298.15k）, of the compound have been calculated by the numerical integral of the two heat-eapacity polynomials. In addition, DSC and TG-DTG techniques were used for the further study of thermal behavior of the compound. The latent heat of the phase change became into a value larger than that of the normal compound because the melfing process of the compound must be accompanied by the thermal decomposition or dehydration of 71-120.