三维大孔/介孔碳-碳化钛复合材料用于无枝晶锂金属负极

金属锂具有超高的理论容量(3860 mAh·g^-1)和低氧化还原电位(-3.04 V vs.标准氢电极),是极具吸引力的下一代高能量密度电池的负极材料。然而,循环过程中的体积膨胀、锂枝晶生长和“死锂”等问题严重的限制了其实际应用。合理设计三维骨架调控金属锂的成核行为是抑制锂枝晶生长的有效策略。本文中,我们发展了一种“软硬双模板”的方法合成了兼具大孔和介孔的三维碳-碳化钛(Three-dimensional macro-/mesoporous C-TiC,表示为3DMM-C-TiC)复合材料。多级孔道为金属锂的沉积提供了足够的空间,缓冲充放电中巨大的体积变化。此外,TiC的引入显著增强多孔骨架的导电性,改善锂金属的成核行为,促进金属锂的均匀成核和沉积,抑制锂枝晶生长。3DMM-C-TiC||Li电池测试表明,在循环300圈以后,库伦效率仍保持在98%以上。此外,所得材料与LiFePO₄ (LFP)组成的全电池也表现出优异的倍率和循环性能。本工作为无枝晶锂金属负极的设计提供了新的思路。     

二氧化碳催化加氢及其研究进展*

综述了二氧化碳热催化加氢的现状和研究进展,为进一步开展二氧化碳催化加氢的研究提供参考     

石墨烯能带中的重叠矩阵效应:Tight-Binding方法在模拟中的研究

采用紧束缚方法计算了石墨烯的价带(π)和导带(π*),考虑了非正交基矢下重叠矩阵效应,重叠积分参量s越小,导带越靠近费米面,而价带越远离费米面.在重叠积分参量s≤0.1时,基本保持了原子在实际空间中重叠所引起的能带的改变,太大(s=0.4)则会导致物理上失效.计算了石墨烯的能态密度,在费米面ε=0处(对应Dirac点)的能态密度为零,并且在Dirac点附近呈线性变化.     

一种面向嵌入式处理器的昏睡子块唤醒方法

针对嵌入式处理器中日益明显的指令Cache漏功耗,本文提出了一种基于标准SRAM单元的子块划分和预测唤醒的昏睡指令Cache的漏功耗优化方法。该方法不需要对昏睡SRAM单元进行定制设计,而是利用标准SRAM单元已有的结构,通过将指令Cache划分成不同的子块,根据指令的运行情况,实时地关闭和唤醒Cache子块,以降低指令Cache的静态功耗;并在此基础上,针对昏睡指令Cache技术带来的唤醒延迟,设计了一种简单的分支和跳转的目标地址预测器,在消除唤醒延迟带来的性能损失基础上,提高了处理器的性能。通过实验对比,该方法可以减小36%的指令Cache静态功耗,同时处理器性能平均有13%的提高。     

纳米金刚石掺混纳米氧化锌的场发射特性

利用水热法制备了菊花状的氧化锌纳米棒,并进行表征,将纳米氧化锌掺入纳米金刚石中配制成电泳液,超声分散后电泳沉积到钛衬底上,再经热处理后进行场发射特性的测试.结果表明:未掺混的金刚石阴极样品的开启电场为7.3V/μm,在20V/μm的电场下,场发射电流密度为81μA/cm2;掺混后阴极样品的场发射开启电场降低到4.7~6.0V/μm,在20V/μm电场下,场发射电流密度提高到140~158μA/cm2.原因是纳米ZnO掺入后,增强了涂层的电子输运能力、增加了有效发射体数目,提高了场增强因子β,而金刚石保证了热处理后涂层与衬底的良好键合,形成了欧姆接触,降低了场发射电流的热效应.场发射电流的稳定性随掺混ZnO量的增加而下降,要兼顾场发射电流密度及其稳定性,适量掺入ZnO可有效提高纳米金刚石的场发射性能.     

Different charging behaviors between electrons and holes in Si nanocrystals embedded in SiN_x matrix by the influence of near-interface oxide traps

Si-rich silicon nitride films are prepared by plasma-enhanced chemical vapor deposition method,followed by thermal annealing to form the Si nanocrystals(Si-NCs)embedded in Si Nx floating gate MOS structures.The capacitance–voltage(C–V),current–voltage(I–V),and admittance–voltage(G–V)measurements are used to investigate the charging characteristics.It is found that the maximum flat band voltage shift(△VFB)due to full charged holes(～6.2 V)is much larger than that due to full charged electrons(～1 V).The charging displacement current peaks of electrons and holes can be also observed by the I–V measurements,respectively.From the G–V measurements we find that the hole injection is influenced by the oxide hole traps which are located near the Si O2/Si-substrate interface.Combining the results of C–V and G–V measurements,we find that the hole charging of the Si-NCs occurs via a two-step tunneling mechanism.The evolution of G–V peak originated from oxide traps exhibits the process of hole injection into these defects and transferring to the Si-NCs.     

Synthesis,Structure and Elastic Properties of a New Hybrid Perovskite Material: [C6H14N2]KBr3

A new hybrid organic-inorganic perovskite(HOIP)material,[C6H14N2]KBr3,has been synthesized via hydrothermal method and fully characterized.[C6H14N2]KBr3 has a three-dimensional perovskite structure and crystalizes in a trigonal P3121 space group.The elastic properties of[C6H14N2]KBr3 were fully calculated via the density functional theory calculations,which reveal the elastic moduli(11.54~14.07 GPa),shear moduli(4.56~5.68 GPa),Poisson’s ratios(0.18~0.32),bulk modulus(8.51 GPa)and acoustic velocity(2.57~2.74 kms^-1).Additional nanoindentation experiments in the form of single-crystals confirmed the validity of our theoretical approach.[C6H14N2]KBr3 exhibits higher stiffness and thermal stability than the well-known photovoltaic CH3NH3PbI3,which makes it worthwhile for exploring optoelectronic properties.     

CdTe/Mn3 O4/SiO2荧光/磁共振双模成像纳米球的制备与表征

成功地制备了CdTe/Mn_3O_4/SiO_2核壳结构的荧光/磁共振成像双功能纳米球,并用透射电镜(TEM)、能谱分析(EDXA)、磁共振成像(MRI)、红外、荧光光谱等对其结构、磁共振成像和发光性能进行了表征。TEM照片显示所合成的纳米球具有明显的球形核壳结构。EDXA分析显示所制备的CdTe/Mn_3O_4/SiO_2纳米球表面只检测到Si和O元素,证明CdTe量子点和Mn_3O_4纳米立方体被成功地包被于二氧化硅纳米球之内。荧光发射光谱显示相对于CdTe量子点,CdTe/Mn_3O_4/SiO_2纳米球荧光发射光谱虽然发生了一定的蓝移,但是仍具有良好的荧光性能。MRI分析可知CdTe/Mn_3O_4/SiO_2纳米球的弛豫参数(r_1)为3.88 s~(-1)(mg·L~(-1))~(-1),说明所合成的CdTe/Mn_3O_4/SiO_2纳米球可用于T_1-加权磁共振成像。细胞毒性实验表明,当CdTe/Mn_3O_4/SiO_2溶液浓度达到300μg·mL~(-1)时,细胞活力仍可达到90%以上,表明此浓度对细胞的毒性作用较弱。     

区带毛细管电泳分离测定大黄提取液中游离蒽醌化合物

采用区带毛细管电泳法分离和同时测定大黄提取液中五种蒽醌化合物的含量。毛细管电泳的分离条件为:50 cm×75μm i.d.未涂层石英分光毛细管,分离电压20kV,0.05 mol/L KH2PO4-Na2HPO4(pH=8.2)缓冲溶液,紫外检测波长为254 nm,以氨基苯磺酸为内标。该法简便,快速,分辨率高,重现性好。     

氨基酸官能团的太赫兹振动模式研究

对比于氨基酸的红外分析法,太赫兹波的电子能量更低,可实现无损检测。氨基酸分子内原子振动、分子间氢键的作用、以及晶体中晶格的低频振动均处于太赫兹波段,使其在太赫兹波段具有吸收峰,且不同的氨基酸分子太赫兹吸收峰不同,故可用氨基酸在太赫兹波段的这种“指纹特性”实现氨基酸类物质的定性分析。量子化学分析方法可以应用量子力学的基本原理和方法,研究稳定和不稳定分子的结构、性能及其之间的关系,还可以针对分子与分子间的相互作用、相互碰撞及相互反应等问题进行研究。通过量子化学计算方法计算氨基酸分子的太赫兹吸收谱,可以为氨基酸分子的太赫兹吸收峰匹配分子振动模式,对氨基酸定性分析有一定参考性与指向性,并为实验获取的样品太赫兹时域光谱提供理论支撑,在实验获得太赫兹吸收谱的基础上进行量子化学计算,还能为实验结果进行验证。首先利用太赫兹时域光谱技术获取了谷氨酰胺、苏氨酸、组氨酸的太赫兹吸收谱,分别构建这三种氨基酸样品在实物中以两性离子形式存在的单分子构型,利用量子化学计算方法在完成结构优化后进行太赫兹吸收谱模拟计算。计算结果表明三种氨基酸单分子的太赫兹吸收谱计算结果与实验获取的太赫兹吸收谱差异较大,但在高频段吸收峰峰位基本吻合。通过GaussView分别查看了这三种氨基酸分子在太赫兹段内的吸收峰对应频率处的振转情况,发现在高频段内三种氨基酸分子官能团均只发生转动而未见振动,并且转动模式基本一致。通过对氨基酸官能团的太赫兹吸收谱进行量子化学计算,将官能团在高频段内吸收峰对应频率处的振转模式与三种氨基酸分子在该段内吸收峰对应频率处的振转模式做了对比。研究表明,在氨基酸单分子构型下由量子化学方法计算所得的太赫兹吸收谱中,高频段内计算得出的模拟吸收峰与实验获取的太赫兹吸收峰基本吻合;振转模式分析发现,谷氨酰胺、苏氨酸、组氨酸在太赫兹高频段内的氨基酸官能团振转模式相同,三种氨基酸分子在高频段内的吸收峰主要来源于氨基酸官能团。因此,结合量子化学计算与太赫兹吸收谱可以实现氨基酸类物质的定性分析。