翘曲度对锗烯的电子结构及光学性质的影响

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究不同翘曲度下锗烯的电子结构及光学性质,分析翘曲度对电子结构及光学性质的影响。采用六种不同的近似方法对锗烯的几何结构进行优化,得到最稳定的结构体系,在此基础上选取不同的翘曲度,并对翘曲度的稳定性进行论证得到三种较稳定的翘曲结构。通过翘曲度的调节打开锗烯的带隙,并且通过调节翘曲度实现锗烯带隙在间接带隙和直接带隙之间的转化,通过分析态密度解释了能带结构的调控机制,以及翘曲度对锗烯光学性质的影响。研究表明翘曲度能够有效地调控锗烯的电子结构和光学性质,提高光电子利用效率。     

Co掺杂浓度对ZnO纳米棒结构和光学性能影响研究

采用水热法以不同浓度Co掺杂合成了具有六方纤锌矿结构的ZnO纳米粉体,通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱、X射线光电子光能谱分析法(XPS)、(光致发光)PL谱等分别对样品的形貌、结构、光学性能进行了测试和表征.结果 表明:随着Co掺杂浓度的增大,纤锌矿ZnO的晶体结构没有改变,且Co以二价离子Co2+的形式掺杂进入ZnO晶格;同时花状ZnO纳米棒的均匀性变差,不同浓度Co掺杂ZnO纳米棒中均出现了少量且尺寸较小的单根纳米棒.PL光谱显示:随着Co掺杂浓度增大,样品的紫外发光峰没有明显地变化,而可见发光峰的强度先减小再增大,说明样品的缺陷先降低再提高.当Co掺杂的浓度为2.0;时,所制备的ZnO花状纳米棒可见发光峰相对最低,其具有较小的缺陷.     

多级结构SiC纤维制备及电化学性能研究

鉴于中空和表面多级结构有助于提升超级电容器电极材料电化学储能性能,以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,以PVP为助纺剂,运用静电纺丝结合碳热还原技术制备出中空SiC纤维,并采用渗硅技术在SiC纤维表面构筑出球形纳米颗粒的多级结构.研究表明,采用静电纺丝结合碳热还原可以得到具有中空结构、连续性好且结晶程度较高的β-SiC纤维,其比电容为22 F/g.采用渗硅工艺可在β-SiC纤维表面生长球形颗粒多级结构,提升其电化学性能,使其具有较大比电容,为54 F/g.     

砷化镓中广延缺陷的光致发光研究

采用大视场光致发光和电致发光实时光谱成像快速检测GaInP/GaAs/GaInP双异质结样品及太阳能电池器件GaAs层中孤立的广延缺陷,并运用不同激光功率对样品进行激发,基于广延缺陷的空间分辨光致发光光谱成像行为探讨了砷化镓中载流子的扩散特性.实验结果表明,当激发光功率密度较小时,由于激发点附近点缺陷的非辐射复合竞争降低了光生载流子的平均寿命,从而使得扩散长度急剧减小.只有当激发光功率密度超过一个阈值使得点缺陷态饱和后,载流子的长距离扩散才能变为可能.此外,根据光激发一维扩散模型求解扩散方程得出对比函数的指数表达形式,并由广延缺陷区域光致发光强度的径向分布导出对比函数值,通过函数拟合估算出砷化镓样品的有效扩散长度.     

BiOCl/AgCl复合材料可见光光催化活性和稳定性研究

采用化学共沉淀法合成BiOCl/AgCl复合催化剂,利用XRD、SEM、XPS、ICP、DRS、EIS等表征对所制备的样品进行了分析,通过在可见光下降解甲基橙(MO)来评价催化剂的催化活性和稳定性,结果表明与纯AgCl相比,BiOCl/AgCl复合催化剂具有较好的光催化活性和稳定性,这是因为BiOCl的复合既能加速电子的转移,提高光生电子-空穴对的分离率,又能够有效地抑制AgCl在光催化反应过程中的溶解.     

YF3/氧化物烧结助剂对碳化硅陶瓷热导率的影响

利用YF3/氧化物体系作为烧结助剂热压烧结碳化硅陶瓷,研究了此体系中氧化物的种类、含量对样品的致密度、导热性能、物相成分、微观形貌的影响.实验结果表明,在烧结温度1900 ℃、压力50 MPa条件下,YF3/氧化物体系烧结助剂对碳化硅陶瓷热导率有所提升,其中同时添加5wt;YF3+3wt;MgO双相烧结助剂的SiC陶瓷性能最优,其致密度为98.93;,热扩散系数为71.40 mm2/s,热导率为154.29 W/(m· K).     

两株嗜冷碳酸钙矿化菌对大理石表面修复效果研究

细菌诱导的矿化沉积是一种有效修复和保护石质文物的方法.为探究生物矿化法应用于寒冷地区石质文物表面的修复效果,本文在黄龙高寒钙华沉积区分离到2株具高产碳酸酐酶(CA)活性的嗜冷型细菌菌株,并在大理石试件表面进行诱导矿化沉积.采用pH计、SEM、XRD等仪器,通过对矿化沉积过程中pH值、试件表面矿化沉积变化量、试件表面矿化沉积物的晶型晶貌、试件表面吸水性与透气性、耐酸度等的测定来表征嗜冷型碳酸酐酶产生菌在大理石试件表面矿化沉积的修复效果.结果表明,无论是存活菌还是灭活菌都在大理石试件表面生成了致密的碳酸钙矿化层,均为方解石晶型,形貌受菌体调控,活菌生成的矿化层更为均一和致密,长期作用比短期作用效果更明显,具有矿化层的试件在吸水性、透气性和耐酸度上都体现出更具防腐蚀的能力.其结果可为石质文物的修复提供一定的理论依据.     

石墨烯中嵌入硅纳米线的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了石墨烯中嵌入不同构型硅纳米线的电子特性.分析了不同构型的硅纳米线嵌入石墨烯后结构的稳定性、能带结构、态密度和差分电荷密度.研究发现:(1)直线型-I硅纳米线嵌入结构存在带隙,并且带隙的大小受到硅含量的调节.(2)扶手椅型硅纳米线嵌入结构和直线型-II硅纳米线嵌入结构由半导体变为导体.     

自旋电子学-光催化产氢交叉学科研究中的测试表征技术进展

清洁能源的研究和开发为解决化石燃料的日益枯竭问题带来了希望.氢能燃烧热值高,产物零污染,是理想的清洁能源.利用太阳能,通过光催化反应从水中制取氢气,是一条极有发展前景的制氢途径.然而,太阳能光催化制氢的发展受到许多因素的限制,特别是光电子传输过程中的电子-空穴复合及能量损失导致的电子输运效率低以及高的产氢产氧过电位导致水分解过程的势垒增大.自旋电子学的发展,为太阳能光催化制氢中的这些问题提供了解决之道.通过将自旋电子学的思路及原理应用于太阳能光催化制氢,借助自旋输运及电子隧穿可有效提高电子的输运效率,光电子的自旋极化还可降低产氢产氧过电位并抑制副产物的生成.测试表征技术的发展为揭示自旋电子学-太阳能光催化制氢交叉科学的内秉机理做出了重要贡献.然而,目前尚无相关文籍对此类测试表征技术的发展进行总结和评述.考虑到这些测试表征技术在自旋电子学-太阳能光催化制氢交叉科学研究中的重要作用,对它们进行归纳和总结,评述其发展面临的问题与挑战,探索并合理预测其未来的发展方向.     

金纳米颗粒表面能量转移及巯基化合物的检测

二氧化硅稳定的金纳米颗粒(Au-SiO₂)与罗丹明B之间发生表面能量转移,使罗丹明B荧光猝灭。 金纳米颗粒对罗丹明B的Stern-Volmer猝灭常数为4.3×10³ L/mol。 当荧光猝灭的混合体系中加入巯基化合物时,巯基化合物与金纳米颗粒发生强相互作用阻断罗丹明B-金纳米颗粒之间的能量转移,罗丹明B荧光恢复。 基于罗丹明B-Au-SiO₂体系对巯基化合物的单一响应,建立了一种简单快速检测巯基化合物的方法;并且由于二氧化硅对金纳米颗粒的稳定作用,金纳米颗粒成为一种可以回收利用的检测探针。